油基泥浆环境中应用核磁共振技术对重油进行识别与计算

在定量解释产层油气的过程中，识别重油层是一个非常重要的课题。尤其是在低孔隙度储集层中，由于油的低流动性，这个问题变得更为重要。核磁共振(NMR)测井提供了几种测井方法，即使在油基泥浆环境下，同样能够找到重油层。在石油领域中，自从NMR测井在测量与岩性无关的岩石孔隙度上获得成功以来，很多关于应用NMR测井技术识别油气类型的文章都陆续发表了。其中介绍的多数方法都是建立在一些相关测量的基础上，而这些测量又都是通过测量流体的横向弛豫时间(T2)信号和气体的含氢指数(HI)，从水中区分出轻烃，和／或从油／水中区分出气来。但是，当流体的T2s相似且(或)孔隙度表面信号引起的信号间对比较小时，这些测井方法的不确定性也就随之增大了。由于油气的T2数值是与粘度成反比例的，因此，重油具有一个较低的T2值，并且随着井温而发生变化，这是由流体粘度的改变所引起的。本文介绍的这种识别与计算重油的方法是依靠NMR测井的多个截止孔隙度读值、T2分布的分析、HI的结果来实现的。     

在油基泥浆环境下利用核磁测井识别和定量分析稠油

识别稠油层对于定量分析可产油气很重要。由于稠油的流动能力差，该技术对低孔隙储层更为重要。即使在复杂的油基泥浆环境中，核磁测井也能测量稠油层。自从核磁测井能测量不受岩性影响的孔隙度得到认可以来，有几篇发表的文章介绍了其在油气分类方面的应用。大部分方法还是基于相关测量，根据流体横向弛豫时间T2和油气含氢指数HI来区分水和气中的轻烃或油和水中的轻烃。由于相似的流体横向弛豫时间和孔隙表面信号，在低反差环境中，这些测量的不确定性增大。烃的T2值与粘度成反比，因此，稠油具有低的T2值，其随井中温度变化而变化，这是因为流体粘度是随温度变化的。这些影响可以核磁共振响应中观测到并分析出来。该文阐述了利用核磁测井的多截止值孔隙度读数、T2分布分析和含氢指数影响来识别和定量分析稠油的方法。     

由NMR和常规测井曲线描述沥青沉垫特征：巴西海滨深水储层实例研究

沥青沉垫特征被定义为具有高沥青浓度(重量为20％到60％)和高粘度(在储层条件下通常大于10，000cp的含烃层。由于这些特征的缘故，沥青沉垫代表了地层中的部分油气，这部分很不同甚至不可能被开采出来并常常形成渗透率垂直边界。这些高粘度油气层通常出现在油柱底部。因此，它们能把油柱与含水层隔开。在这种情况下，开发驱动机制通过体积储层展开并取代水驱。因此，从前对沥青沉垫的识别将有助于正确量化储量和最有效地预测采收率。根据经验关系，由核磁共振响应曲线和常规测井曲线一道能提供准确的沥青沉垫层位的识别和粘度的估算。在本文中，我们提供了根据NMR和常规测井曲线描述沥青沉垫特征的油田实例，且得到了在含水层和油柱的地层压力测量值的支持。除了沿含水层和油柱储层有很清楚的连续性，有明显的油水界面，压力资料显示油柱产量的衰弱，而在含水区没有显示压力下降。在所研究的油田实例中，沥青沉垫层达几十米厚，估算的粘度达到约20，000cp。油柱的NMR响应(总孔隙度和T2分布)与沥青沉垫层的响应相比有很大的不同，这是由于与中，轻油中含氢指数和粘度相比沥青沉垫中含氢指数低和粘度高。也由于NMR和密度测井测量出来的含氢指数和孔隙度在沥青沉垫层很不同，但在含水层和油层有很好的一致。中子孔隙度也很受沥青沉垫层中低含氢指数的影响，但影响程度较小。另外，由于与油柱相比沥青沉垫层流动性低，电阻率测井曲线显示出不同的响应。储层的非固结特征加上由于较低的泥浆滤液侵入沿沥青沉垫层泥饼的存在，导致沿这些高粘度层井径变大而在油层和含水层却没有出现扩径。     

用核磁共振和常规测井资料识别稠油——巴西深海储层研究实例

一般将烃中高沥青烯浓度为20％～60％，在储层条件下粘度高于10000cp的原油定义为稠油。稠油层通常位于常规油层底部，将含油层与水层隔开．且在垂向上形成渗透性屏障，难以甚至无法开采。所以识别稠油有助于正确确定储层数量、有效地预测采收率。将核磁共振测井与常规测井资料结合，采用经验公式，能正确识别稠油的级别、估算粘度。本文提出了这方面的现场实例，并通过水层和油层地层压力测试数据证实了结论。在具有明显油水界面的储层中，压力测试结果表明已开采的油藏存在显著的压力损耗，而在水层则压力没有损耗。在研究的现场实例中，稠油层厚达数十米，估算的粘度值为20000cp，与常规原油的核磁响应(总孔隙度和T2分布)有很大差异。这是因为与中／轻质原油相比．稠油具有低含氢指数和高粘度的缘故。同样因含氢指数的差异，核磁总孔隙度值和密度测井值在稠油层差异很大，而在水层和油层有很好的一致性。在低含氢指数的稠油层中．中子孔隙度也略受影响，另外与常规油层相比，由于高粘度油层可动性差．电阻率测井响应也不同。由于泥浆滤液侵入较浅，在稠油层段不能形成泥饼，储层具有非压实特性，导致在稠油层段井径扩径，而在油层和水层则不然。     

总NMR孔隙度测量给NMR测井增添了新价值

先进的组合磁共振测井仪(CMR^ )能可靠地测量粘土束缚水和微孔隙度。由于信噪比(5／N)提高了50％，最小回波间隔时间从0．32ms降到0．2ms，并且改进的信号处理软件对快速衰减具有最大的灵敏性，因此，目前这种先进的测量方法是可行的。新的CMR硬件和信号处理软件把连续测井的横向弛豫时间(T2)灵敏度极限(可探测到的最小T2)从3ms降低到0．3ms。本文把总CMR孔隙度测量叫做TCMR，以便与以前的测井输出区别开。TCMR测量为地层评价增加了新的价值：1．计算的粘土束缚水体积可以用来更精确地根据电测井结果计算油气饱和度。2．在泥质砂岩中，密度测井孔隙度和TCMR测井之间的差异可用于探测氢指数较低的气和油。3．TCMR提供的复杂环境下与岩性无关的孔隙度测量值比以中子和密度孔隙度测井为基础的传统方法更精确。4．降低了T2灵敏度极限的TCMR测量把可探测的重油粘度范围从大约1000cp(厘泊)扩大到10000cp。根据对粘土束缚水饱和度变化范围为26％到49％的一组泥质砂岩储层岩样的实验室核磁共振(NMR)测量结果，计算了T2分布。T2分布证实了快的弛豫时间与泥质储集岩中粘土束缚水有关。结果说明了降低T2灵敏度极限对于泥质地层总NMR孔隙度测井的重要性。蒙特卡罗模拟是根据一组30种模拟T2分布产生的合成自旋回波数据进行的。某些n分布具有较大的信号幅度，而对应的弛豫时间小于0．3ms。应用新的信号处理软件和0．2ms回波间隔，处理了自旋回波数据。模拟结果表明，TCMR测量的T2灵敏度极限对于连续测井是0．3ms，对于点测是0．1ms。利用泥质砂岩地层的现场测井实例对TCMR和T2灵敏度极限约3ms的有效孔隙度(CMRP)与密度和中子孔隙度测井进行了比较。实例l对比了含水纯砂岩层及其上面的泥岩盖层的TCMR、CMRP、密度和中子测井响应。实例2说明在泥质砂岩中TCMR和密度测井孔隙度之间的差异是如何用于识别天然气的。此例也说明用12ms截止值计算的TCMR束缚流体孔隙度测井可用来区别砂岩和泥岩。实例3对比了细粒泥质砂岩层段的TCMR T2分布和岩样测量得到的T2分布。实例4来自白云岩地层的一口井，该地层具有弛豫时间小于3ms的相当大的微孔度。本实例表明TCMR测量可提供与岩性无关的不受矿物变化影响的碳酸盐岩的总孔隙度。实例5来自一个重质油油藏。在一个重质油层和相邻的下部含水层中，TCMR和CMRP的测井响应能够清楚地识别该油层。     

利用核磁共振测井识别流体特性

本文通过一些现场应用实例，介绍了核磁共振(NMR)测井方法在流体特性识别方面的最新进展，并简要讲述了核磁共振测井识别流体特性的最基本的概念、核磁共振扩散测量的基本原理。应用斯伦贝谢公司磁共振流体(MRF)识别方法识别流体特征的一些实例，讲述了该测井方法如何区分油、水信号，计算饱和度，确定油粘度。磁共振流体(MRF)识别方法与核磁共振(NMR)扩散测井新技术相结合，可以推断一组非饱和岩样的润湿性。结合墨西哥湾和北海深水井的应用实例，本文介绍了如何应用弛豫时间和分子扩散比的二维NMR图像，在复杂多流体环境(包含油基泥浆滤液、轻质油和天然气)下来识别流体，确定流体特性。     

根据核磁共振测井对低电阻率砂岩储层的岩石物理评价

常规测井,如密度测井、中子和电阻率测井的联合使用,证实在评价正常的储层时非常有效,但是对于低电阻率储层,用常规测井来精确确定其岩石物性参数是非常困难的。本文例举了两个低电阻率储层的实例,在这里常规测井不能确定低电阻率和低反差电阻率储层的主要岩石物性。这些储层的问题是,在常规测井解释显示出的高含水饱和层段,产出了无水的烃类。在低电阻率反差储层的实例中,用电阻率测井很难确定油水界面。核磁共振（NMR）测井是唯一能提供储层产能附加信息的一种补充方法,NMR的主要限制是采集数据的成本和时间。本文显示在低电阻率储层的实例中,NMR是一种行之有效的工具,能帮助准确地确定储层岩石的物理特性。在NMR数据的分析中,使用了多方面的NMR技术：（1）用于流体识别的T1／T2比,（2）用NMR推导的孔隙度和总孔隙度之间的差异来确定粘土矿物的类型,（3）NMR松驰特性可识别流体组分和岩石特性。本文提供了低电阻储层的四个例子。低电阻率储层NMR数据的分析能帮助确定这些层段的产能,确定岩独立孔隙度和区分束缚水和自由水之间的差别。对于低反差电阻率储层的实例,含水地层和含油地层之间有很小的电阻率反差,但NMR能识别两种地层的流体组分以及油柱高度,这主要是基于高反差的NMR松驰参数。     

利用NMR和密度测井改进致密气层孔隙度评价

核磁共振测井（NMR）不同于常规的中子、密度、声波和电阻率测井方法，因为核磁共振测井测量的是储层流体的信息，而对岩石骨架不敏感。储层评价的主要工作就是准确地计算孔隙度、渗透率以及识别流体（水、油、气）饱和度。本文提出了一种将密度和NMR孔隙度结合起来并且经过岩心校正的方法。新孔隙度称为DMR（密度-核磁共振）孔隙度。以前，常常利用中子／密度测井值来求取储层孔隙度，然而这种方法只在纯砂岩中效果较好。岩性的影响，充填的烃（气）以及砂泥岩储层的非均质性都增加了孔隙度计算的不确定性。本文中叙述了NMR弛豫时间与体积密度测井技术极大地降低了利用中子测井评价储层参数的不确定性，满足了描述和校正冲洗带流体密度的目的。叙述了DMR技术在埃及沙漠西部Obaiyed油田取心井中的应用并且讨论了得到的结果、局限性及优点，满足了数据获取的要求。油田实例显示了在致密气层中，DMR技术取代单一的NMR测井或者常规测井方法在确定储层孔隙度及含气饱和度方面的重要性。     

用NMR和密度测井资料改进致密气层孔隙度估算

核磁共振测井（NMR）不同于常规的中子、密度、声波和电阻率测井方法，因为核磁共振测井测量的是储层流体的信息，而对岩石骨架不敏感。储层评价的主要工作就是准确的计算孔隙度、渗透率以及识别流体（水、油、气）饱和度。本文提出了一种将密度和NMR孔隙度结合起来并且经过岩心校正的方法。新孔隙度称为DMR（密度一核磁共振）孔隙度。以前，常常利用中子／密度测井值来求取储层孔隙度。然而这种方法只在纯砂岩中效果较好，岩性的影响，充填的烃（气）以及砂泥岩储层的非均质性都增加了孔隙度计算的不确定性。本文中叙述的结合NMR弛豫时间与体积密度测井技术极大的降低了利用中子测井评价储层参数的不确定性。这大大的满足了描述和校正冲洗带流体密度的目的。本文叙述了DMR技术在埃及沙漠西部Obaiyed油田取心井中的应用并且讨论了其得到的结果、局限性以及优点。满足了数据获取的要求。油田实例显示了在致密气层中。DMR技术取代单一的NMR测井或者常规测井方法在确定储层孔隙度以及含气饱和度方面的重要性。     

视含氢指数及其与稠油粘度的关系

用低频NMR（〈2MHz）测得的视含氢指数表明当原油粘度大于1000mPa·s时，它与原油粘度有一个经验关系式，我们重新定义它为第一个回波强度与总NMR信号的比值，并且开发了NMR数据反演的时间推移法。时间推移反演有效抑制了由噪音引起的假的短T2分布，并且提供了第一回波强度的准确估算值以及原始CPMG回波串的视孔分布。这样视含氢指数就变为由时间推移法得来的视T2分布面积与真T2分布面积的比值。视含氢指数与原油粘度有很大的关系，这个关系不同于由经验得到的关系。这个关系已经由各种原油样品的实验测量结果得到证实，因此能在现场更好地预测原油粘度。时间推移法还对视T2分布的对数平均值与原油粘度的关系有重要的改进，根据NMR的T2弛豫数据，该关系可以用来预测原油粘度。我们还给出了用NMR、中子／密度和电阻率测井来计算视含氢指数的实用方法。     

二维NMR的现场测试结果

核磁共振测井工艺已被广泛地用来测量孔隙介质中的流体孔隙度、束缚水饱和度和孔隙尺寸的分布。两维NMR(2D NMR)工艺的近期进展已经扩展了NMR测井的应用范围一能完成地层流体类型划分和含油饱和度与油粘度的确定。近来，我们已将这种2DNMR工艺推广应用到各种各样的油田。使用目前商业性实用测井仪表和弛豫扩散全球性     

根据烃与水的T2差异确定含烃饱和度

核磁共振测井在储层评价应用方面取得了很大的成功,油气的定性识别与定量评价一直是其重要的研究发展方向.烃与水在T2分布上通常具有对称与近似对称特性,经过推导,可以将多种特征成分驰豫简化成只有烃与水两种特征驰豫.利用烃与水的T2差异可以确定差分谱上烃的信号大小,经T1校正与含氢指数校正,可以得到地层的含烃孔隙度与含烃饱和度.将此方法应用到油水层与气水层的实际资料处理,流体类型识别和油气定量评价效果较好.     

升155区块水淹特征

大庆徐深气田火山岩储层由于矿物成分多样、热蚀变影响等造成岩石含氢指数较高,骨架对中子测井的影响甚至超过了流体的影响,常用的中子孔隙度-密度孔隙度交会法识别气层已不适用.核磁共振测井主要测量的是孔隙流体中氢的含量,基本不受岩石骨架的影响.由于储层含气,使核磁共振测井确定的孔隙度小于地层真实孔隙度,而使密度测井计算的孔隙度大于地层真实孔隙度,这一特性有利于识别气层.因此,提出了应用密度孔隙度-核磁孔隙度差值和电阻率等参数识别火山岩储层的气水层方法,经试气结果证实,提高了流体识别精度.     

应用测井资料识别火山岩储层流体性质的方法

大庆徐深气田火山岩储层由于矿物成分多样、热蚀变影响等造成岩石含氢指数较高,骨架对中子测井的影响甚至超过了流体的影响,常用的中子孔隙度-密度孔隙度交会法识别气层已不适用.核磁共振测井主要测量的是孔隙流体中氢的含量,基本不受岩石骨架的影响.由于储层含气,使核磁共振测井确定的孔隙度小于地层真实孔隙度,而使密度测井计算的孔隙度大于地层真实孔隙度,这一特性有利于识别气层.因此,提出了应用密度孔隙度-核磁孔隙度差值和电阻率等参数识别火山岩储层的气水层方法,经试气结果证实,提高了流体识别精度.     

综合NMR和WFT资料进一步评价地层及确定烃类特性

以确定油藏位嚣和储量为目的的储层特性，涵盖了地层孔隙度、含油饱和度、渗透率，流体界面和产层厚度等参数。一旦探明油区具有工业开采前景，并设计开采施工方案，就必须确定储层流体特性（如粘度）。通常，电缆地层测试仪（WFT）用来测量地层压力，其目的是识别流体界面、并获得实验室分析储层流体性质的样品。虽然WFT测井提供了有效评价储层信息，但提供的仅是沿井轴不连续的点测数据。 由于核磁共振（NMR）测井仪在测量不受矿物影响的孔隙度、计算渗透率和判断储层流体类型方面具有独特的优势，可为地层测试优化提供了必要资料。只有在孔隙性、渗透性好、且具有一定含油饱和度的储层，才进行地层测试和流体取样。另外，NMR资料可分析储层流体的性质（例如现场的原始粘度），而且是整个目的层段的连续测井数据。 文中实例说明了NMR资料如何优化WFT测井程序。此外，本文还讨论了两种彼此相互完善的测井仪器比单独一种仪器提供更可靠的渗透率、流体性质、产能资料。     

核磁共振测井技术在致密油储层评价中的应用研究

致密油储层由于物性差、孔隙结构复杂、非均质性强等特点,导致核磁共振测井数据信噪比低,T2截止值变化大,T2谱受孔隙结构、流体在微孔中的展布以及流体类型等共同影响,在实际应用中存在孔隙度、渗透率计算精度不够、流体性质识别困难等问题。为解决这一难题,将基于小波域自适应滤波方法应用于核磁共振测井降噪处理,提高了致密油储层核磁共振测井数据的信噪比;在此基础上,提出动态T2截止值计算方法,提高了致密油储层核磁共振物性参数计算精度;提出了核磁共振流体指示参数法和核磁共振T2几何均值重叠法,有效提高了储层流体识别的准确性。     

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塔里木盆地地质情况复杂,油气类型多种多样,目前已在多套层系发现了凝析油气藏;利用常规测井资料解释评价油气层,能够有效地识别并确定油气层和水层的界限,但却无法区分气层还是油层,以及如何准确划分油、气界面。电缆重复地层测试测井通过测量地层压力,建立压力—深度剖面,根据其压力梯度变化估算出地层流体性质,划分油、气水界面;中子、密度测井测量的地层含氢指数与地层介质的电子密度指数由于氢元素的存在而体现了很好的相关性,利用该相关性质可以确定地层液体含量（孔隙度）,识别流体类型;偶极横波成像测井提供了当今测量地层纵波、横波和斯通利波的最好方法,通过对全波的处理,可以提取大量的岩石机械特性,由于气层对纵横波速度的影响不同,因此可以利用纵横波速度比、泊松比来直观识别油气层,划分油、气界面。通过对以上测井方法基本理论的阐述,并在实例中应用新方法解决了常规测井资料无法解决的难题。研究结果表明,利用测井新技术、新思路,结合常规测井资料能够有效识别凝析气层,准确划分油气界面。     

核磁共振＋井筒成像技术和应用——用核磁共振—随钻测井仪器确定流体饱和度和粘度

磁共振流体特征描述法(MRF)，近期已随一些电缆测井仪一道，作为一种确定原始烃类粘度的手段被推出来了。除此之外，独立的烃饱和度测量可以被用来鉴别那些在电阻率测井曲线上表现不明显的烃层。储层中垂向／侧向粘度变化大小的测量值有助于开发方案的落实：使波及效率达到最佳并且为优化完井提供重要的数据。     

随钻脉冲中子测井识别天然气的数值模拟

由于天然气具有密度低、黏度小等特点,利用3种孔隙度资料可以定性识别天然气层,但定量评价存在困难。为此,在随钻过程中依据天然气与油、水的含氢指数不同,利用脉冲中子测井技术记录的近、远探测器热中子或俘获伽马计数率比的相对变化量来定量确定含气饱和度;在此基础上,利用蒙特卡罗方法建立计算模型,模拟不同井眼和地层条件下脉冲中子测井远近探测器记录的热中子或伽马计数,研究其比值与含气饱和度的测井响应。结果表明:油水层和气层的计数相对变化量能反映地层的含气饱和度,孔隙度越大,相对比值越大,对气层的定量评价越准确;岩性、泥质含量、地层水的矿化度、井眼流体和尺寸以及钻井液侵入等因素都会对天然气地层的脉冲中子测井响应产生影响。总之,利用脉冲中子测井技术可以定量评价天然气层,对提高天然气识别能力和气田高效勘探开发具有重要意义。     

用于测量束缚流体和渗透率的快核磁共振测井

核磁共振测井(NMR)为评价地层提供了特殊而有价值的信息。不足之处是它需要耗费很大的时间来采集数据，要比常规中子密度测井长10倍。为了克服这种缺陷，我们研制出一种特殊的CMR核磁共振组合仪采集系统，它可以提供束缚流体的独特的NMR测量值，并能综合其它测量值一起预测渗透率。这种系统按中子密度测井的测速下井，它比常规的NMR测井快许多倍，而且与这些测井仪组合测井尤为方便，因此，使用快NMR测井可以获得可靠的束缚流体和渗透率数据。录取完整的NMR测量值需要很长的等待时间使所有的地层组分极化，还需要很长的采集时间来测量最长的驰豫时间。然而在大多数情况下，经验表明束缚流体的驰豫时间T2，在砂岩中小于33msec、在碳酸岩中小于100mseec。在快NMR测井中，在测量驰豫时间较长的组分时，如果认可较低的精度就可以采用较短的等待时间。另外，较短的回波间隔和适当的回波数还能减少采集时间，并保证在仪器移动较快的情况下测量值量不会明显地改变。在几口井上同时记录到了全NMR和快NMR测井曲线，以及由快速测井获得的高精度的束缚流体测井曲线。统计对比表明由快NMR测井获得的束缚流体体积的准确度、精度和垂向分辨率与由全NMR测井获得的相接近。正如全NMR测井那样，为了确定粘土束缚水和束缚水的含量可以对束缚水体积做进一步分析。借助于NMR测井，根据NMR孔隙度以及T2的平均值和自由流体体积计算出了渗透率。借助于NMR测井，根据另一条测井曲线，通常是在泥质砂岩中的密度曲线或在气和碳酸岩中的密度——中子交会曲线得出了孔隙度。根据孔隙度和束缚水的不同判断出来自由流体。