吉木薩爾頁(yè)巖油儲(chǔ)層二維核磁響應(yīng)特征

覃瑩瑤，張宮，羅超，張金風(fēng)，王振林

(1.長(zhǎng)江大學(xué) 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢，430100；2.重慶科技學(xué)院 復(fù)雜油氣田勘探開(kāi)發(fā)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶，401331；3.中國(guó)石油新疆油田分公司 吉慶油田作業(yè)區(qū)，新疆 吉木薩爾，831700；4.中國(guó)石油新疆油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依，834000)

頁(yè)巖油氣等非常規(guī)油氣資源逐漸成為勘探開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)和重要領(lǐng)域[1-2]。與已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化開(kāi)發(fā)的北美海相頁(yè)巖油氣不同，中國(guó)陸相頁(yè)巖層系構(gòu)造復(fù)雜、非均質(zhì)性強(qiáng)，不同盆地區(qū)塊間地質(zhì)條件差異較大[3]，導(dǎo)致頁(yè)巖油氣資源評(píng)價(jià)、儲(chǔ)層表征和“甜點(diǎn)”優(yōu)選難度大[4]。通過(guò)有機(jī)地球化學(xué)、巖石力學(xué)和巖石組分等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可評(píng)價(jià)頁(yè)巖油資源潛力[5-6]、表征頁(yè)巖油可采性[7]、分析儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)[8]，其中，核磁共振技術(shù)可測(cè)量氫核信號(hào)，且對(duì)樣品無(wú)損，在油氣勘探和巖石物理研究中被廣泛使用[9-10]。核磁共振巖心實(shí)驗(yàn)不僅能得到頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙度和滲透率等參數(shù)[11]，得到的橫向弛豫T2時(shí)間分布譜還能表征儲(chǔ)層微觀孔隙非均質(zhì)性[12-13]，而橫向弛豫時(shí)間T2-縱向弛豫時(shí)間T1二維核磁憑借能夠檢測(cè)頁(yè)巖中類(lèi)固體有機(jī)質(zhì)的優(yōu)勢(shì)，成為了確定頁(yè)巖儲(chǔ)層流體成分的有效方法[14]。FLEURY等[15-17]根據(jù)巖心核磁實(shí)驗(yàn)構(gòu)建了用于流體識(shí)別的T2-T1圖版，但建立的核磁圖版中同一類(lèi)流體的位置和分布范圍并不一致，原因在于不同盆地頁(yè)巖油沉積、成巖、構(gòu)造等地質(zhì)背景存在差異，以有限樣品實(shí)驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)劃分的流體邊界并不具備普適性。MUKHAMETDINOVA等[18]評(píng)價(jià)現(xiàn)有的多種二維核磁圖版的適用性，認(rèn)為并不存在一種廣泛通用的流體識(shí)別圖版，需要針對(duì)具體研究區(qū)塊開(kāi)展核磁實(shí)驗(yàn)，得到適用于該地區(qū)的流體識(shí)別圖版。

2020年，吉木薩爾凹陷蘆草溝組頁(yè)巖油成為國(guó)家級(jí)陸相頁(yè)巖油示范區(qū)[19]，其巖性復(fù)雜多變、成藏條件復(fù)雜，學(xué)者們從頁(yè)巖油儲(chǔ)層的巖性、沉積環(huán)境、原油分布和孔隙結(jié)構(gòu)等方面開(kāi)展了大量研究[20-22]。頁(yè)巖油儲(chǔ)層勘探開(kāi)發(fā)中，常規(guī)測(cè)井資料難以進(jìn)行有效評(píng)價(jià)，一維核磁共振測(cè)井僅可得到核磁孔隙度、孔隙結(jié)構(gòu)等信息。利用核磁共振技術(shù)對(duì)該區(qū)頁(yè)巖油儲(chǔ)層進(jìn)行復(fù)雜流體識(shí)別、含油性評(píng)價(jià)少有報(bào)道，且未見(jiàn)將二維核磁技術(shù)應(yīng)用于蘆草溝組頁(yè)巖油儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中。

T2-T1二維核磁共振能有效識(shí)別固體有機(jī)質(zhì)和流體性質(zhì)，提供豐富的儲(chǔ)層信息，本文作者對(duì)不同飽和狀態(tài)頁(yè)巖油巖心開(kāi)展二維核磁實(shí)驗(yàn)，分析巖心孔隙中不同賦存狀態(tài)流體核磁特征，得到吉木薩爾頁(yè)巖油儲(chǔ)層的T2-T1流體識(shí)別圖版，對(duì)不同巖性?xún)?chǔ)層核磁響應(yīng)規(guī)律進(jìn)行了總結(jié)，提出利用二維核磁評(píng)價(jià)可動(dòng)油飽和度的方法。二維核磁共振技術(shù)能夠有效識(shí)別頁(yè)巖油儲(chǔ)層流體性質(zhì)，在吉木薩爾凹陷得到應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層、優(yōu)選甜點(diǎn)以提高單井產(chǎn)量的目的。

1 地質(zhì)概況

圖1所示為吉木薩爾凹陷位置圖。由圖1可見(jiàn)：吉木薩爾凹陷位于準(zhǔn)噶爾盆地東部，為三面受斷裂控制的多期疊合箕狀凹陷[23]，二疊系蘆草溝組為咸化湖盆沉積，具有“源儲(chǔ)一體、近源成藏、源內(nèi)成藏”的特點(diǎn)，整體為夾層富集型頁(yè)巖油[24]。儲(chǔ)層埋深較大，深度平均為3 570 m，主體厚度為100～300 m；物性差，具有“中—低孔隙度、低—特低滲透率”特征；巖性復(fù)雜，發(fā)育泥巖、粉砂巖和碳酸鹽巖等混積巖[25]。儲(chǔ)層發(fā)育上、下2套甜點(diǎn)體，上“甜點(diǎn)段”位于蘆二段(P2l2)，主要分布在凹陷中部，厚度為41 m；下“甜點(diǎn)段”位于蘆一段(P2l1)，全凹陷都有分布。

圖1 吉木薩爾凹陷位置Fig.1 Location of Jimsar Sag

吉木薩爾凹陷頁(yè)巖油探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量為1.53×108t，但由于頁(yè)巖油儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，發(fā)育厘米級(jí)互層，導(dǎo)致甜點(diǎn)體含油飽和度、含油性差異大，頁(yè)巖油水平井產(chǎn)能存在差異，開(kāi)發(fā)難度大[26]。

2 樣品與實(shí)驗(yàn)

根據(jù)測(cè)井、射孔等資料選取吉木薩爾凹陷蘆草溝組頁(yè)巖油儲(chǔ)層上、下“甜點(diǎn)段”共計(jì)11 塊巖心，巖性主要為粉砂巖、泥巖和白云巖，測(cè)井資料中顯示研究樣品孔隙度為2.93%～14.42%。用于實(shí)驗(yàn)的巖心樣品均被制備成標(biāo)準(zhǔn)柱塞樣，巖樣的基本參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 吉木薩爾頁(yè)巖油儲(chǔ)層巖心參數(shù)Table 1 Core parameters of Jimsar shale oil reservoir

采用MesoMR23-060H-I 核磁共振巖心分析儀開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，測(cè)量共振頻率21 MHz(磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.5 T)下的核磁T2和T2-T1實(shí)驗(yàn)結(jié)果。測(cè)量T2的CPMG回波序列主要測(cè)量參數(shù)如下：等待時(shí)間為4 s，回波間隔為0.08 ms，回波個(gè)數(shù)為10 000個(gè)；測(cè)量T2-T1的IR-CPMG序列反轉(zhuǎn)時(shí)間的數(shù)量為15個(gè)，最小反轉(zhuǎn)時(shí)間為0.1 ms，最大反轉(zhuǎn)時(shí)間為4 s，回波間隔為0.08 ms。核磁共振實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到吉木薩爾頁(yè)巖油儲(chǔ)層巖心原樣、干樣、飽水樣、飽水離心樣、飽油樣和飽油離心樣這6種狀態(tài)下的結(jié)果。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 核磁孔隙度

對(duì)核磁共振實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行刻度后得到巖心樣品的核磁孔隙度(表2)，由表2可見(jiàn)：飽水巖心樣品核磁孔隙度為5.27%～20.46%。頁(yè)巖油巖心包含干酪根、瀝青等固體有機(jī)質(zhì)，頁(yè)巖干樣的核磁信號(hào)響應(yīng)不容忽略，統(tǒng)計(jì)巖心不同飽和狀態(tài)下的核磁孔隙度，其中飽水樣減去干樣之后的核磁孔隙度與氣測(cè)孔隙度對(duì)應(yīng)關(guān)系較好，如圖2所示，2 種方法的孔隙度誤差在1.5%以?xún)?nèi)。

圖2 頁(yè)巖油巖心核磁孔隙度與氣測(cè)孔隙度Fig.2 Shale oil core NMR porosity and gravimetric porosity

表2 巖心樣品孔隙度信息Table 2 Core sample porosity information %

3.2 二維核磁譜

核磁共振實(shí)驗(yàn)得到不同狀態(tài)巖樣的T2-T1二維譜，以X5-19，J24-28 和X5-54 這3 塊巖心的核磁實(shí)驗(yàn)結(jié)果為例，可以看出不同巖性?xún)?chǔ)層的二維核磁弛豫特征具有較大差異。

圖3所示為泥巖X5-19巖心核磁測(cè)量結(jié)果。由圖3可見(jiàn)：原樣核磁T2-T1譜中有3 種組分信號(hào)響應(yīng)，主峰信號(hào)位于T2=0.07 ms，T1/T2=921區(qū)域，另外2 種組分峰值分別位于T2=0.10 ms、T1/T2=11 區(qū)域以及T2=1.00 ms、T1/T2=65 區(qū)域。樣品烘干后T2-T1圖譜中T2＜1.00 ms 區(qū)域信號(hào)幅度減弱，尤其是T1/T2＜100 的區(qū)域。巖心飽水后，T1/T2＜10 區(qū)域信號(hào)增加、T2分布展寬為0.04～6.00 ms，飽水樣中明顯多出了峰值為T(mén)2=41.60 ms、T1/T2=5 的信號(hào)；飽水樣經(jīng)過(guò)離心后，位于T2=41.60 ms、T1/T2=5 的信號(hào)消失。與干樣相比較，飽油樣在T2＜1.00 ms區(qū)域信號(hào)無(wú)變化，T2＞1.00 ms區(qū)域信號(hào)T2展布變寬為0.80～17.00 ms，信號(hào)幅度明顯增加，且在T2=193.00 ms、T1/T2=2 位置出現(xiàn)了新信號(hào)；飽油樣經(jīng)過(guò)離心后，位于T2=193.00 ms、T1/T2=2位置的信號(hào)消失。

圖3 泥巖X5-19巖心核磁測(cè)量結(jié)果Fig.3 NMR measurement results of mudstone core of X5-19

圖4所示為白云質(zhì)粉砂巖J24-28巖心核磁測(cè)量結(jié)果。由圖4可見(jiàn)：原樣T2-T1譜中有2 種組分信號(hào)響應(yīng)，主峰信號(hào)位于T2=4.60 ms，T1/T2=10 位置，另1 個(gè)信號(hào)位于T2=0.09 ms、T1/T2＞100 的區(qū)域。樣品烘干后T2-T1圖譜中信號(hào)幅度都減弱，T1/T2＜100 區(qū)域信號(hào)幾乎消失。巖心飽水后，T2＜1.00 ms 區(qū)域信號(hào)無(wú)變化，T2＞1.00 ms 區(qū)域信號(hào)明顯增加，增加組分T2為3.00 ms，T1/T2約為8；飽水樣經(jīng)過(guò)離心后，主峰為T(mén)2=3.00 ms 的信號(hào)減弱，T2＞20.00 ms區(qū)域的信號(hào)消失。飽油樣相較于干樣，T2＜1.00 ms 區(qū)域信號(hào)幅度略微增加，T2=4.60 ms、T1/T2=27 和T2=240.00 ms、T1/T2=2 這2 個(gè)區(qū)域新增了信號(hào)響應(yīng)；飽油樣經(jīng)過(guò)離心后，T2＞40.00 ms區(qū)域的信號(hào)消失。

圖4 白云質(zhì)粉砂巖J24-28巖心核磁測(cè)量結(jié)果Fig.4 NMR results of dolomitic siltstone core of J24-28

圖5所示為泥質(zhì)粉砂巖X5-54巖心核磁測(cè)量結(jié)果。由圖5可見(jiàn)：泥質(zhì)粉砂巖X5-54原樣T2-T1譜中有3 種組分信號(hào)響應(yīng)，主峰信號(hào)位于T2=1.00 ms、T1/T2=27，T2＜0.40 ms 區(qū)域存在2 個(gè)T1/T2分別為7和300 的信號(hào)。樣品烘干后T2-T1圖譜中信號(hào)幅度明顯減弱，T2=1.00 ms，T1/T2=27的信號(hào)幾乎消失。巖心飽水后，峰值為T(mén)2=0.10 ms、T1/T2=10 的信號(hào)幅度明顯增加，T2＞1.00 ms 區(qū)域出現(xiàn)2 個(gè)新信號(hào)，T2信號(hào)峰值分別為2.00 ms和200.00 ms，T1/T2都小于10；飽水樣經(jīng)過(guò)離心后，T2=200.00 ms的主峰信號(hào)消失，T2峰值為2.00 ms 的信號(hào)幅度減弱。與干樣相比較，飽油樣T2＜1.00 ms 區(qū)域信號(hào)幅度增加，T2=2.40 ms、T1/T2=22和T2=193.00 ms、T1/T2=2這2個(gè)區(qū)域新增了信號(hào)響應(yīng)；飽油樣經(jīng)過(guò)離心后，T2大于20.00 ms區(qū)域的信號(hào)消失。

圖5 泥質(zhì)粉砂巖X5-54巖心核磁測(cè)量結(jié)果Fig.5 NMR measurement results of argillaceous siltstone core of X5-54

4 結(jié)果與討論

分析11 塊不同巖性巖心測(cè)量得到的二維核磁譜結(jié)果，根據(jù)不同飽和狀態(tài)下孔隙中不同流體組分的信號(hào)位置及分布特征，得到吉木薩爾頁(yè)巖油儲(chǔ)層的T2-T1二維核磁共振流體解釋圖版。

4.1 不同流體組分二維核磁弛豫特征

由不同飽和狀態(tài)巖心的二維核磁結(jié)果可明確不同賦存狀態(tài)流體在T2-T1二維譜的響應(yīng)位置，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果劃分6種流體的響應(yīng)區(qū)域。巖心原始狀態(tài)樣品經(jīng)過(guò)洗油洗鹽、低溫烘干得到干樣，實(shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)干酪根、瀝青等固體有機(jī)質(zhì)幾乎沒(méi)有影響，干樣核磁響應(yīng)表明固體有機(jī)質(zhì)的信號(hào)區(qū)域(圖6(a)區(qū)域A)。對(duì)比巖心烘干樣與飽水樣的二維核磁結(jié)果，得到孔隙中水信號(hào)的響應(yīng)，再根據(jù)飽水樣離心的結(jié)果，可確定可動(dòng)水和束縛水在T2-T1圖譜中的位置(圖6(a)區(qū)域E、區(qū)域D)；泥巖中還存在黏土吸附水的信號(hào)響應(yīng)(圖6(a)區(qū)域B)。同樣，由飽油樣、飽油離心樣測(cè)量結(jié)果確定了可動(dòng)油、束縛油的位置(圖6(b)區(qū)域F、區(qū)域C)。

有付出就有回報(bào)。張?zhí)m花連續(xù)12年被團(tuán)評(píng)為“先進(jìn)生產(chǎn)者”和“五好職工”；2013年被評(píng)為“全國(guó)女性經(jīng)濟(jì)人物”；2014年被兵團(tuán)授予“三八紅旗手標(biāo)兵”和“巾幗農(nóng)業(yè)科技服務(wù)隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)”榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)；2015年被二師評(píng)為“勞動(dòng)模范”；2016年獲“全國(guó)‘三八’紅旗手”；2017年榮獲“全國(guó)農(nóng)業(yè)勞動(dòng)模范?！薄?/p>

圖6 T2-T1二維核磁流體信號(hào)標(biāo)定Fig.6 T2-T1 two-dimensional NMR fluid identification

綜合巖心飽油、飽水等多種狀態(tài)的核磁結(jié)果，得到吉木薩爾頁(yè)巖油儲(chǔ)層不同流體組分在T2-T1二維譜上的特征圖版，如圖6(c)所示，可利用圖版對(duì)頁(yè)巖油儲(chǔ)層二維核磁結(jié)果進(jìn)行流體的識(shí)別與劃分，圖版中不同流體的T2和T1/T2范圍見(jiàn)表3。其中，黏土吸附水、干酪根、瀝青等固體有機(jī)質(zhì)信號(hào)都具有超短弛豫時(shí)間特征，T2位于0.10 ms 附近，利用T1/T2的差異可區(qū)分黏土水和固體有機(jī)質(zhì)信號(hào)?？紫吨薪?jīng)過(guò)離心驅(qū)替消失的信號(hào)認(rèn)為是可動(dòng)水信號(hào)，通常是大孔或裂縫中的水，剩余部分水信號(hào)是小孔中弛豫時(shí)間較短的毛管束縛水。可動(dòng)油的弛豫性為體積弛豫，橫向弛豫時(shí)間T2較長(zhǎng)，達(dá)到了100.00 ms；孔隙表面吸附的束縛油T2較短、T1/T2比較高。

4.2 不同巖性?xún)?chǔ)層核磁響應(yīng)規(guī)律

不同巖性?xún)?chǔ)層的核磁響應(yīng)特征差異較大，本文重點(diǎn)分析研究區(qū)常見(jiàn)的3 種巖性核磁實(shí)驗(yàn)結(jié)果，圖7所示為泥巖、泥質(zhì)粉砂巖和白云質(zhì)粉砂巖(含白云巖)3 種巖性?xún)?chǔ)層的飽水和飽油狀態(tài)的核磁結(jié)果。

圖7 不同巖性巖心T2-T1二維核磁譜Fig.7 T2-T1 2D NMR spectra of cores with different lithologies

3 種巖性樣品在T2＜1.00 ms、T1/T2＞100 的固體有機(jī)質(zhì)區(qū)域都存在信號(hào)響應(yīng)，泥巖中信號(hào)響應(yīng)占比最大，表明有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高。飽水樣品T2-T1譜中，泥巖、泥質(zhì)粉砂巖在T2=0.10 ms、T1/T2＜100 的黏土水區(qū)域存在信號(hào)響應(yīng)，對(duì)應(yīng)的飽油樣中不存在這部分信號(hào)。泥質(zhì)粉砂巖可動(dòng)水信號(hào)弛豫時(shí)間較大(T2＞100.00 ms)，相比于泥巖與白云質(zhì)粉砂巖，泥質(zhì)粉砂巖大孔隙較為發(fā)育。飽油樣品T2-T1譜中，3 種巖性巖心孔隙中可動(dòng)油信號(hào)的弛豫特征類(lèi)似，弛豫時(shí)間達(dá)到了T2=200.00 ms，白云質(zhì)粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖在1.00 ms＜T2＜10.00 ms束縛油區(qū)域存在信號(hào)響應(yīng)，且束縛油信號(hào)幅度明顯比可動(dòng)油的高。泥巖則不相同，束縛油信號(hào)幅度很弱。

4.3 頻率對(duì)核磁結(jié)果的影響

需要注意的是，核磁實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)該考慮到儀器參數(shù)的影響，核磁測(cè)井儀器與實(shí)驗(yàn)室各類(lèi)巖心分析儀的磁場(chǎng)強(qiáng)度不盡相同，測(cè)量的弛豫時(shí)間隨磁場(chǎng)強(qiáng)度(共振頻率)的改變而改變。通過(guò)分析磁場(chǎng)強(qiáng)度這一因素的影響，改進(jìn)得到適用于井下核磁更準(zhǔn)確的流體識(shí)別圖版。井下二維核磁共振測(cè)量?jī)x器(CMRMagniPHI)共振頻率為2 MHz[27]，對(duì)于致密儲(chǔ)層的核磁巖心實(shí)驗(yàn)分析多用共振頻率為21 MHz 儀器，考慮到T2-T1二維核磁測(cè)量結(jié)果會(huì)受到核磁儀器共振頻率的影響[28-29]，加測(cè)頻率2 MHz 的核磁實(shí)驗(yàn)，以分析不同頻率下各類(lèi)流體信號(hào)在T2-T1二維核磁譜中位置的差異。

圖8所示為J25-1 泥質(zhì)白云巖不同頻率下的核磁實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其飽水樣和飽油樣T2-T1二維譜中分別有水信號(hào)和油信號(hào)的核磁響應(yīng)。從圖8可知：隨共振頻率增大，二維譜中流體信號(hào)向左移動(dòng)，橫向弛豫時(shí)間減小，T1/T2增大。分析認(rèn)為核磁儀器頻率增大導(dǎo)致內(nèi)部磁場(chǎng)梯度增強(qiáng)，加快了橫向弛豫速率，T2減小，隨頻率增大，縱向弛豫時(shí)間T1變大，最終導(dǎo)致T1/T2增大。

巖心孔隙中油、水信號(hào)對(duì)頻率變化的敏感性存在差異，頻率由2 MHz增加到21 MHz時(shí)，水信號(hào)弛豫特征由T2=9.00 ms、T1/T2=2 變化到T2=1.60 ms、T1/T2=22；油信號(hào)受頻率影響更明顯，橫向弛豫時(shí)間變化超過(guò)1 個(gè)數(shù)量級(jí)，由T2=33.40 ms、T1/T2=5 變?yōu)門(mén)2=3.00 ms、T1/T2=65。分別統(tǒng)計(jì)不同頻率下飽油、飽水巖心T2-T1二維譜中水、油流體組分核磁響應(yīng)的位置變化，得到如表4所示不同頻率下的縱向和橫向弛豫時(shí)間。

表4 不同頻率下巖心中流體組分弛豫時(shí)間Table 4 Relaxation time of fluid components in cores at different frequencies ms

圖9所示為油信號(hào)和水信號(hào)在不同頻率下弛豫時(shí)間的變化規(guī)律。由圖9(a)和9(b)可見(jiàn)：油信號(hào)隨頻率的變化程度更大，縱向和橫向弛豫時(shí)間隨頻率變化的響應(yīng)也不同。隨頻率增大，縱向弛豫時(shí)間略微變長(zhǎng)，橫向弛豫時(shí)間明顯縮短。2種頻率下縱向和橫向弛豫時(shí)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系接近冪函數(shù)形式，共振頻率增大時(shí)，巖心孔隙中油、水縱向弛豫時(shí)間變大，橫向弛豫時(shí)間減小。

T2-T1二維流體識(shí)別圖版(圖6)是基于21 MHz核磁實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到的，21 MHz 圖版并不能直接用于核磁共振測(cè)井解釋?zhuān)鶕?jù)弛豫時(shí)間與頻率的轉(zhuǎn)換關(guān)系(圖9)，對(duì)二維流體識(shí)別圖版進(jìn)行改進(jìn)，束縛油和可動(dòng)油區(qū)域根據(jù)油信號(hào)不同頻率對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可動(dòng)水、束縛水和黏土水區(qū)域根據(jù)水信號(hào)不同頻率對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而得到2 MHz核磁共振的圖版，改進(jìn)后的圖版適用于核磁共振測(cè)井儀器測(cè)量結(jié)果的流體識(shí)別。圖10所示為井下2 MHz的T2-T1二維核磁流體識(shí)別圖版。圖10中水信號(hào)、油信號(hào)的位置都發(fā)生變化，部分流體區(qū)域重疊。

圖9 油信號(hào)和水信號(hào)在不同頻率下弛豫時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系Fig.9 Correspondence of relaxation times at different frequencies for oil and water signals

圖10 井下2 MHz的T2-T1二維核磁流體識(shí)別圖版Fig.10 T2-T1 2D NMR fluid identification map for logging at 2 MHz

5 應(yīng)用實(shí)例

5.1 核磁共振實(shí)驗(yàn)

T2-T1二維譜流體識(shí)別圖版可以用于巖心核磁實(shí)驗(yàn)分析，能夠準(zhǔn)確劃分巖樣中的流體類(lèi)型，并定量計(jì)算不同流體組分。利用圖版對(duì)泥質(zhì)粉砂巖(X5-54)、泥巖(X5-19)和白云質(zhì)粉砂巖(J24-28)巖心核磁結(jié)果進(jìn)行分析，得到不同飽和狀態(tài)巖心中固體有機(jī)質(zhì)、黏土水、束縛流體(束縛油、束縛水)和可動(dòng)流體(可動(dòng)油、可動(dòng)水)的信號(hào)響應(yīng)占比即流體飽和度。

圖11所示為不同飽和狀態(tài)巖心各類(lèi)流體孔隙度分量。由圖11可見(jiàn)：泥質(zhì)粉砂巖中以可動(dòng)流體為主，泥巖中有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)最多，白云質(zhì)粉砂巖中束縛流體所占比例最大。不同飽和狀態(tài)巖心中，有機(jī)質(zhì)組分基本上不隨巖樣狀態(tài)變化而改變，只與儲(chǔ)層本身性質(zhì)有關(guān)；由于黏土礦物能夠吸附大量水，泥巖和泥質(zhì)粉砂巖中黏土水在飽水狀態(tài)下孔隙度分量增加，其他巖性和飽油狀態(tài)中黏土水含量基本不變。

圖11 不同飽和狀態(tài)巖心各類(lèi)流體孔隙度分量Fig.11 Porosity fraction of various fluids in different saturated state cores

受巖石物理分析標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)驗(yàn)室核磁儀器的限制，常利用2 MHz 核磁儀器進(jìn)行巖心實(shí)驗(yàn)，將改進(jìn)后的圖版(圖10)應(yīng)用于2 MHz核磁測(cè)量結(jié)果，能夠有效識(shí)別流體類(lèi)型。利用改進(jìn)后的圖版(圖10)對(duì)2 MHz 測(cè)量的巖心T2-T1二維譜進(jìn)行流體解釋?zhuān)Y(jié)果如圖12所示。由圖12可見(jiàn)：利用改進(jìn)后的圖版能夠識(shí)別出T2-T1二維譜中的水信號(hào)和油信號(hào)，圖版識(shí)別的流體性質(zhì)與巖心實(shí)際飽和流體一致。

圖12 2 MHz流體識(shí)別圖版實(shí)際應(yīng)用Fig.12 Practical application of 2 MHz fluid identification maps

5.2 核磁共振測(cè)井解釋

在T2-T1二維核磁測(cè)井資料解釋中，應(yīng)用2 MHz二維核磁流體識(shí)別圖版，能夠準(zhǔn)確識(shí)別儲(chǔ)層流體性質(zhì)，得到流體飽和度。圖13所示為吉木薩爾研究區(qū)X-24井的處理結(jié)果，其中第6道至第7道分別為核磁T2分布譜、核磁孔隙度；第8道為二維核磁共振測(cè)井利用圖版計(jì)算得到的可動(dòng)油飽和度曲線。

圖13 X-24井次含油性評(píng)價(jià)Fig.13 Well X-24 oil-bearing evaluation

二維圖版得到的可動(dòng)油飽和度曲線顯示射孔層段具有較高可動(dòng)油飽和度，最高達(dá)到80%，且蘆一段(P2l1)下甜點(diǎn)的可動(dòng)油飽和度高于蘆二段(P2l2)上甜點(diǎn)，與X-24井次試油結(jié)果(表5)相一致。

表5 X-24井次試油資料Table 5 Oil test data of well X-24

6 結(jié)論

1) 構(gòu)建的21 MHz 的T2-T1流體識(shí)別圖版，適用于吉木薩爾頁(yè)巖油儲(chǔ)層評(píng)價(jià)，不但能準(zhǔn)確區(qū)分儲(chǔ)層中有機(jī)質(zhì)、黏土水、束縛流體(束縛油、束縛水)、可動(dòng)流體(可動(dòng)油、可動(dòng)水)等流體信號(hào)，還可以計(jì)算流體飽和度。

2) 吉木薩爾頁(yè)巖油儲(chǔ)層中，3種主要巖性類(lèi)型儲(chǔ)層二維核磁響應(yīng)差異明顯，其中泥巖T2＜1.00 ms、T1/T2＞100 固體有機(jī)質(zhì)信號(hào)區(qū)域的信號(hào)占比最高；白云質(zhì)粉砂巖束縛流體占比最大；泥質(zhì)粉砂巖以可動(dòng)流體為主，橫向弛豫時(shí)間較長(zhǎng)，表明泥質(zhì)粉砂巖大孔隙較為發(fā)育。

3) 改進(jìn)后的2 MHz 圖版不但可以應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)室?guī)r心分析中，而且可以用于二維核磁測(cè)井資料處理解釋?zhuān)玫饺芜B續(xù)的可動(dòng)油飽和度信息。實(shí)際應(yīng)用表明，吉木薩爾頁(yè)巖油儲(chǔ)層上、下“甜點(diǎn)段”可動(dòng)油飽和度差異明顯，下“甜點(diǎn)段”含水率低、可采性好。

4) 根據(jù)巖心實(shí)驗(yàn)構(gòu)造的流體識(shí)別圖版應(yīng)用效果較好，但仍存在部分流體信號(hào)區(qū)域重疊的情況，后續(xù)需要研究更精確地智能識(shí)別流體位置、自動(dòng)確定流體信號(hào)區(qū)域的方法。