一維、二維核磁共振測井在東海低滲儲層評價中的應用

王 猛

(中海油田服務股份有限公司,河北燕郊 065201)

一維、二維核磁共振測井在東海低滲儲層評價中的應用

王 猛

(中海油田服務股份有限公司,河北燕郊 065201)

此文介紹了一維、二維核磁共振測井儀器工作原理和技術特點。論述了在低滲儲層孔隙中同時存在氣和水時，一維核磁共振測井判別流體性質存在多解性，二維核磁共振測井儀器能夠提供橫向、縱向馳豫時間、擴散系數等核磁共振信息，并且二維核磁通過多種探測深度的綜合對比，可以更加準確的對儲層流體性質進行識別。對東海某氣田低滲儲層一維、二維核磁共振資料的應用實例進行了分析，其解釋結果與DST測試結論一致。

核磁共振測井；低滲透儲層；流體識別

低滲儲層探明儲量的猛增正逐步成為西湖凹陷，乃至東海陸架盆地勘探開發(fā)的主體。西湖凹陷位于東海陸架盆地東北部，面積5.9×104km2，可劃分為3個構造帶，即西部斜坡帶、中央反轉構造帶和東緣陡坡斷裂帶[1]。近年來，隨著東海盆地西湖凹陷勘探力度逐漸增大，在該地區(qū)深部目的層系發(fā)現了大量的低滲油氣儲層，其儲量已呈逐年增長的勢頭[2-3]。據初步估算，該地區(qū)低滲油氣儲量占目前已發(fā)現油氣儲量的比重高達70%左右[4]。近幾年在西湖凹陷進行的新一輪的鉆探工作，打開了東海油氣藏勘探開發(fā)新局面。但由于西湖凹陷高凝析油含量的凝析氣在地層條件下與輕質油在物理性質上差異非常小，以及儲層中、低孔低滲特征油氣信號微弱，導致測井響應差異小，識別難度大，造成測井資料識別流體性質上經常出現分歧。因此，測井解釋的認識也面臨著一定的挑戰(zhàn)。本文通過應用一維核磁共振測井和二維核磁共振測井兩種核磁測井技術，探討了兩種核磁測井在東海西湖凹陷低滲儲層的應用效果和適用性，提出了二維核磁共振測井可以更好地對低滲儲層的流體性質進行識別，為東海西湖凹陷低滲儲層流體性質識別提供更準確的方法。

1 一維（MRIL-P）、二維（MR Scanner）核磁共振測井儀儀器介紹

1.1 一維核磁共振測井儀（MRIL-P）儀器介紹

核磁共振測井技術利用對地層孔隙流體中氫信號的觀測，能夠直觀、準確地提供儲層油氣評價所需的基本參數，且這些參數與地層巖石骨架及礦物無關[5]。它可以提供詳細的儲層流體信息和儲層物性參數——總孔隙度、有效孔隙度、可動流體孔隙度、滲透率、孔徑分布等；還可以進行油氣檢測，有利于油氣的識別。核磁共振測井發(fā)展至今，國際上以三大測井公司為主，斯倫貝謝的CMR型核磁共振測井儀，哈里伯頓公司的MRIL-P型核磁共振測井儀，貝克休斯公司的MREX型核磁共振測井儀。國內有中海油田服務股份有限公司經過多年科技攻關研發(fā)出核磁共振測井儀器（EMRT，Elis Magnet Resonance Tool）。EMRT是一種偏心測量核磁共振測井儀[6]，是自主研發(fā)的國內首支核磁共振測井儀器，并已在現場成功應用[7]。在一維核磁共振測井儀器中，國內外核磁共振測井儀其理論基礎和測量原理基本一致，性能相當，詳見表1。

表1 國內外公司一維核磁共振儀器參數對比

一維核磁共振測井儀以東海常用的哈里伯頓公司的MRIL-P型為例進行詳細介紹。MRIL-P型核磁共振測井儀利用梯度磁場居中測量，采用CPMG脈沖序列，對離井眼一定距離的地層孔隙流體直接進行觀測，不須對井下泥漿進行任何處理，甚至勿須井眼、泥餅及侵入校正。它采用多頻探測方式（9個頻率），探測區(qū)域為以井軸為中心的九個同心柱殼，這些圓柱殼的直徑（即探測深度）由射頻頻率及磁場梯度決定，最大探測半徑基本可達22.8 cm，既提高了測井速度，又獲得了更多的測井信息，數據精度也大大提高。測量方式上也采用標準T2、差譜、移譜測井。它可以用0.6 ms回波間隔進行測井，能測量地層黏土孔隙，所以可以得到地層的總孔隙度。MRIL-P型儀器探頭由三個基本部分組成：一個永久磁鐵，一個射頻脈沖（RF）發(fā)射器及一個射頻接收器（圖1）。MRIL-P型核磁共振測井儀具有測速快、數據精度高、多參數采集、多種觀測模式和耐溫性能高等技術特點[8]。

圖1 MRIL-P型儀器觀測示意圖

1.2 二維核磁共振測井儀（MR Scanner）儀器介紹

核磁掃描（MR Scanner）測井儀是斯倫貝謝公司推出的新一代電纜核磁共振測井儀。MR Scanner儀器的一個重要特點是多天線設計，一個多頻主天線及兩個高分辨率天線。一次下井可以以多個探測深度進行測量（圖2）。由于偏心的測量方式和傳感器設計，儀器的探測深度與井徑、井斜、井眼形狀或溫度無關。多頻主天線具有多個工作頻率，對應于天線前面不同的同心弧狀測量體積（殼），可以得到探測深度分別為1.5、1.9、2.3、2.7、4 in的測量，主要用于流體特征描述。高分辨率天線以單一頻率工作，探測深度較淺，為1.25 in，提供巖石品質等信息。MRX測井的優(yōu)點是深探測，同時具備幾種探測深度；提高了核磁測井的垂直分辨率；探測徑向剖面的能力可識別流體和環(huán)境的影響；在井眼不規(guī)則或有厚泥餅的情況下，能夠進行正確的資料采集[9]。

圖2 MR Scanner 儀器示意圖

MR Scanner具有六種不同的測量模式：根據不同的測井目的可以選擇不同的測量模式，飽和度測量模式采用多個等待時間，多個回波間隔，使不同流體的擴散性質以及縱向弛豫時間T1差異最大化，從而用于流體性質識別。利用兩個不同的回波間隔測量兩個回波串，由于水與氣或水與較高黏度的油擴散系數不一樣，使得各自在T1、T2分布上的位置發(fā)生變化，由此，對油、氣、水進行識別。

圖3 H井一維核磁共振測井儀（MRIL-P）成果圖

2 實例分析

東海西湖凹陷某油氣田的H井是1口關鍵探井，在主力目的層花港組厚砂體（3 525~3 565 m）為典型低滲儲層，該砂體孔隙度小于10%，滲透率多在1×10-3μm2以下，該套砂體流體性質識別尤為關鍵。圖3為H井一維核磁共振測井儀（MRIL-P）成果圖。該圖中，第1道為自然伽馬曲線，第2道為深度道，第3道為電阻率道，第4道為核磁標準T2譜道，第5道為核磁偽毛管壓力曲線道，第6道為核磁孔隙度分布道，第7道為核磁滲透率道。

在一維核磁成果圖測井曲線上看（圖3），該主力砂體自然伽馬較低，深側向最高可達到60Ω·m，淺側向低于20 Ω·m，二者有明顯的差異，減阻侵入特征明顯。砂體底部深電阻率逐漸由頂部的60 Ω·m下降到20 Ω·m，懷疑底部儲層可能含水。通過P型核磁處理成果圖來看，該井孔隙結構相對均勻，總孔隙度為8%~11%，可動孔隙度為4%~8%，核磁滲透率為（0.5~3） ×10-3μm2，理論上來說，氣層T2譜展布位置相對水層展布稍靠后，氣層T2譜主峰幅度相對水層稍低一些，但由于本井低滲儲層中流體響應相對貢獻較少，致使該套儲層T2譜整體差異較小，故無法通過一維核磁綜合解釋對該套砂體底部是否含水給出準確評價。

本井為準確評價儲層流體性質，加測了二維核磁掃描測井（MR Scanner）。二維核磁可以更好的區(qū)分其氣層和水層，可以明顯的看出，由于擴散系數D不同，T1和擴散系數D交會圖在本井可以清楚區(qū)分水層和氣層。圖4為H井在不同井深的MR Scanner飽和度模式交會成果圖，交會圖紅線為氣線位置，藍線為水線，綠色斜線為油線。交會圖上方為1.5、2.7、4 in等不同探測深度的T1-D交會圖，交會圖的下方反映油氣水信號相對強弱以及對應的T1譜分布。圖4左側為井深3 527 m和3 532 m的二維核磁成果圖，其中3 527 m二維交會圖指示Shell1（1.5 in探測深度），Shell4（2.7 in探測深度），Shell8（4 in探測深度）均有一定程度含氣指示，儲層含氣性較好。3 532 m二維交會圖中，Shell1（1.5 in探測深度）含氣信號不明顯，Shell4（2.7 in探測深度）含氣信號微弱，Shell8（4 in探測深度）有明顯的含氣信號，說明近井地帶儲層受到泥漿侵入的影響，基本沒有油氣信號，儲層本身為低滲氣層。圖4右側為井深3 560 m和3 563 m二維核磁成果圖，二維交會圖Shell1、Shell4、Shell8的二維交會圖顯示含氣性差，沒有明顯的氣的信號，據此認為在3 560 m可能存在氣水界面，判斷砂體底部儲層已明顯見水，后期該層進行DST測試，儲層氣水同出，水樣分析結果為地層水，證明了MR Scanner的解釋結論。

圖4 H井MR Scanner飽和度模式T1-D交會成果圖

3 結論

（1）一維核磁在東海低滲儲層評價中，可以準確評價儲層孔隙結構、滲透率等參數，但對低滲儲層流體性質識別存在多解性。

（2）二維核磁共振通過不同探測深度的馳豫時間與擴散系數D交會圖對比，可以準確識別低滲儲層流體性質，判斷更加直觀、準確。

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Application of 1D and 2D Nuclear Magnetism Logging to Assessment of Low Permeability Reservoir in the East China Sea Basin

WANG Meng
（China Oil Field Service Limited, Yanjiao Hebei 065201, China）

The working principles of one-dimensional and two-dimensional nuclear magnetism logging equipment and the characteristics of this technology are introduced in this paper. The recognition of the liquid type by one-dimensional nuclear magnetism logging remains uncertain when water and gas coexist in the low permeability reservoir. However, the two-dimensional nuclear magnetism logging can provide nuclear magnetic resonance information, such as the horizontal and vertical relaxation time, diffusion coeffcient. Through comparing the parameters recorded at the same point with different investigation depth, the liquid type can be recognized precisely. Analysis has been conducted on the examples of liquid recognition results in the low permeability reservoir in East China Sea basin by the one-dimensional and two-dimensional nuclear magnetism logging, and the analyzing results are accorded with the DST testing results.

Nuclear magnetic resonance logging; low-permeability reservoir; liquid identifcation

P631.8

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2017.01.075

1008-2336（2017）01-0075-05

2016-08-23；改回日期：2016-10-29

中國海洋石油總公司“十二五”重大科技專項“中國近海低孔低滲油氣藏勘探開發(fā)關鍵技術與實踐（CNOOC-KJ 125 ZDXM 07 LTD）”部分研究成果。

王猛，男，工程師，2008年畢業(yè)于中國石油大學（北京）石油地質專業(yè)，獲碩士學位，從事測井及地質資料的綜合解釋評價與研究工作。E-mail：wangmeng10@cosl.com.cn。