核磁共振錄井發(fā)展現(xiàn)狀與定性識(shí)別油水層方法

鄧 鑫 王 鑫 劉 玥 王 超

東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院， 黑龍江 大慶 163318

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核磁共振錄井發(fā)展現(xiàn)狀與定性識(shí)別油水層方法

鄧 鑫 王 鑫 劉 玥 王 超

東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院， 黑龍江 大慶 163318

為了能夠準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)儲(chǔ)集層及油氣資源，分析巖石物性參數(shù)和孔隙流體性質(zhì)具有十分重要的意義。核磁共振錄井技術(shù)可以在錄井施工現(xiàn)場(chǎng)快速、準(zhǔn)確、連續(xù)分析儲(chǔ)層物性，三次測(cè)量后得到的T2弛豫圖譜可以反映儲(chǔ)層孔隙流體信息，提供孔隙度、滲透率、含油飽和度以及可動(dòng)流體飽和度等評(píng)價(jià)參數(shù)；將參數(shù)與T2弛豫圖譜相結(jié)合，參照測(cè)井以及試油情況等資料，在某油田定性識(shí)別5口井，核磁共振錄井解釋與試油結(jié)論基本相符。因此，利用核磁共振T2弛豫圖譜與分析參數(shù)可以有效地定性評(píng)價(jià)儲(chǔ)集層，為油田的勘探開(kāi)發(fā)提供基礎(chǔ)資料和數(shù)據(jù)。

核磁共振錄井；定性識(shí)別；孔隙度；含油飽和度

0 前言

早在20世紀(jì)90年代初中國(guó)就引進(jìn)了國(guó)外核磁共振技術(shù)。多年來(lái)，各油田錄井公司在應(yīng)用核磁共振錄井技術(shù)測(cè)試分析油氣藏巖石樣品、識(shí)別評(píng)價(jià)儲(chǔ)層和孔隙流體方面取得突破，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

2006年，宋超等人[1-2]指出核磁共振T2弛豫圖譜包含了孔隙度、可動(dòng)流體和流體性質(zhì)等豐富的信息，根據(jù)T2弛豫圖譜特征與孔隙度、滲透率、可動(dòng)流體等量化參數(shù)相結(jié)合，可以準(zhǔn)確判斷儲(chǔ)集層性質(zhì)和區(qū)分油氣水層，闡述了稠油比稀油的弛豫時(shí)間短、核磁共振信號(hào)弱，分析了稠油儲(chǔ)集層核磁共振錄井的影響因素。2008年，尹軍強(qiáng)等人[3]將核磁共振錄井技術(shù)應(yīng)用于江蘇油田水淹層解釋中，證明了核磁共振錄井技術(shù)在評(píng)價(jià)高黏度油層、高束縛水低阻油層、測(cè)井疑難層中起到了重要作用。2010年，申輝林等人[4]對(duì)核磁共振錄井T2弛豫圖譜截止值的確定方法及其適應(yīng)性進(jìn)行了研究，提出了一種利用T2弛豫圖譜幾何均值(T2GM)求取T2cutoff的新方法，當(dāng)含油飽和度小于40 % 時(shí)，該模型的精度較高，含油飽和度對(duì)模型精度影響較大。2013年，方錫賢等人[5]分析了核磁共振錄井技術(shù)在非常規(guī)油氣儲(chǔ)層的適應(yīng)性。

1 原理與測(cè)量方式

核磁共振錄井的主要研究對(duì)象是油氣藏的巖心、巖屑和井壁取心樣。根據(jù)巖樣的不同，測(cè)量方法不同。本文重點(diǎn)研究井壁取心樣，采用三次測(cè)量法，具體實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下[6-8]：

1)按照核磁共振錄井標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行樣品準(zhǔn)備；

2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需測(cè)量全部巖樣設(shè)計(jì)儀器的調(diào)試參數(shù)，對(duì)核磁共振儀器進(jìn)行調(diào)試和定標(biāo)；

3)初始狀態(tài)核磁共振測(cè)量，即第一次測(cè)量；

4)抽真空加壓飽和模擬地層水；

5)飽和狀態(tài)核磁共振測(cè)量，即第二次測(cè)量；

6)巖樣浸泡錳水，巖樣浸泡在濃度為15 000 mg/L的氯化錳水溶液中，浸泡時(shí)間要足夠長(zhǎng)，保證消除巖樣中水的核磁共振信號(hào)，通常普通巖樣浸泡時(shí)間為24 h；

7)泡錳狀態(tài)核磁共振測(cè)量，即第三次測(cè)量。

三次測(cè)量分別得到干樣信號(hào)、孔隙信號(hào)、油信號(hào)，見(jiàn)圖1。通過(guò)計(jì)算可以得到測(cè)量巖樣的孔隙度、滲透率、含油飽和度、可動(dòng)流體飽和度等參數(shù)，而且可以測(cè)量巖樣初始狀態(tài)可動(dòng)水飽和度、初始狀態(tài)束縛水飽和度、初始狀態(tài)含水飽和度、飽和狀態(tài)可動(dòng)水飽和度、飽和狀態(tài)束縛水飽和度以及飽和狀態(tài)含水飽和度。

圖1 油藏三次測(cè)量法

2 測(cè)量參數(shù)

2.1 孔隙度

標(biāo)準(zhǔn)樣是已知體積和孔隙度的巖樣或模擬巖樣，利用標(biāo)準(zhǔn)樣進(jìn)行定標(biāo)，然后測(cè)量樣品,根據(jù)樣品的核磁信號(hào)幅度自動(dòng)計(jì)算孔隙度。圖2是某地區(qū)20塊樣品的核磁共振孔隙度與常規(guī)孔隙度的關(guān)系圖，從圖2中可以看出，相關(guān)系數(shù)為0.903 2，核磁孔隙度略小于常規(guī)孔隙度[9-13]。

圖2 核磁共振孔隙度與常規(guī)孔隙度關(guān)系圖

2.2 滲透率

利用核磁共振錄井技術(shù)測(cè)量滲透率時(shí)，首先需要測(cè)量核磁共振孔隙度等參數(shù)，然后根據(jù)核磁共振滲透率模型進(jìn)行計(jì)算。核磁共振滲透率模型是在理論和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上總結(jié)出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)公式。

各地區(qū)油田多采用Coates模型計(jì)算滲透率：

式中：BVM為可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)，%；BVI為束縛流體百分?jǐn)?shù)，%；φnmr為核磁共振孔隙度，%；Knmr為核磁共振滲透率，10-3μm2；C為滲透率系數(shù)，無(wú)量綱，是一個(gè)與巖石樣品相關(guān)的系數(shù)，不同地層的巖樣有不同的C值。

2.3 含油飽和度

圖3 含油巖樣泡錳前后核磁共振T2弛豫圖譜

3 油水層定性識(shí)別方法

不同性質(zhì)流體具有不同的響應(yīng)特征，運(yùn)用巖心分析、試油分析等資料在油氣層與鄰近巖性、物性相似的水層對(duì)比和分析，總結(jié)出了不同流體性質(zhì)儲(chǔ)層在核磁共振測(cè)量T2弛豫圖譜的不同響應(yīng)特征，可以利用T2弛豫圖譜定性識(shí)別水淹層，見(jiàn)圖4，砂巖的T2截止值一般采用33 ms。

3.1 干層特征

三種信號(hào)均在10 ms以?xún)?nèi)，不出現(xiàn)分析情況。

3.2 油層特征

在T2截止值右側(cè)干樣信號(hào)與油信號(hào)曲線重合較好，油峰峰值高、位置靠后。表現(xiàn)為較高的含油飽和度和較低的可動(dòng)水飽和度。

3.3 油水同層特征

在T2截止值右側(cè)干樣信號(hào)與油信號(hào)曲線開(kāi)始分離，油峰峰值開(kāi)始降低、位置逐漸靠前。表現(xiàn)為可動(dòng)水的增加和含油飽和度的降低。

3.4 水層特征

在T2截止值右側(cè)干樣信號(hào)與油信號(hào)曲線分離程度特別大，油峰峰值低、位置靠前；起伏不明顯。表現(xiàn)為大孔隙中充滿了可動(dòng)水，含油飽和度很低[14-20]。

4 應(yīng)用

在某油田，利用核磁共振錄井分析參數(shù)以及T2弛豫圖譜，定性識(shí)別5口井儲(chǔ)層性質(zhì)，表1是核磁共振錄井解釋與試油結(jié)論比較，可以看出，利用T2弛豫圖譜定性識(shí)別儲(chǔ)層性質(zhì)具有較高的準(zhǔn)確性。

a)干層

b)油層

c)油水同層

d)水層

表1 核磁共振錄井解釋與試油結(jié)論對(duì)比

井名井段/m核磁共振錄井分析參數(shù)孔隙度/(%)滲透率/(10-3μm2)含油飽和度/(%)含水飽和度/(%)核磁解釋試油情況油/m3水/m3試油結(jié)論Z43-41853.3-1874.47.340.4725.2374.77油水同層1.01.4油水同層S20-742010.4-2011.420.111.5512.3487.66油干層2.1-油層CJ12134.0-2150.018.3961.6826.9973.01含水油層4.43.1含水油層G6-1112089.9-2099.66.040.0226.6973.31油干層壓后10.4壓后8.8油水同層ZJ42220.4-2240.320.7735.7618.9581.05水層1.95.0含油水層

由于核磁共振錄井是直接分析地層的巖心、巖屑,測(cè)量得到的各項(xiàng)參數(shù)能更直接反映儲(chǔ)集層性質(zhì),解釋方面更具有獨(dú)特的作用。如Z 43-4井1 853.3-1 874.4 m井段，選取具有代表性的1 874.4 m處巖心的核磁共振錄井T2弛豫圖譜，見(jiàn)圖5，孔隙度為7.34 %，滲透率為0.47×10-3μm2，含油飽和度為25.23 %，含水飽和度為74.77 %，在T2截止值右側(cè)，干樣信號(hào)與油信號(hào)曲線有一定分離，油峰峰值不高，可動(dòng)水飽和度為30.71 %，可動(dòng)油飽和度為10.33 %，綜合分析核磁解釋為與油水同層。試油情況：日產(chǎn)液2.4 m3，油1 m3，含水58.3 %，試油結(jié)論為油水同層。核磁解釋與試油結(jié)論相符合。

圖5 Z 43-4井1 874.4 m核磁共振T2弛豫圖譜

5 結(jié)論

1)核磁共振錄井技術(shù)具有樣本用量少、速度快、成本低、巖樣無(wú)損、參數(shù)多、準(zhǔn)確性高、連續(xù)性強(qiáng)、可隨鉆分析等優(yōu)點(diǎn)。

2)核磁共振可提供孔隙度、滲透率、可動(dòng)流體及含油飽和度等準(zhǔn)確評(píng)價(jià)油氣層的重要參數(shù)。

3)利用核磁共振T2弛豫圖譜結(jié)合核磁共振分析參數(shù)定性識(shí)別儲(chǔ)層性質(zhì)準(zhǔn)確性較高，在某油田的應(yīng)用效果非常理想。

4)但核磁共振對(duì)于儲(chǔ)層中油水同時(shí)存在的情況，定性識(shí)別含油水層、油水同層、含水油層的具體界限沒(méi)有明確確定。

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2015-10-08

黑龍江省科學(xué)基金項(xiàng)目“致密砂巖導(dǎo)電規(guī)律與導(dǎo)電模型實(shí)驗(yàn)研究”(D 2015012)

鄧 鑫(1990-)，女，黑龍江綏化人，碩士研究生，主要從事地球探測(cè)與信息技術(shù)研究。

10.3969/j.issn.1006-5539.2016.01.016