核磁共振技術(shù)在泥巖裂縫儲層巖心分析中的應(yīng)用

肖敏

(中海油能源發(fā)展有限公司采油技術(shù)服務(wù)公司北京10000)

隨著勘探程度的不斷提高，適用于勘探開發(fā)的砂巖常規(guī)油氣藏逐漸減少，泥巖裂縫油氣藏作為油氣勘探的新領(lǐng)域，將逐漸成為今后油氣勘探的重要領(lǐng)域和后備陣地。了解和掌握泥巖儲層物性的特征，利用核磁共振新技術(shù)建立準(zhǔn)確的物性參數(shù)分析方法，研究核磁共振參數(shù)與常規(guī)物性參數(shù)之間的規(guī)律，為泥巖裂縫油氣藏研究提供理論基礎(chǔ)，為泥巖儲層研究提供更準(zhǔn)確、全面的基礎(chǔ)資料。

核磁共振作為一種新型的巖心分析技術(shù)，通過飽和或吸附在介質(zhì)孔隙中流體的核磁共振特性實現(xiàn)對介質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和微觀形態(tài)的描述，具有無損、無毒、無害、無試劑侵入、快速、多種可檢測對象等多重優(yōu)越性。

1 核磁共振的基本原理

飽和油、水的巖樣放入磁場中，由于油、水中的氫核具有核磁矩，核磁矩在外加靜磁場的作用下產(chǎn)生能級分裂，此時對樣品施加一定頻率(拉摩頻率)的射頻場，核磁矩就會發(fā)生吸收躍遷，產(chǎn)生核磁共振。隨后撤掉射頻場，可接收到一個幅度隨著時間以指數(shù)函數(shù)衰減的信號，一般用橫向馳豫時間T2來描述信號衰減的快慢。對于單個孔道內(nèi)流體的核磁共振弛豫特性可用單個T2弛豫時間表達。

巖石是由不同大小孔道組成的多孔介質(zhì)，存在多種指數(shù)衰減過程，總的核磁弛豫信號為這些孔道的核磁弛豫信號的疊加。

式中，T2i為第i類孔隙的T2弛豫時間，Ai表示弛豫時間為T2i的孔隙所占的比例，對應(yīng)于巖石孔隙內(nèi)的比表面S/V或孔徑的分布比例。

2 實驗材料及方法

實驗選取A井的泥巖裂縫樣品，因為泥巖的特殊性，飽和流體選用經(jīng)過濾的航空煤油。

首先，為了防止樣品開裂導(dǎo)致實驗失敗，用聚四氟乙烯膠帶將樣品側(cè)面纏好，同時要保證裂縫的寬度不受影響。然后抽真空8h以上，因為樣品的孔滲低，飽和煤油后再浸泡24h以上，以保證巖心孔隙內(nèi)完全飽和流體。

所有核磁共振實驗測試工作都在巖心核磁共振波譜儀上進行，其共振頻率為2 MHz，T2測量采用CPMG脈沖序列，等待時間3s，回波間隔為0.2ms，掃描次數(shù)為256，回波個數(shù)根據(jù)樣品情況具體設(shè)定。

3 實驗結(jié)果分析及應(yīng)用

3.1 計算可動流體飽和度及裂縫孔隙度

通過對核磁共振數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)反演，可生成如圖1的時間譜。一般油藏出現(xiàn)兩峰情況居多,左峰表征小孔隙的狀況 (弛豫時間短)，右峰表征大孔隙的狀況(弛豫時間長)。對于砂巖巖心，通常采用離心的辦法來獲得可動流體飽和度。而對泥巖裂縫巖心，其巖性的特殊性及其飽和流體的限制，無法用離心的方法來獲得可動流體。而對泥巖儲層來說，可動流體含量的多少直接影響著對儲層的認(rèn)識和評價。

圖1 泥巖巖心樣品核磁共振T2弛豫時間分布譜

由核磁共振原理可知，巖心孔隙內(nèi)的流體是以多指數(shù)方式衰減的，對核磁共振數(shù)據(jù)進行多指數(shù)擬合處理，再結(jié)合T2弛豫時間分布，就可得到可動流體飽和度。對于含裂縫的巖心來說，還可求出裂縫孔隙度[1]。對某油田A井泥巖裂縫儲層10塊巖心進行了物性參數(shù)的分析和計算，見表1。

3.2 用核磁共振特征參數(shù)來表征裂縫特征

由于巖心T2弛豫時間分布反映了孔隙的大小，在泥巖裂縫巖心中，大的孔隙就意味著含有大的裂縫，那么就可以用核磁共振的T2弛豫時間來表征巖心內(nèi)所含裂縫的大小，大的裂縫對應(yīng)著長的T2時間，小的裂縫對應(yīng)著短的T2時間。由表1可知，A井10塊樣品其裂縫的T2最長弛豫時間在34.9～1955.9ms之間。對裂縫進行直觀和定量的表征，將會給泥巖裂縫儲層的評價提供理論依據(jù)。但需注意一點，由于該實驗過程中采用的是煤油飽和樣品，而煤油與鹽水對儲層巖心來說是不一樣的，那么應(yīng)用時要考慮到這一點。

表1 A井巖心核磁共振實驗結(jié)果

4 結(jié)語

利用核磁共振技術(shù)，對A井的泥巖裂縫巖心樣品的測試分析，獲得了巖心的核磁孔隙度、可動流體飽和度、裂縫孔隙度等；同時，利用核磁共振特征參數(shù)對裂縫特征進行了定量的表征。這是常規(guī)實驗無法實現(xiàn)的，也為低滲泥巖儲層的認(rèn)識和評價提供了全面的基礎(chǔ)資料和理論依據(jù)。但需注意一點，由于該實驗過程中采用的是煤油飽和樣品，而煤油與鹽水對儲層巖心來說是不一樣的，那么應(yīng)用時要考慮到這一點。

[1]張盛宗，王為民，陳權(quán).低滲透油藏開發(fā)與裂隙孔隙度[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā).1999，18（2）：23-26.

[2]石油測井情報協(xié)作組編.測井新技術(shù).石油工業(yè)出版社.1998，3.