核磁共振与压汞法的孔隙结构一致性研究

实验研究表明，核磁共振横向弛豫时间（T₂）与压汞法都能很好地反映地层岩石的孔隙结构，二者之间存在着必然的相关性。即由毛细管压力曲线可以计算出相应的T₂分布；反之亦可。这一物理理论的获证为利用核磁共振测井资料研究储层孔隙结构提供了理论依据。因此，从理论入手，分析了核磁共振T₂分布与毛细管压力曲线得到的孔喉半径分布之间的关系，找到它们之间的相互转换关系式。以岩心压汞资料为基础，同相应岩心的T₂几何平均值进行拟合，建立了适合鄂尔多斯盆地塔巴庙地区上古生界盒3段致密砂岩气层的核磁共振测井中的T₂几何平均值与孔隙结构参数之间的关系，还建立了应用核磁共振测井资料确定储层微观孔隙结构参数的方法，对于指导盒3段致密砂岩气层的生产具有重要的意义。     

致密气储层岩心束缚水饱和度实验对比

束缚水饱和度是进行储层油气评价、产能预测及储量计算的关键参数,现有的确定岩心束缚水饱和度的实验标准不适合于致密气储层岩样。选取大量具有代表性的致密砂岩岩样,进行了半渗透隔板、核磁共振及压汞实验测量,并对这3种实验确定束缚水饱和度的方法进行了对比研究。研究认为:选用阈压值为1.5MPa的隔板进行半渗透隔板毛细管压力曲线测量,并不能准确获取岩心束缚水饱和度,隔板阈压值需要达到3MPa;致密砂岩岩样在离心机上用0.690MPa离心力甩出的自由水并不充分,最佳离心力应为1.379MPa,结合核磁共振饱和T2谱与1.379MPa离心力下测量的离心T2谱可以有效地确定致密岩样的束缚水饱和度;半渗透隔板毛细管压力曲线与压汞毛细管压力曲线在形态上存在差异,压汞法采用毛细管压力为1.379MPa(转换为气—水系统)时所对应的束缚水饱和度更为可靠。     

准噶尔盆地头屯河组低电阻率油层束缚水饱和度确定方法

准噶尔盆地低电阻率油层发育,高束缚水饱和度是低电阻率油层的主要成因之一;低电阻率油层束缚水饱和度的准确确定是明确油层低电阻率成因并确定含油饱和度的关键。常用束缚水饱和度确定方法结果差异较大,束缚水饱和度的准确确定存在困难。以准噶尔盆地阜东斜坡区头屯河组储层为例,实验对比了核磁共振分析法、压汞毛细管压力曲线法、半渗透隔板毛细管压力曲线法所确定的束缚水饱和度。岩心实验结果对比表明,核磁共振分析法、压汞毛细管压力曲线法确定的束缚水饱和度均小于半渗透隔板法确定的束缚水饱和度。核磁共振分析法中实验所用离心力远大于成藏时油运移的驱替力,造成部分束缚水被离心出来;压汞法在实验过程中,岩样中的黏土束缚水被驱替出来。这2种方法测量的束缚水饱和度均偏小。半渗透隔板法由于充分模拟了油气运移过程中非润湿相(油气)驱替润湿相(地层水)的过程,其中的黏土束缚水未被驱替,与油层实际情况相符,可用于验证另外2种方法的可靠性。     

致密含气砂岩核磁共振-声波速度联合实验

为研究致密含气砂岩有效储层划分、流体识别方法,选取了典型致密含气砂岩样品,开展核磁共振-声波速度联合实验。以核磁共振实验为基础,结合压汞曲线特征,研究了储层孔隙结构特征,分析了储层可储性;以岩石声学特性实验为基础,研究纵、横波速对储层含气性的敏感性;分析了核磁共振T₂谱与横波速度对岩石孔隙特征的共性反映,得出了T₂几何平均值(T_2gm)与横波速度之间的关系,进而建立了核磁共振-声波速度联合含气性识别图版。研究表明,目标区致密砂岩储层有4种孔隙结构,孔隙发育尺度与粗-细小喉道交互配位关系,决定了4种孔隙结构储层的储集和渗透能力。致密含气砂岩纵波速度对含气性敏感,利用纵波时差与纵、横波速比交会识别含气性效果良好;核磁共振T_2gm与横波速度呈幂函数关系,为利用核磁共振测井预测地层横波速度提供了帮助。进而将不同含气岩石纵波时差与核磁共振T_2gm进行交会,显示该方法对致密砂岩储层含气性具有较好的识别效果。     

核磁测井资料在岩石粒度反演中的应用

岩石粒度参数是储层岩石物理分析的关键评价参数。研究岩心核磁共振T₂谱与岩石粒度分布曲线之间的关系,发现核磁共振T₂分布与岩石粒度分布直接相关,因此可以利用核磁T₂谱资料来反演岩石粒度分布。首先基于岩心实验结果对每块岩心采用分段非线性刻度转换方法由核磁T₂分布计算岩石粒度分布,调整刻度参数使得计算得到的粒度分布与岩心分析粒度分布逼近,误差最小时即获得每块岩心的转换刻度参数。然后结合孔渗参数对岩心进行分类,确定每类岩心的刻度参数。最后根据实际核磁测井T₂分布曲线对井下岩石粒度进行反演,反演结果与岩心分析结果对比效果良好,验证了方法的可靠性,为地质储层岩石物理分析提供准确的连续岩石粒度分布剖面。     

油气储层孔隙结构核磁共振分析局限性探讨

目前,对于岩石的孔隙结构的研究局限于实验室内,通常采用高压压汞（MICP）实验获得的毛管压力曲线来进行表征,是研究储层孔隙结构的重要手段。低磁场核磁共振（NMR）岩心分析技术是我国新兴的快速测量岩石物性参数的一种新技术,它具有测量快速、操作简单、对岩心无损坏、无污染以及可以快速获取储层物性参数等优点,为储层孔隙结构的评价提供了一种新途径。目前,通常采用压汞的孔喉分布来刻度核磁的弛豫时间T₂谱,将T₂谱转换成孔径分布。但是,无论是MICP还是NMR法,它们在研究岩石的孔隙结构方面都存在一些问题。从NMR弛豫机理和MICP的基本原理出发,就NMR法以及MICP在研究孔隙结构中存在的一些有争议的问题,如MICP反映的是喉道而非孔隙的信息、饱水岩石的T₂谱的大孔—微孔的"扩散耦合"效应导致NMR的T₂分布失真等,总结了国内外有代表性的研究成果,并且提出了一些思考,为利用NMR准确地评价储层的孔隙结构提供有益借鉴和参考。     

用核磁共振分析岩石孔隙结构特征

岩石核磁共振 t₂ 分布能够很好地反映岩石的孔隙特征,通过岩石压汞曲线与核磁共振 t₂ 分布建立的转换关系无法统一转换系数值,在实际应用中产生较大误差。从岩石核磁共振弛豫机理入手,合理制作了标准物理模型,并通过图像及核磁共振分析建立了砂岩核磁共振 t₂ 值与孔隙半径之间的数学模型,并确定了转换系数,取得了良好的应用效果,为核磁共振分析岩石孔隙特征提供了新方法。     

核磁共振测井在储层孔隙结构评价中的应用

通过大量的实验室核磁共振T2谱和压汞曲线的对比分析,提出了利用二维分段等面积法计算T2谱与压汞曲线之间刻度转换系数横向刻度系数,以及大、小孔径的纵向刻度系数.使计算得到的伪毛细管压力曲线与实验室压汞测量的毛细管压力曲线的一致性得以大大提高.同时,建立了这些转换系数与现场核磁共振测井间的函数关系,实现了利用现场核磁共振测井资料获得定量的、连续的、高精度的伪毛细管压力曲线和孔隙结构特征参数曲线目的.将研究成果用于复杂储层评价中,取得了很好的效果.     

准噶尔盆地吉木萨尔页岩油不同温压CO2吞吐下可动性实验研究

准噶尔盆地吉木萨尔页岩油储集层主要发育微纳尺度孔喉裂隙系统,同时油质黏稠,动用难度大,注CO₂吞吐是提高采收率的重要技术。为了认清吉木萨尔页岩油储层注CO₂吞吐下的可动性规律,对该区芦草沟组45块岩心进行了研究。储层岩性为云屑砂岩、砂屑云岩和岩屑砂岩;储层覆压孔隙度介于2.0%～22.7%之间,平均为11%,覆压渗透率平均为0.01×10-3 μm2,小于0.1×10-3 μm2的样品占比达90%以上。根据岩心物性分类,选取20块岩样开展核磁实验,对页岩油低场核磁共振实验测量的6个关建参数进行了优化;通过将页岩油压汞实验数据和低场核磁共振实验数据对比,在对数坐标下建立了页岩岩心的T₂值与孔隙半径之间的线性关系,通过T₂谱定量获得了页岩的孔隙半径分布。在此基础上,在不同温压条件下开展9种CO₂吞吐实验,结合采收率、动用程度等指标分析得知,半径小于300 nm的小孔隙中页岩油难以动用,300～1 000 nm的中孔隙和大于1 000 nm的大孔隙中页岩油动用程度相对较高,且随着温度和压力的提高而增大。      

多方法协同表征特低渗砂岩储层全孔径孔隙结构——以鄂尔多斯盆地合水地区砂岩储层为例

高压压汞、恒速压汞、核磁共振实验在表征特低渗透砂岩储层的微观孔隙结构时存在局限性,其结果与铸体薄片和扫描电镜观察到的特征吻合度不高。为了解决这一问题,更加精细地刻画孔喉分布特征,以鄂尔多斯盆地合水地区砂岩储层样品为例,提出了多方法协同表征全孔径孔喉结构的方法。利用高压压汞所得毛管压力曲线与核磁共振联合高压压汞计算所得的伪毛管压力曲线对比,根据喉道分类分别计算吸附喉、微喉、细微喉、中细喉对应的孔隙空间的连通比。根据核磁共振实验原理,利用公式实现横向弛豫时间向孔径的转换,公式中比表面积利用高压压汞计算,弛豫率利用恒速压汞对比核磁共振T₂谱标定,将协同计算所得孔喉分布结果与对应的孔喉连通比相乘得到不同尺度喉道及孔隙连通空间分布曲线。结果显示:吸附喉连通比最低,其他类型的喉道连通比较高,且差异不大。喉道分布范围（0.003~3.661 μm）较恒速压汞结果变大,孔隙半径（0.8~91.4 μm）减小,孔喉比（16.4~58.6）减小,与铸体薄片与扫描电镜观察结果基本相符。说明多种方法协同计算一定程度上克服了高压压汞喉道与孔隙的叠加以及恒速压汞的计算误差,更接近于储层真实状态。      

T2—Pc二维核磁共振岩心测试技术与应用

作为一种无损、高效、非侵入式的检测手段,核磁共振技术一直在油气岩心分析中发挥着重要作用。但传统核磁共振（NMR）检测结果（T₂谱）反映的是岩石孔隙的大小分布特征,孔隙的连通性无法直接被表征。通过对实验流程和数据处理方法的改进,在标准核磁T₂谱的基础上,增加毛管压力（P_c）维度,得到T₂—P_c二维核磁实验图谱,从另一个视角解决了核磁实验不能反映孔隙连通性的问题。实际应用表明,T₂—P_c二维核磁实验不但能够对储层连通性进行直观评价,也可以得到不同生产压差下的束缚水饱和度,从而为油气勘探开发提供更多储层信息。      

核磁共振技术定量表征致密砂岩气储层孔隙结构——以临清坳陷东部石炭系—二叠系致密砂岩储层为例

核磁共振技术能够实现岩石微米—纳米级孔隙高精度、快速、无损测量,为致密砂岩孔隙结构定量表征提供新的手段。基于压汞数据刻度核磁共振T_2谱的方法,针对致密砂岩压汞进汞饱和度不足100%而造成的测不准问题,提出采取压汞曲线和T_2谱从右边界的最大孔隙向左侧小孔隙累加,选定右累加曲线中压汞测量的孔喉半径范围作为核磁共振孔喉半径的可对比区间,利用纵向插值法和最小二乘法构建T_2谱转换的孔喉半径分布曲线。选择临清坳陷东部石炭系—二叠系致密砂岩气储层为研究对象,利用改进方法获得核磁共振T_2谱和孔喉半径转换系数及孔喉半径分布,定量研究了储层孔隙结构特征,并结合岩石薄片、扫描电镜观察,探讨了致密砂岩孔隙结构差异成因及储层有效性。结果表明,利用改进方法得到的核磁共振孔喉半径曲线与压汞曲线吻合度高,显著提高了致密砂岩核磁共振测试的准确度。研究区石炭系—二叠系致密砂岩孔喉半径主要分布于0.002~2μm,总体为亚微米—纳米级孔隙,但不同类型砂岩孔喉半径分布具有明显差异:岩屑石英砂岩富硅质、贫塑性岩屑和杂基,总体以亚微米级孔喉为主,含微米级孔喉;岩屑长石砂岩和长石岩屑(富石英)砂岩石英含量高、塑性岩屑和杂基含量较低,为亚微米—纳米级孔喉(纳米级占优);而长石岩屑(富岩屑)砂岩和岩屑砂岩贫石英、富塑性岩屑和杂基,主要是小于0.05μm的纳米级孔喉。微观岩石学组分是控制孔隙结构差异和储层有效性的关键因素,储层质量宏观上可能受控于沉积微相,粗粒和细粒的点砂坝/河床滞留微相岩屑石英砂岩是最有利储层,细粒的点砂坝微相岩屑长石砂岩、分流河道和障壁砂坝长石岩屑(富石英)砂岩是较有利储层,而潮坪相长石岩屑(富岩屑)砂岩、岩屑砂岩均是孔、渗性极差的无效储层。     

基于低场核磁共振技术的黏土表面水化水定量测试与分析

黏土矿物的水化类型及水化程度研究是目前水基钻井液优快钻进泥页岩地层的重点与难点之一。应用等温吸附实验及黏土层间距变化规律,确定了黏土不同类型水化水的相对平衡压界限;基于低场核磁共振T₂弛豫谱与水分子运动性关系、黏土层间距变化与水化水分子直径的相对关系,确定了T₂值范围所对应的黏土水化类型;根据T₂信号幅值与水分子氢质子数呈正比的原理,建立了T₂值与黏土水含量标准曲线,确定了T₂信号幅度与黏土含水量的定量关系。实验结果表明,经3 500 r/min、离心10 min的饱水钠膨润土的表面水化水、渗透水化水、自由水对应的T₂值范围分别为 8.91~73.17 μs,0.97~10.23 ms,>71.49 ms;上述钠膨润土的表面水化水、渗透水化水、自由水的质量含量比例分别为9.62 %、61.49 %、28.88 %。     

塔里木盆地塔中—顺北地区柯坪塔格组高分辨率旋回层序地层划分

塔里木盆地塔中—顺北地区下志留统柯坪塔格组作为一套典型的海相碎屑岩沉积地层，砂泥叠置关系复杂，仅通过测井曲线形态的传统方法不利于高分辨率层序的精确划分。首先根据地震剖面与测井滤波处理曲线来识别不整合面及相关的整合面，得出长期基准面变化情况；其次用最大熵谱图与合成预测误差滤波划分中期基准面旋回边界；最后从动态最大熵谱中提取出米氏旋回参数，进一步获取带通滤波信号组和天文周期单元，划分短期基准面旋回，最终完成高分辨率层序地层的划分。柯坪塔格组识别出3种三级层序边界类型：连续海侵背景下的T₁型、完整海侵—海退背景下的T₂型、海退为主的T₃型。目的层共划分出4个长期、16个中期以及50个短期基准面旋回。     

基于T2截止值确定致密岩心表面弛豫率

确定致密岩心样品表面弛豫率的最常用方法是平均值法和比表面积法,但平均值法结合了压汞测试,会对岩心造成永久伤害。提出了一种基于T₂截止值确定致密岩心表面弛豫率的无损新方法。首先,使用该方法确定岩心样品表面弛豫率;之后,将计算结果与平均值法和比表面积法进行对比,并通过选择合适的表面弛豫率将核磁共振T₂谱转化为孔隙直径分布;最后,获取样品残余油分布。结果表明,四块岩心样品最终表面弛豫率分别为5.85,2.98,4.66,2.17 μm/s;结合三种方法计算结果可获取中孔和大孔的孔隙直径分布;残余油主要分布在微孔和中孔。该方法是一种无损测试方法,有助于快速有效确定致密岩心表面弛豫率。      

致密砂岩储层可动流体分布特征及影响因素——以鄂尔多斯盆地姬塬油田延长组长8油层组为例

可动流体参数是评价致密砂岩储层渗流特征的重要指标。基于核磁共振可动流体测试原理,对姬塬油田延长组长8油层组不同小层下的6块典型致密岩心样品进行了可动流体特征研究,并以毛细管压力曲线为基础,将核磁共振T₂谱分布换算为孔喉半径分布,确定了可动流体的最小孔喉半径。利用铸体薄片、黏土矿物X射线衍射、场发射扫描电镜以及纳米CT扫描等技术,分析了可动流体的影响因素。分析表明,研究区长8油层组致密储层的核磁共振T₂谱形态主要表现为4种类型：右峰发育型、单峰型、右峰微发育型、左右峰相当型;可动流体主要赋存于大孔隙和中孔隙内,部分微-小孔隙中也赋存有一定量的可动流体;可动流体百分数为6.89%~70.09%,可动流体孔隙度为0.39%~5.62%,可动流体所占的最小孔喉半径为0.024~0.555 μm,其分布范围广,反映了姬塬油田长8油层组具有较强的非均质性。可动流体参数与储层孔隙度的相关性较差。造成长8油层组中可动流体参数差异较大的主要影响因素包括渗透率、孔喉结构特征、黏土矿物的含量及赋存方式、次生孔隙的发育程度及孔喉连通性、微裂缝发育程度等。     

砂岩岩石核磁共振T_2谱定量表征

基于统计学中的正态分布模型和地质混合经验分布模型,应用图解法和矩法2种数学算法,对核磁共振T2谱进行定量表征研究,提取出核磁共振T2谱反映自身孔隙结构及流体赋存状态信息的16项特征变量。在此基础上,结合压汞孔喉分布资料分析了核磁共振定量参数的岩石物理意义,验证了核磁共振定量参数表征储层微观孔隙结构方法的可靠性。在核磁共振定量表征参数相关性分析基础上,优选参数进行储层渗透率和束缚水饱和度求取,与实际岩心分析资料对比,新模型计算效果良好。进一步结合地区储层产能特征,利用核磁共振T2谱定量表征参数对储层进行分类综合评价,在冀东油田某井区的实际应用效果表明,核磁共振T2谱定量参数在储层微观孔隙结构特征研究、储层渗透率及束缚水饱和度计算、储层综合分类等方面均具有良好的评价效果。