核磁共振錄井發展現狀與定性識別油水層方法

鄧 鑫 王 鑫 劉 玥 王 超

東北石油大學地球科學學院， 黑龍江 大慶 163318

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核磁共振錄井發展現狀與定性識別油水層方法

鄧 鑫 王 鑫 劉 玥 王 超

東北石油大學地球科學學院， 黑龍江 大慶 163318

為了能夠準確地評價儲集層及油氣資源，分析巖石物性參數和孔隙流體性質具有十分重要的意義。核磁共振錄井技術可以在錄井施工現場快速、準確、連續分析儲層物性，三次測量后得到的T2弛豫圖譜可以反映儲層孔隙流體信息，提供孔隙度、滲透率、含油飽和度以及可動流體飽和度等評價參數；將參數與T2弛豫圖譜相結合，參照測井以及試油情況等資料，在某油田定性識別5口井，核磁共振錄井解釋與試油結論基本相符。因此，利用核磁共振T2弛豫圖譜與分析參數可以有效地定性評價儲集層，為油田的勘探開發提供基礎資料和數據。

核磁共振錄井；定性識別；孔隙度；含油飽和度

0 前言

早在20世紀90年代初中國就引進了國外核磁共振技術。多年來，各油田錄井公司在應用核磁共振錄井技術測試分析油氣藏巖石樣品、識別評價儲層和孔隙流體方面取得突破，積累了豐富的經驗。

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、可動流體和流體性質等豐富的信息，根據T2弛豫圖譜特征與孔隙度、滲透率、可動流體等量化參數相結合，可以準確判斷儲集層性質和區分油氣水層，闡述了稠油比稀油的弛豫時間短、核磁共振信號弱，分析了稠油儲集層核磁共振錄井的影響因素。2008年，尹軍強等人[3]將核磁共振錄井技術應用于江蘇油田水淹層解釋中，證明了核磁共振錄井技術在評價高黏度油層、高束縛水低阻油層、測井疑難層中起到了重要作用。2010年，申輝林等人[4]對核磁共振錄井T2弛豫圖譜截止值的確定方法及其適應性進行了研究，提出了一種利用T2弛豫圖譜幾何均值(T2GM)求取T2cutoff的新方法，當含油飽和度小于40 % 時，該模型的精度較高，含油飽和度對模型精度影響較大。2013年，方錫賢等人[5]分析了核磁共振錄井技術在非常規油氣儲層的適應性。

1 原理與測量方式

核磁共振錄井的主要研究對象是油氣藏的巖心、巖屑和井壁取心樣。根據巖樣的不同，測量方法不同。本文重點研究井壁取心樣，采用三次測量法，具體實驗過程如下[6-8]：

1)按照核磁共振錄井標準進行樣品準備；

2)根據實驗所需測量全部巖樣設計儀器的調試參數，對核磁共振儀器進行調試和定標；

3)初始狀態核磁共振測量，即第一次測量；

4)抽真空加壓飽和模擬地層水；

5)飽和狀態核磁共振測量，即第二次測量；

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，浸泡時間要足夠長，保證消除巖樣中水的核磁共振信號，通常普通巖樣浸泡時間為24 h；

7)泡錳狀態核磁共振測量，即第三次測量。

三次測量分別得到干樣信號、孔隙信號、油信號，見圖1。通過計算可以得到測量巖樣的孔隙度、滲透率、含油飽和度、可動流體飽和度等參數，而且可以測量巖樣初始狀態可動水飽和度、初始狀態束縛水飽和度、初始狀態含水飽和度、飽和狀態可動水飽和度、飽和狀態束縛水飽和度以及飽和狀態含水飽和度。

圖1 油藏三次測量法

2 測量參數

2.1 孔隙度

標準樣是已知體積和孔隙度的巖樣或模擬巖樣，利用標準樣進行定標，然后測量樣品,根據樣品的核磁信號幅度自動計算孔隙度。圖2是某地區20塊樣品的核磁共振孔隙度與常規孔隙度的關系圖，從圖2中可以看出，相關系數為0.903 2，核磁孔隙度略小于常規孔隙度[9-13]。

圖2 核磁共振孔隙度與常規孔隙度關系圖

2.2 滲透率

利用核磁共振錄井技術測量滲透率時，首先需要測量核磁共振孔隙度等參數，然后根據核磁共振滲透率模型進行計算。核磁共振滲透率模型是在理論和實驗的基礎上總結出來的經驗公式。

各地區油田多采用Coates模型計算滲透率：

式中：BVM為可動流體百分數，%；BVI為束縛流體百分數，%；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，無量綱，是一個與巖石樣品相關的系數，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 油水層定性識別方法

不同性質流體具有不同的響應特征，運用巖心分析、試油分析等資料在油氣層與鄰近巖性、物性相似的水層對比和分析，總結出了不同流體性質儲層在核磁共振測量T2弛豫圖譜的不同響應特征，可以利用T2弛豫圖譜定性識別水淹層，見圖4，砂巖的T2截止值一般采用33 ms。

3.1 干層特征

三種信號均在10 ms以內，不出現分析情況。

3.2 油層特征

在T2截止值右側干樣信號與油信號曲線重合較好，油峰峰值高、位置靠后。表現為較高的含油飽和度和較低的可動水飽和度。

3.3 油水同層特征

在T2截止值右側干樣信號與油信號曲線開始分離，油峰峰值開始降低、位置逐漸靠前。表現為可動水的增加和含油飽和度的降低。

3.4 水層特征

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

4 應用

在某油田，利用核磁共振錄井分析參數以及T2弛豫圖譜，定性識別5口井儲層性質，表1是核磁共振錄井解釋與試油結論比較，可以看出，利用T2弛豫圖譜定性識別儲層性質具有較高的準確性。

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論對比

井名井段/m核磁共振錄井分析參數孔隙度/(%)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,測量得到的各項參數能更直接反映儲集層性質,解釋方面更具有獨特的作用。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，干樣信號與油信號曲線有一定分離，油峰峰值不高，可動水飽和度為30.71 %，可動油飽和度為10.33 %，綜合分析核磁解釋為與油水同層。試油情況：日產液2.4 m3，油1 m3，含水58.3 %，試油結論為油水同層。核磁解釋與試油結論相符合。

圖5 Z 43-4井1 874.4 m核磁共振T2弛豫圖譜

5 結論

1)核磁共振錄井技術具有樣本用量少、速度快、成本低、巖樣無損、參數多、準確性高、連續性強、可隨鉆分析等優點。

2)核磁共振可提供孔隙度、滲透率、可動流體及含油飽和度等準確評價油氣層的重要參數。

3)利用核磁共振T2弛豫圖譜結合核磁共振分析參數定性識別儲層性質準確性較高，在某油田的應用效果非常理想。

4)但核磁共振對于儲層中油水同時存在的情況，定性識別含油水層、油水同層、含水油層的具體界限沒有明確確定。

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2015-10-08

黑龍江省科學基金項目“致密砂巖導電規律與導電模型實驗研究”(D 2015012)

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

10.3969/j.issn.1006-5539.2016.01.016