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井下核磁共振波谱仪与极端环境核磁共振关键技术
成果信息
项目年度编号: 1900010657
限制使用: 国内
省市: 北京
中图分类号: TE937
成果类别: 应用技术
成果公布年份: 2018
关键词: 核磁共振波谱仪 软件系统 探测器
成果简介: 该项目属于核磁共振波谱仪和核磁共振波谱学领域 核磁共振成像技术自上世纪八十年代起在医学领域得到成功应用,其功能强大,成效显著,已经成为医学诊断不可或缺的要手段;同时,其技水复杂,价格昂贵,仪器娇嫩,只能在室温常压及安静环境中使用。 该项目发明的井下核磁共振波谱仪装置,需要放到数千米深的井下狹小空间,在高温高压、快速运动、不均匀不稳定磁场等极端恶劣和复杂环境下使用,难度极大。 井下核磁共振应用始于上世纪九十年代,显著提高了探井成功率和油气井评价管理效率,是井下原位分析测试及石油天然气储层评价的重要手段和探测装备的制高点,也是极端环境核磁共振理论与实验研究所需要的重要科学仪器,应用潜力巨大。该项目实施前,我国完全依赖进口,价格昂贵,且限制境外使用,核心技术被国外封锁。而非均质储层物理化学核磁共振原位测量则是世界性难题,涉及核磁共振波谱仪的原理创新和先进制造。 该项目作为国家863、973、自然科学基金及重大专项等课题持续攻关14年,历经原理探索、方法创新、样机研制、工业放大、建立标准到成套装备批量生产,在国内外油气田规模化应用,填补国内空白,打破国外垄断,创立周向扫描和不均匀稳定磁场高分辨核磁共振方法及裝置,攻克非均质致密储层井下核磁共振波谱仪的世界性难题,关键性能指标达到国际领先水平,意义重大。核心发明有: (1)发明了井下核磁共振波谱仪探头磁体、探头和井下核磁共振波谱仪。针对井下恶劣环境建立动态核磁共振条件的技术瓶颈,采用聚焦磁体和探测器阵列,通过自适应补偿,使Bo与B1磁场在预设區域处处正交,实现店中、偏心、周向扫描等核磁探测特性的波谱学仪器创新。可在175度高温和140兆帕高压下工作,上下预极化磁体,测速可至900米/小时:缓降梯度磁场构逑13个频带,实现径向切片:千瓦级大功率软脉冲发射,周向8扇区激发,奠定井下量子调控和储层物埋化学精密测量的高性能核磁共振波谱仪硬件基础。 (2)发明了井下核磁共振波谱仪数椐快速釆集和反演的方法与装置。针对井下核磁共 振波谱仪探测效率与空间分辨率的尖锐矛盾,采用脉冲间交叉相位方法,减小仪器悬空运 动时大功率发射产生的振铃影响达90%,实现弛豫时间及扩散加权的一维和二.维核磁单串最多千个回波最快200毫秒采集的波谱学方法创新。结合回波采集前后的三级降噪,使信噪比可提高8倍。通过纵向基函数构建和多物理场融合确定的地层界面,井下核磁波谱反演效率可提高6倍,纵向分辨能力可至采样间隔倍数。 (3)发明了不均匀不稳定磁场高分辨核磁共振及页岩有机质含量连续定量评价的方法与装置,建立了实验分析测试标准和野外作业规范。立足波谱学前沿,通过核自旋量子精细调控,实现非均质致密储层物理化学核磁原位分析测试评价的波谱学应用创新。以致密及复杂石油天然气储层精细评价需求为目标,研发了核磁数椐处埋和解释应用软件系统。 该项目在南海981平台、新疆玛湖特大型油田、伊朗等一带一路国家、俄罗斯北极极端 恶劣环境等100余个油气田350多个区块应用;在青海复杂碎屑岩将有效油层厚度从原来10余米提高到50余米,有力支撑了油田增储上产;成套装备实现批量生产和出口,经济和 社会效益十分显著。为国家海洋权益、能源安全及一带一路战略、推动行业技术进步及提 升国际竞争力等,做出了重要贡献。 该项目授权国家发明专利65件,美国专利7件,实用新型及软件著作权48件,行业标准6项,专著4部,论文159篇。实现具有完全自主知识产权的高性能井下核磁共振波谱仪大型成铝装备的国产化和国际领先创制,合作企业已建成生产线,海上服务市场达80%,近三年直接经济效益超过20亿元;此外,因其帮助发现储量、提高产能、降本增效等,带动了巨经济效益。该项目曾获中国石油石化联合会技术发明奖一等奖、中海油、中石油、天津市科学技术奖等一等奖及中国专利优秀奖,入选中国石油十大科技进展。
申报信息
计划名称: 863、973、自然科学基金及重大专项
相关人信息
完成单位: 中国石油大学(北京) 厦门大学 中海油田服务股份有限公司
完成人: 肖立志 陈忠 廖广志 宋公仆 张嘉伟 谢然红
行业及专利信息
应用行业名称: 专用仪器仪表制造
应用行业码: 412
转让信息
投资信息
推广信息
联系信息
联系单位名称: 中国石油大学(北京)
联系单位地址: 北京市昌平区府学路18号
邮政编码: 102249