利用核磁共振測(cè)井技術(shù)劃分準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)白云巖儲(chǔ)層孔隙類型研究

張陳慧，張 浩熊萬(wàn)軍，蔣 勇

（中國(guó)石油集團(tuán)西部鉆探工程公司測(cè)井公司，新疆 克拉瑪依834000）

準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)的夏子街組和風(fēng)城組發(fā)育白云質(zhì)巖性的儲(chǔ)層，隨著在該儲(chǔ)層中相繼發(fā)現(xiàn)工業(yè)油氣流，對(duì)該區(qū)塊白云質(zhì)儲(chǔ)層孔隙類型結(jié)構(gòu)的分析顯得尤為重要。準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)白云巖儲(chǔ)層以其自身獨(dú)有的孔隙空間結(jié)構(gòu)而區(qū)別于孔隙性砂巖儲(chǔ)層，其低孔、各向異性和非均質(zhì)性的特點(diǎn)，使得儲(chǔ)層巖石儲(chǔ)、滲機(jī)理和特性復(fù)雜，給測(cè)井評(píng)價(jià)帶來(lái)了不確定性。為此，筆者應(yīng)用核磁共振測(cè)井并結(jié)合電阻率成像測(cè)井技術(shù)對(duì)該研究區(qū)的白云巖儲(chǔ)層孔隙類型進(jìn)行劃分，以便為該研究區(qū)的勘探開發(fā)提供參考。

1 核磁測(cè)井理論基礎(chǔ)

核磁共振測(cè)井確定地層孔隙度的依據(jù)來(lái)自觀測(cè)信號(hào)強(qiáng)度與孔隙度流體中氫核含量的對(duì)應(yīng)關(guān)系[1-2]。觀測(cè)信號(hào)在零時(shí)刻的數(shù)值大小與地層孔隙中的含氫總量成正比，經(jīng)過適當(dāng)?shù)臉?biāo)定，即把零時(shí)刻的信號(hào)強(qiáng)度(回波串）標(biāo)定為地層孔隙度。由于弛豫機(jī)制和弛豫速率的差異，不同孔徑孔隙中的流體將有不同的觀測(cè)弛豫速度[3]，出現(xiàn)在T2（橫向弛豫時(shí)間）分布的不同位置(T2譜）上，可以進(jìn)一步把泥質(zhì)束縛水、毛管束縛水以及自由流體等各個(gè)部分區(qū)分開來(lái)[4]。泥質(zhì)束縛水的橫向弛豫時(shí)間很短，采用較長(zhǎng)的回波間隔，因而探測(cè)不到其信號(hào)。實(shí)際上，只有采用較短的回波間隔，提高對(duì)短弛豫分量的分辨能力，才能觀測(cè)到泥質(zhì)束縛水的信號(hào)。在核磁共振測(cè)井過程中，采用部分極化和完全極化結(jié)合的方式，部分極化方式主要提供泥質(zhì)束縛水的孔隙度，其與完全極化結(jié)合，能提供相關(guān)的孔隙度。其中一組回波串采用回波間隔0．6ms的觀測(cè)方式，可以探測(cè)泥質(zhì)束縛水的信號(hào)。因此，根據(jù)馳豫時(shí)間與地層孔隙度的上述關(guān)系，利用積分建立兩者間的數(shù)學(xué)關(guān)系，即核磁總孔隙度為刻度后全部T2譜分布的積分面積：

式中，ΦNMR為核磁總孔隙度；Tmin、Tmax分別表示最小、最大弛豫時(shí)間。

通過選擇一個(gè)合適的T2截止值（T2cutoff），可以區(qū)分開反映小孔隙或微孔隙水的快速弛豫組分與反映可動(dòng)孔隙中水的慢速弛豫組分，使得大于T2cutoff的組分下面包圍的面積與可產(chǎn)出的水相當(dāng)。對(duì)于砂巖，該截止值大約為33ms，當(dāng)巖性變化時(shí)或表面弛豫改變時(shí)，該截止值可能會(huì)相應(yīng)改變。因此，自由流體孔隙度(指數(shù)）可以表示為：

式中，F(xiàn)FI為自由流體指數(shù)。

對(duì)于飽含水的巖石，短T2組分對(duì)應(yīng)著巖石的小孔隙或微孔隙，而長(zhǎng)T2組分是巖石較大孔隙度的反映，這是因?yàn)樾】紫痘蛭⒖紫吨械淖杂闪鲃?dòng)的液體甚少，絕大部分是束縛水或滯留水，孔隙壁和流體的強(qiáng)烈相互作用，使其中流體的T2值大為降低，而大孔隙中流體卻保持了與自由狀態(tài)相近的性質(zhì)，因而對(duì)應(yīng)著長(zhǎng)的T2值。如果儲(chǔ)層中裂縫和孔洞都發(fā)育，T2譜譜峰靠后，長(zhǎng)T2組分峰值較大；如果儲(chǔ)層中裂縫和孔洞不發(fā)育，一般T2譜譜峰靠前，長(zhǎng)T2組分峰值較小。

2 風(fēng)城地區(qū)儲(chǔ)層孔隙類型劃分

以上述理論為基礎(chǔ)，利用核磁共振資料結(jié)合電阻率成像資料對(duì)該研究區(qū)白云巖次生孔隙儲(chǔ)層進(jìn)行劃分，根據(jù)其T2譜分布特征差異將風(fēng)城地區(qū)白云巖次生孔隙類型分為孔隙型、裂縫型和孔縫型。

2．1 孔隙型

儲(chǔ)集空間以粒間孔、溶孔或氣孔發(fā)育為主，在電阻率成像圖上呈分散狀暗色斑點(diǎn)分布(見圖1）；T2譜分布于T2截止值的兩側(cè)，且多分布于T2截止值的左側(cè)，T2譜峰值在10～200ms之間，譜峰幅度較小(見圖2）。

圖1 孔隙型儲(chǔ)層電阻率成像圖

圖2 孔隙型儲(chǔ)層核磁共振圖

2．2 裂縫型

儲(chǔ)集空間以裂縫發(fā)育為主，裂縫有高角度、低角度、網(wǎng)狀縫，還有一些不連續(xù)的微裂縫，在電阻率成像圖上表現(xiàn)為暗色正弦曲線(見圖3）。T2譜分布于T2截止值的兩側(cè)，且多分布于T2截止值的左側(cè)，大于T2截止值的T2譜分布呈較平緩的變化趨勢(shì)且范圍較寬，T2譜峰值在60～200ms之間，譜峰幅度較小(見圖4）。

2．3 孔縫型

儲(chǔ)集空間以氣孔和裂縫發(fā)育為主，且有各種不同形狀的不規(guī)則縫穿插其中，在電阻率成像圖上表現(xiàn)為暗色的小斑點(diǎn)(見圖5）。T2譜由氣孔和裂縫組合形成，呈雙峰分布于T2截止值的兩側(cè)，且多分布于T2截止值得右側(cè)，雙峰間呈較平緩的連續(xù)變化，T2譜峰值在10～200ms之間，譜峰幅度較大(見圖6）。

圖3 裂縫型儲(chǔ)層電阻率成像圖

圖4 裂縫型儲(chǔ)層核磁共振圖

圖5 孔縫型儲(chǔ)層電阻率成像圖

圖6 孔縫型儲(chǔ)層核磁共振圖

3 實(shí)例分析

利用核磁共振T2譜和電阻率成像測(cè)井資料分別對(duì)風(fēng)城地區(qū)3口探井的7個(gè)層段進(jìn)行儲(chǔ)層孔隙劃分，結(jié)果如表1所示。

從表1可以看出，用核磁共振T2譜劃分的白云巖儲(chǔ)層孔隙類型，7個(gè)層段中有5個(gè)層段的劃分結(jié)果與成像測(cè)井劃分結(jié)果一致，說明應(yīng)用核磁共振測(cè)井T2譜進(jìn)行白云巖次生孔隙儲(chǔ)層的劃分是可行的。

表1 3口探井的7個(gè)層段白云巖儲(chǔ)層類型劃分的應(yīng)用

4 結(jié) 語(yǔ)

基于核磁共振測(cè)井資料T2譜形態(tài)分布特征并結(jié)合電阻率成像資料對(duì)該研究區(qū)白云巖孔隙儲(chǔ)層孔隙進(jìn)行劃分，確定準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)白云巖儲(chǔ)層的孔隙類型為孔隙型、裂縫型和孔縫型。實(shí)例分析表明，利用核磁共振技術(shù)和電阻率成像測(cè)井資料劃分白云巖儲(chǔ)層孔隙類型的結(jié)果相近，說明應(yīng)用核磁共振測(cè)井T2譜進(jìn)行該研究區(qū)白云巖儲(chǔ)層孔隙劃分的方法是有效的。

[1]邵維志，丁娛嬌，王慶梅，等 ．用核磁共振測(cè)井定量評(píng)價(jià)稠油儲(chǔ)層的方法 [J]．測(cè)井技術(shù)，2006，30（1）：67-71．

[2]肖立志，付有升 ．核磁共振測(cè)井資料解釋與應(yīng)用導(dǎo)論 [M]．北京：石油工業(yè)出版社，2001．

[3]汪中浩，章成廣，肖承文，等 ．低滲透率儲(chǔ)層T2截止值實(shí)驗(yàn)研究及其測(cè)井應(yīng)用 [J]．石油物探，2004，43（5）：508-510．

[4]邵維志，劉德武，韓成 ．利用T2譜評(píng)價(jià)板橋潛山油氣藏 [J]．測(cè)井技術(shù)，2000，24（5）：345-350．