柴西地區(qū)復(fù)雜巖性核磁共振T2截止值研究

吳豐，司馬立強(qiáng)，楊洪明，令狐松，田蔥蔥

（1.西南石油大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，四川 成都610500；2.中國石油集團(tuán)測井有限公司，陜西 西安710021）

0 引 言

核磁共振測井可獲得豐富的地層信息，包括總孔隙度、有效孔隙度、束縛水孔隙度、可動流體孔隙度、孔徑分布、滲透率等多種巖石物性參數(shù)，在復(fù)雜儲層評價(jià)方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢［1－2］。要得到這些準(zhǔn)確的評價(jià)參數(shù)必須確定一個(gè)重要的參數(shù)，即T2截止值（T2，cutoff）。它是可動流體和束縛流體在T2譜分布上的分界值，位于T2截止值左邊的流體為束縛流體，位于T2截止值右邊的流體為可動流體［3－4］。柴達(dá)木盆地西部地區(qū)儲層巖性復(fù)雜，例如含巖屑砂礫巖、泥質(zhì)砂巖、藻灰?guī)r、中高孔隙度低滲透率泥灰?guī)r、基質(zhì)低孔隙度低滲透率裂縫型灰?guī)r等均有發(fā)育，不同巖性的孔隙結(jié)構(gòu)也有較大差異。在實(shí)際應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)核磁共振采用理論T2截止值（砂巖33ms，碳酸鹽巖92ms）計(jì)算可動流體飽和度完全不適應(yīng)，有必要研究一套適合柴西地區(qū)的復(fù)雜巖性核磁共振T2截止值確定方法。

1 地質(zhì)概況

柴達(dá)木盆地位于青藏高原東北隅，受東昆侖構(gòu)造帶、阿爾金構(gòu)造帶和祁連山構(gòu)造帶的共同影響［5］。柴達(dá)木盆地西部地區(qū)（以下簡稱柴西地區(qū)）新生界地層自下而上主要為路樂河組（E1＋2）、下干柴溝組下段（）、下干柴溝組上段）、上干柴溝組（N1）、下油砂山組（）、上油砂山組（）、獅子溝組（）和七個(gè)泉組（Q1＋2）［6］。

柴西地區(qū)E1＋2－時(shí)期主要為湖侵階段，以后主要為湖退階段，并且在此期間湖盆沉積中心頻繁遷移。因此，柴西地區(qū)廣泛發(fā)育沖積扇相、三角洲相、濱淺湖相、半深湖相、深湖相的沉積物，同時(shí)發(fā)育有碎屑巖和碳酸鹽巖，在縱向上相互疊加、橫向上依次展布。并且由于區(qū)域構(gòu)造活動較強(qiáng)［7］，陣發(fā)性或季節(jié)性洪水時(shí)常注入湖盆，將細(xì)粒的泥質(zhì)和粉砂質(zhì)帶入湖盆，出現(xiàn)碎屑巖和碳酸鹽巖的共生沉積，使柴西地區(qū)巖性更加復(fù)雜。

2 巖性、物性、孔隙結(jié)構(gòu)特征

針對柴西地區(qū)巖性復(fù)雜的現(xiàn)象選擇5類具有代表性的儲層進(jìn)行研究：含巖屑砂礫巖、泥質(zhì)砂巖、藻灰?guī)r、中高孔隙度低滲透率泥灰?guī)r、低孔隙度低滲透率裂縫型灰?guī)r。這5類儲層中既有碎屑巖、也有碳酸鹽巖。

這5類巖石的物性有較大差別（見圖1），巖心物性分析孔隙度最高的是泥灰?guī)r，主要分布在22%～38%之間；其次是泥質(zhì)砂巖，孔隙度在16%～36%之間；再次是藻灰?guī)r，孔隙度在6%～26%之間；接著是砂礫巖，孔隙度在4%～20%之間；最低的是裂縫型灰?guī)r，基質(zhì)孔隙度在0%～12%之間，且絕大部分低于4%。

圖1 柴西地區(qū)復(fù)雜巖性巖心分析孔隙度頻率直方圖

這5類巖石的儲集空間也有較大差異，砂礫巖、泥質(zhì)砂巖以粒間孔為主；泥灰?guī)r以晶間孔為主，發(fā)育少量微裂縫；藻灰?guī)r以溶蝕孔洞為主［8］；裂縫型灰?guī)r則以構(gòu)造裂縫為主，順構(gòu)造縫發(fā)育少量溶蝕孔洞［9］，而基質(zhì)孔隙度極低。

3 實(shí)驗(yàn)最佳離心壓力確定

確定核磁共振T2截止值最常用、最可靠的方法是離心法，但離心過程關(guān)鍵點(diǎn)在于最佳離心力大小的選擇，既要保證所有可動流體能夠基本被分離，又不能因?yàn)殡x心力過大導(dǎo)致巖心孔隙結(jié)構(gòu)被破壞或使巖心碎裂。

離心壓力確定一般方法［10－11］。首先對飽和水巖樣進(jìn)行核磁共振測量，得到飽和水T2分布；隨后設(shè)定多個(gè)離心壓力進(jìn)行離心，每離心一次測量一次T2分布；直到增加離心力后測得的T2分布沒有明顯變化，即可認(rèn)為該離心力為實(shí)驗(yàn)最佳離心力。柴西地區(qū)第三系沉積的巖石大部分成巖作用較差，非常疏松［12］。核磁共振實(shí)驗(yàn)時(shí)，少部分巖心在加壓飽和水過程中就出現(xiàn)了損壞，進(jìn)行多次離心非常困難，尤其在高離心力的作用下，巖心更容易破碎。

中國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《巖樣核磁共振參數(shù)實(shí)驗(yàn)室測量規(guī)范》（SY／T6490－2007）推薦：干巖樣密度小于2.6g／cm3，選用0.345MPa離心力；干巖樣密度在2.6～2.65g／cm3之間，選用0.689MPa離心力；干巖樣密度大于2.65g／cm3，選用1.034MPa離心壓力。柴達(dá)木盆地砂巖、礫巖類密度一般在2.62～2.67g／cm3，灰?guī)r類密度一般在2.62～2.74g／cm3。因此，參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和柴西地區(qū)巖心具體情況，離心壓力取150～165psi＊非法定計(jì)量單位，1psi＝6.895kPa，下同，在該壓力下對巖樣進(jìn)行離心，具有相對較高的成功率，且能離心出絕大部分可動水。

4 核磁共振T2截止值確定

柴西地區(qū)核磁共振T2弛豫時(shí)間普遍偏小，若采用理論T2截止值，計(jì)算可動流體飽和度明顯不合適。例如，若圖2（b）中泥質(zhì)砂巖按照33ms、圖2（c）中泥灰?guī)r按照92ms作為T2截止值，幾乎沒有可動流體孔隙，而類似巖心所在地層測試產(chǎn)油量一般可達(dá)1.0～8.0m3／d，因此實(shí)際T2截止值應(yīng)低于33ms和92ms。

根據(jù)21塊巖樣的離心法T2截止值分析結(jié)果，總結(jié)出柴西地區(qū)常見的5種不同類型巖石T2截止值特點(diǎn)。

（1）砂礫巖：一般為三角洲沉積，層位主要為E1＋2和E3。巖石中可見大量花崗巖和變質(zhì)巖巖屑，且礫石顆粒的母巖主要來源為花崗巖和變質(zhì)巖，巖石中含有順磁性礦物，導(dǎo)致T2分布弛豫時(shí)間偏?。槾判缘V物使巖石產(chǎn)生內(nèi)部梯度磁場［13－14］）；巖石顆粒分選較差，巖石中同時(shí)存在大孔隙和小孔隙，T2分布多呈雙峰特征，左峰幅度較高，右峰幅度較?。垡妶D2（a）］；T2截止值一般在1.8～4.6ms之間，平均3.0ms左右（見表1）。

（2）泥質(zhì)砂巖：一般為湖泊相沉積，層位主要為N2。巖石顆粒細(xì)小，泥質(zhì)含量高，含有碳酸鹽巖屑，孔隙空間主要為原生粒間孔，孔徑小；T2分布多呈單峰特征，少量雙峰特征，左峰幅度較高，右峰幅度較?。垡妶D2（b）］；T2截止值一般在5～10ms之間（見表1）。

圖2 樣品離心前后T2分布與巖心、薄片照片對比

表1 巖心核磁共振T2截止值測試結(jié)果

（3）泥灰?guī)r：一般為湖泊相沉積，層位主要為N2。顆粒主要為泥晶級別，泥質(zhì)含量較高，膠結(jié)差，實(shí)驗(yàn)過程中極易損壞；孔隙空間主要為晶間孔，孔徑小，中高孔隙度低滲透率特征；由于巖心取出地面后容易出現(xiàn)微裂縫，其T2分布也呈雙峰特征，左峰幅度較高，右峰幅度較小［見圖2（c）］；T2截止值一般在3ms左右（見表1）。

（4）藻灰?guī)r：一般為湖泊相沉積，層位主要為E3、N2和N1。溶蝕現(xiàn)象普遍，部分巖石白云化作用較強(qiáng)，巖石藻格架溶孔或粒間溶孔發(fā)育。T2分布一般呈單峰特征，T2截止值在10～25ms之間［見圖2（d）、表1］。

（5）低孔隙度低滲透率裂縫型灰?guī)r：一般為湖泊相沉積，層位主要為N1和E1＋2。巖石基質(zhì)孔隙度極低，巖石裂縫發(fā)育，伴隨部分溶蝕孔洞。T2分布一般呈雙峰或多峰特征，T2截止值在10～30ms之間，平均17ms左右［見圖2（e）、表1］。

柴西地區(qū)碎屑巖類T2截止值在1.8～10ms，砂礫巖T2截止值低與礫石、巖屑來源于花崗巖、變質(zhì)巖（含順磁性物質(zhì)）有關(guān)；泥質(zhì)砂巖T2截止值低則主要與巖石顆粒細(xì)小、泥質(zhì)含量高、孔隙半徑小有關(guān)。碳酸鹽類T2截止值與孔隙結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系，泥灰?guī)r主要發(fā)育晶間孔，孔徑最小，T2截止值最低；藻灰?guī)r主要發(fā)育溶孔，孔徑要大一些，T2截止值次之；低孔隙度低滲透率裂縫型灰?guī)r的儲滲空間以裂縫和溶蝕孔洞為主，T2截止值最大。

5 實(shí)例分析

圖3為柴西地區(qū)××井核磁共振測井與常規(guī)測井的對比，井段深度2 090.0～2 094.0m巖性以砂礫巖為主，自然伽馬低值，三孔隙度曲線顯示有一定孔隙度，電阻率高值，屬油層特征。巖心分析平均氦氣孔隙度為11.0%，射孔后壓裂測試，日產(chǎn)油7.89m3／d，無水，累計(jì)產(chǎn)油55.56m3。由于該段產(chǎn)純油、無水，因此可以認(rèn)為其孔隙中可動流體幾乎全為油。采用33ms作為T2截止值計(jì)算的可動流體飽和度明顯低于常規(guī)測井計(jì)算含油飽和度，而T2截止值采用3ms（巖心核磁實(shí)驗(yàn)結(jié)果）計(jì)算的可動流體飽和度則與常規(guī)測井計(jì)算含油飽和度比較接近，說明巖心核磁共振實(shí)驗(yàn)得到的T2截止值比理論T2截止值更準(zhǔn)確。

6 結(jié) 論

（1）柴西地區(qū)儲層巖性復(fù)雜，包括含巖屑砂礫巖、泥質(zhì)砂巖、藻灰?guī)r、中高孔隙度低滲透率泥灰?guī)r、基質(zhì)低孔隙度低滲透率裂縫型灰?guī)r等類型。除三角洲相的中粗砂巖、礫巖外，絕大部分巖石顆粒細(xì)小，泥質(zhì)含量高，孔隙半徑小。

圖3 柴西地區(qū)××井核磁共振測井與常規(guī)測井對比

（2）柴西地區(qū)巖心核磁共振T2分布弛豫時(shí)間偏小，多呈單峰特征，也有部分呈雙峰形態(tài)。單峰或雙峰形態(tài)的左峰主要為弛豫時(shí)間較小的原生孔隙響應(yīng)；右峰幅度較低，為較大原生孔隙或次生孔洞裂縫響應(yīng)。

（3）離心法測量的砂礫巖T2截止值一般為1.8～4.6ms、泥質(zhì)砂巖T2截止值一般為5～10ms，較砂巖理論T2截止值33ms偏低很多。其中砂礫巖T2截止值大幅度降低與礫石、巖屑成分有關(guān)，泥質(zhì)砂巖T2截止值降低主要與巖石顆粒細(xì)小、泥質(zhì)含量高、孔隙半徑小等因素有關(guān)。

（4）離心法測量的碳酸鹽巖類T2截止值較碳酸鹽巖理論T2截止值98ms偏低很多，不同類型的碳酸鹽巖T2截止值差異較大，泥灰?guī)r一般為3ms左右、藻灰?guī)r為10～25ms、低孔隙度低滲透率裂縫型灰?guī)r為10～30ms。這種差異與碳酸鹽巖顆粒粒度、孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)。

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