基于核磁譜幾何特征的碳酸鹽巖儲層滲透率評價(jià)方法研究

王文文，林龍生

（1.中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司 北京 100016；2.中海油田服務(wù)股份有限公司油田技術(shù)事業(yè)部 河北廊坊 065201）

地層滲透率是油氣藏產(chǎn)能預(yù)測中的核心參數(shù)。迄今為止，滲透率的評價(jià)有多種方法，如巖心分析、試井、地層測試儀和測井等技術(shù)。傳統(tǒng)取心時(shí)效差且費(fèi)用高。試井分析僅給出儲層滲透率的平均值。測井資料具有實(shí)時(shí)、連續(xù)等優(yōu)勢，能夠提供連續(xù)的地層滲透率剖面。

核磁共振測井是主要的測井地層滲透率評價(jià)手段[1-2]。主要通過T2譜對孔隙分布、絕對滲透率、流體類型、流體黏度進(jìn)行評價(jià)。

在常規(guī)砂巖油氣藏評價(jià)中，通常采用核磁測井?dāng)?shù)據(jù)評估地層滲透率[3-4]，其中Timur-Coates[5]和Schlumberger-Doll-Research（SDR）[6]是最常用的模型[7-8]。但在碳酸鹽巖地層中，由于非均質(zhì)性、孔連通性和晶粒尺寸不同，孔隙度與滲透率之間并不存在簡單的關(guān)系[9-11]。

前人在核磁技術(shù)預(yù)測滲透率方面做出了大量研究成果，采用多種方法在不同類型儲層中進(jìn)行了研究探索。邵繼喜等[12]研究了不同溫度下砂巖滲透性能的核磁共振響應(yīng)，建立了不同溫度下的核磁滲透率與孔隙度關(guān)系模型。李振林等[13]基于核磁共振T2譜對儲層產(chǎn)水率評價(jià)技術(shù)進(jìn)行了研究，構(gòu)建了反映油水兩相滲流特征的偽油水相滲及偽產(chǎn)水率曲線。張憲國等[14-15]分析了低滲致密氣層滲透率核磁測井解釋方法，得出了不同孔徑分布區(qū)間的孔喉對滲透率影響。

上述方法適用對象一般為砂巖儲層，針對碳酸鹽巖儲層核磁滲透率評價(jià)方法研究較少，原有SDR和Timur-Coates滲透率計(jì)算模型在碳酸鹽巖儲層應(yīng)用存在較大誤差。因此，需要建立針對碳酸鹽巖儲層的核磁滲透率評價(jià)方法，提升滲透率及產(chǎn)能預(yù)測精度。

1 核磁譜幾何特征分析

基于鄂爾多斯盆地D區(qū)測井及巖心分析數(shù)據(jù)，應(yīng)用MATLAB軟件，提取核磁測井T2譜的幾何特征參數(shù)，包括峰值時(shí)間、譜左右邊界、譜峰寬度等參數(shù)，如圖1所示。圖中T2max為T2譜右邊界；T2peak為T2峰值；PORpeak為T2峰值對應(yīng)區(qū)間孔隙度；POR1/2為PORpeak的一半；T21/2L、T21/2LR為 POR1/2對應(yīng)的T2；T2wide為T21/2LR與T21/2LL差值；PEAKarea為T2wide與PORpeak乘積。

圖1 核磁譜幾何特征圖Fig.1 Geometry characteristics of NMR spectrum

2 基于幾何特征的滲透率計(jì)算模型構(gòu)建

由于碳酸鹽巖通常成巖作用復(fù)雜，多種孔隙度類型共存，因此碳酸鹽巖儲層的滲透率無法通過均質(zhì)模型方法準(zhǔn)確獲取，必須增加考慮巖石異性程度的物理參數(shù)才能準(zhǔn)確表征碳酸鹽巖地層滲透率。

利用T2分布峰特征構(gòu)建模型，建立基于幾何和孔隙特征的滲透率計(jì)算廣義方程，用于估算碳酸鹽巖地層的滲透率。方程通用形式如下：

式中：AMP1為第一個(gè)峰的幅度；AMP2為第二個(gè)峰的幅度；AMP3為第三個(gè)峰的幅度；T1為AMP1的對應(yīng)時(shí)間；T2為AMP2的對應(yīng)時(shí)間；T3為AMP3的對應(yīng)時(shí)間；T2LM為T2時(shí)間幾何均值；PHI為有效孔隙度。

圖2為應(yīng)用式（2）至式（5）的滲透率處理結(jié)果與巖心分析結(jié)果交會圖。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，對比巖心滲透率相關(guān)性數(shù)值，式（3）（R2=22.11%）提供了相對準(zhǔn)確的滲透率處理值。表1為擬合后的式（2）至式（5）中系數(shù)。

表1 滲透率模型系數(shù)表Table 1 Permeability model coefficient table

圖2 處理結(jié)果與巖心分析滲透率交會圖Fig.2 Intersection diagram of processing results and core analysis permeability

3 應(yīng)用實(shí)例

圖3為A井核磁譜幾何特征的碳酸鹽巖儲層滲透率解釋成果圖。第一道是自然伽馬GR曲線（單位是API），可以利用其判斷巖性，第二道是深度，第三道核磁T2譜，第四道滲透率曲線，第五道巖性剖面。

從圖3中可以看出，該段巖性為灰?guī)r地層，對比X 910～X 940 m深度巖心分析數(shù)據(jù)可知，常規(guī)Timur-Coates公式在部分低滲層誤差較大，基于核磁譜幾何特征的式（3）模型計(jì)算的滲透率吻合較好。

圖3 A井核磁譜幾何特征的碳酸鹽巖儲層滲透率解釋成果圖

4 結(jié)論

通過引入T2譜幾何特征參數(shù)，建立了碳酸鹽巖地層的滲透率評價(jià)模型。應(yīng)用該模型對鄂爾多斯盆地氣藏中的奧陶系碳酸鹽巖層進(jìn)行評價(jià)。采用四種不同的公式用于模型開發(fā)。式（2）、式（4）和式（5）使用了與孔徑有關(guān)的NMR參數(shù)；式（3）除使用孔徑參數(shù)外，還引入了T2分布時(shí)間。結(jié)果表明，與經(jīng)典核磁模型相比，幾何模型對巖石滲透率的較好，能夠更好地估算復(fù)雜碳酸鹽巖儲層滲透率。