基于核磁共振测井的砂砾岩储层分类与产能预测方法

砂砾岩储层具有岩石颗粒粒径范围大、低孔低渗、孔隙结构复杂和非均质性强等特点,其品质分类与产能预测难度较大。基于核磁共振测井,提出了砂砾岩储层的分类方案与产能预测方法。利用岩石核磁共振实验测量的横向弛豫时间（T₂）分布,提取三孔隙组分百分比（小孔隙组分百分比S₁、中孔隙组分百分比S₂、大孔隙组分百分比S₃）、T₂分布几何平均值（T_{2_LM}）等T₂分布特征参数,构建了综合反映储层孔隙结构和岩石物理性质的储层品质指数（I_RQ）。T₂分布特征参数和储层品质指数与孔喉半径、排驱压力等压汞实验参数具有良好的相关性,可定量表征岩石孔隙结构。利用S₃/S₁和I_RQ建立了砂砾岩储层分类图版,基于S₃/S₁、T_{2_LM}、I_RQ和储层有效厚度（H）构建了砂砾岩储层的产能预测综合指数（F）和产能预测模型。基于核磁共振测井的砂砾岩储层分类方法和产能预测模型在准噶尔盆地玛湖凹陷西斜坡百口泉组砂砾岩储层研究中取得了良好的应用效果,验证了该方法的有效性和实用性。研究方法与认识对开展砂砾岩储层的分类与产能研究具有一定参考意义。     

柴达木盆地涩北地区第四系泥岩型生物气储层孔隙有效性评价

通过低场核磁共振实验分析了柴达木盆地涩北地区第四系泥岩型生物气储层在饱和水状态及渐变烘干温度状态下的T₂谱,明确了孔隙流体的核磁响应特征,以评价孔隙的有效性。研究结果表明： ①核磁共振实验是以饱和水状态T₂谱为基础,采用正态分布函数拟合构建了离心束缚水T₂谱,确定了可动流体和毛管束缚流体T₂截止值,用于划分出流体类型并开展了孔隙有效性评价。②研究区岩样饱和水状态T₂谱谱峰呈左小右大的形态,右峰幅度值远大于左峰,占T₂谱幅度值90%以上;随着烘干温度的升高,T₂谱幅度减小且左移趋势明显;束缚水T₂谱形态近似于正态分布,起始位置与饱和水状态的T₂谱基本重合。③研究区可动流体T₂截止值T_{2 C1}平均为3.3 ms,毛管束缚流体T₂截止值T_{2 C2}平均为1.8 ms;孔隙流体包括可动水、毛管束缚水和黏土束缚水,黏土束缚水T₂小于T_{2 C2},毛管束缚水T₂大于T_{2 C2}且小于T_{2 C1},可动流体T₂大于T_{2 C1};毛管束缚水含量最高,黏土束缚水其次,两者占总孔隙流体的84.43%～95.06%,可动水含量低。④研究区储层有效孔隙占总孔隙的54.99%,主要为毛管束缚孔,黏土束缚孔为无效孔隙;黏土含量越高,有效孔隙度越小。     

柴达木盆地东缘上石炭统泥页岩孔隙结构及分形特征

我国海陆过渡相烃源岩分布范围广,具有成熟度适中及厚度大等特点,页岩气勘探前景良好。前人研究主要聚焦于页岩气成藏条件、模式及生烃潜力,而对储层孔隙结构影响因素及复杂程度的定量表征研究较少。为了探讨海陆过渡相泥页岩的孔隙结构和分形特征,以柴达木盆地东部上石炭统泥页岩为研究对象,对研究区15件泥页岩样品采用低温液氮吸附及扫描电镜进行孔隙结构、分形特征研究,并在此基础上探讨了泥页岩有机地球化学、矿物组成、孔隙结构参数与分形维数的关系,进而揭示泥页岩孔隙结构发育影响因素。结果表明：①泥页岩孔隙形态主要有2类,第一类为楔形—狭缝型和细颈瓶—墨水瓶状型,第二类为四周开放的平行板状孔,孔隙类型以粒间孔缝、溶蚀孔和有机质孔最为发育。②应用FHH分析模型计算出了泥页岩孔隙分形维数,以P/P₀=0.45为界,泥页岩存在2种不同吸附解吸机制,用D₁和D₂分别表示P/P₀<0.45和P/P₀>0.45范围内的孔隙分形维数。泥页岩孔隙具有明显的分形特征,D₁分形维数与黏土矿物和TOC含量呈负相关关系;D₂分形维数与黏土矿物和TOC含量呈正相关性。表明影响分形维数的主要因素为黏土矿物和有机质含量。D₁和D₂与孔隙结构参数的相关性都较好,但D₁趋势线比D₂拟合性更好,说明小孔对孔隙结构参数影响更为重要。③分形维数D₁和D₂之差△D=0.393,表明其结构复杂程度相差很大,双重分形特征明显。但分形维数D₂越大,孔隙结构趋于复杂,孔隙表面积更加粗糙,不利于气体的渗流。     

中国南方海相页岩储层可动流体及T2截止值核磁共振研究

为了分析中国南方海相页岩气储层的可动流体及T₂截止值特征,结合低场核磁共振和高速离心实验进行了页岩可动流体测试。实验结果表明：页岩饱和水状态和束缚水状态的建立至关重要,中国南方海相页岩建立饱和水状态的最佳压力为12MPa,建立束缚水状态的最佳离心力2.76MPa。其可动流体T₂截止值为1.07～3.22ms,平均值为1.8ms,明显小于致密砂岩的T₂截止值。使用经验值13ms来进行页岩可动流体的计算将会产生很大误差。结合饱和水状态和束缚水状态的核磁共振T₂谱,得到可动流体饱和度为23.19%～30.84%,平均值为27.28%,束缚水饱和度高,超低含水饱和度现象明显。将核磁共振T₂谱转换成孔径分布,得到页岩孔隙半径主要分布在20～200nm。     

页岩含油率多种测试方法对比

页岩含油率是页岩油资源评价的基本参数,但其测定方法尚无统一认识,制约了页岩油资源潜力的评估准确率。选取松辽盆地页岩油井的密闭取心页岩样品,依次开展二维核磁共振(T₁—T₂ NMR)、有机溶剂蒸馏萃取(Dean Stark)、热解气相色谱(PY-GC)和岩石热解(Rock-Eval)4种页岩含油率测定实验。对比分析表明,T₁—T₂ NMR法与Dean Stark法的页岩含油率测试结果相近,均高于PY-GC法,Rock-Eval法测试结果最低。样品处理方式对页岩含油率的测试结果具有重要影响,块状样品的测试含油率明显高于粉碎样品。综合分析认为,T₁—T₂ NMR法测试页岩含油率结果的可靠性高,具有时间短、样品无损、样品非均质性影响小等特点,是分析页岩含油率的最优手段,具有良好的推广应用前景。建立了不同热演化成熟度页岩的含油率恢复系数、轻烃恢复系数及校正图版,对于湖相I型有机质页岩发育区开展页岩含油率分析具有重要参考价值。     

二维核磁共振技术表征页岩所含流体特征的应用——以松辽盆地青山口组富有机质页岩为例

页岩中已被证明含有大量可供开采的油气资源,厘清页岩中异相流体含量及赋存态对页岩油的开发至关重要。二维核磁共振技术能够对页岩中含氕（¹H）化合物进行无损、快速、定量检测。对松辽盆地青山口组一段页岩样品进行抽提前后、自发渗吸以及加热过程中的核磁共振检测,定量评价青一段页岩异相流体含量、赋存状态以及页岩放置时的流体散失。结果表明,在核磁二维谱图上,类固体有机质和轻质烃类主要分布于T₁大于10 ms的上方区域,两者间基本以T₂=0.1 ms为界,分别与有机碳含量TOC及S₁（游离烃）具有良好的线性关系。松辽盆地南部青一段页岩油主要以游离及吸附态赋存,页岩粘土含量越高,吸附态页岩油含量越高,游离态越少。页岩自发渗吸过程中的核磁共振检测结果表明了粘土矿物吸水膨胀作用。在页岩抽真空加热过程中,轻质烃挥发损失的同时水也大量地损失。利用密闭取心样品,结合二维核磁共振技术,可恢复其原始含油饱和度和含水饱和度。     

页岩油储层核磁有效孔隙度起算时间的确定——以吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩油储层为例

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油储层岩性细，孔喉结构复杂，常规测井评价方法难以准确计算有效孔隙度。为此，选取5种粘土类型共30块砂岩样品，分别测量了氦气孔隙度、不同状态下的核磁T₂谱、粘土类型以及含量。通过对配套实验数据的分析，明确了粘土类型对储层核磁T₂信号短横向弛豫分量的影响机制。在此基础上，结合实验测量结果以及不同类型粘土束缚水的核磁共振弛豫时间，利用迭代法实现了研究区页岩油储层有效孔隙度的准确计算，并确定起算核磁时间为1.7 ms。该方法的计算结果得到了岩心分析数据以及实际测井资料的验证，应用效果较好，为页岩油储层有效孔隙度评价提供了一种新的技术思路和解决办法。     

特低渗储层微观孔隙结构与可动流体赋存特征——以二连盆地阿尔凹陷腾一下段储层为例

为了明确二连盆地阿尔凹陷腾格尔组腾一下段储层微观孔隙结构和可动流体赋存特征,开展了扫描电镜、铸体薄片、X射线衍射、高压压汞、恒速压汞和核磁共振等实验研究。结果表明：①腾一下段储层微观孔隙结构分为3种类型,不同孔隙结构具有不同的可动流体赋存特征。②Ⅰ类大孔喉结构,孔喉组合主要为粒间孔-孔隙缩小型喉道和粒间孔-缩颈型喉道,喉道半径大,孔喉半径比小,核磁共振T₂谱主要为左低右高双峰型,可动流体饱和度高;Ⅱ类孔隙结构,主要为粒间孔-片状喉道组合与溶蚀孔-片状喉道组合,T₂谱主要为左高右低双峰型,可动流体饱和度中等;Ⅲ类孔隙结构,主要为粒间孔-片状喉道组合、溶蚀孔-片状喉道组合和晶间孔-管束状喉道组合,喉道半径小,T₂谱为左单峰型,可动流体饱和度低。③储层物性、微观孔隙结构、黏土矿物含量对可动流体赋存具有重要影响,其中喉道特征是影响可动流体赋存的最主要因素,喉道半径越大,大喉道越多,可动流体饱和度越高。该研究成果对阿尔凹陷腾一下段储层的高效开发具有指导意义。     

页岩油储层孔隙流体的全直径岩心二维核磁共振图谱特征及评价方法

如何客观评价页岩油层中的孔隙流体,准确测量和定量表征页岩油及致密油储层含油饱和度与可动油含量等参数,已经成为当前急需解决的重要技术难题。通过率先在国内引入车载移动式全直径岩心核磁共振测量仪,开展了页岩油岩心现场测试分析和评价研究工作,实现了现场对钻井取心进行连续、高精度、无损的快速核磁共振扫描,弥补了核磁共振测井和室内岩心实验的不足,填补了国内页岩油全直径岩心现场测量技术空白。结合现场岩心描述、其他配套实验数据及试油验证,系统总结出不同流体组分的二维核磁共振T₁—T₂图谱特征,明确了不同孔径中油、水信号的T₁/T₂比值变化规律,建立了基于全直径岩心二维核磁共振图谱特征的孔隙流体组分分析方法及识别标准,实现页岩油、致密油及复杂碎屑岩等储层孔隙流体组分准确识别与流体饱和度定量解释。车载移动式全直径岩心二维核磁共振测量技术方法在松辽盆地古龙页岩油、鄂尔多斯盆地长7₃页岩油、河套盆地勘探评价中发挥了重要作用,在大庆、长庆、西南、华北、新疆等致密油气田已规模应用,取得良好效果。     

基于正态分布拟合的致密砂砾岩储层核磁共振测井可变T2截止值计算方法

T₂截止值是核磁共振测井解释和评价的重要参数之一,现有的T₂截止值确定方法在实际应用中存在诸多不足,给核磁共振测井在复杂储层评价中的应用带来极大挑战。为此,提出一种新的T₂截止值计算方法：首先,根据饱含水状态核磁共振T₂谱的形态差异,将21块实验岩心划分为五种类型,分析每一类岩石饱含水及离心束缚水状态核磁共振T₂谱的形态特征;然后利用正态分布函数拟合离心束缚水或大孔隙可动水核磁共振T₂谱,并使其代替岩心核磁共振实验结果,进而获取可变T₂截止值;在此基础上计算砂砾岩储层的束缚水饱和度和渗透率。该方法的优势是能够直接从饱含水状态核磁共振T₂谱中计算出T₂截止值。实际资料处理结果表明,利用该方法确定的T₂截止值与岩心实验结果之间的绝对误差小于2.0ms,计算的相应束缚水饱和度与岩心实验的束缚水饱和度之间的绝对误差小于5.0%,计算的渗透率与岩心实验结果也具有较好的一致性,能够极大地提高核磁共振测井资料的应用水平。     

一种评价页岩油含油性的测井方法

吉木萨尔凹陷位于准噶尔盆地东部,是中国陆相页岩油的典型代表区域。凹陷内芦草沟组发育上、下2套页岩油“甜点”段,储层岩性和孔隙结构复杂、物性较差,利用测井方法进行储层含油性评价难度较大。为准确评价储层含油性,有效识别流体性质,综合利用密闭取心饱和度分析结果和总有机碳含量与油的碳含量之间的约束关系,改进了利用核磁共振测井计算含油饱和度的T_{\mathrm{2}}截止值确定方法,在此基础上计算含油饱和度及储层可采性指数,并深入分析了含油饱和度、储层可采性指数的关系及含油性评价效果。实际应用结果表明,该方法对于准确评价混积岩型页岩油的含油性具有重要实用价值。     

页岩储层渗吸过程中水的微观分布及其气测渗透率动态响应特征

在页岩油气储层水力压裂过程中,压裂液的滤失行为会增加储层的含水饱和度、降低储层渗透率。研究压裂液侵入对储层渗透率的影响,对于页岩油气的高效开发具有重要意义。为此,针对渤海湾盆地沾化凹陷沙河街组三段下亚段灰质页岩和混合质页岩岩相样品,通过自发渗吸实验获得了样品不同含水饱和度行为,利用核磁共振表征水在孔隙中的动态运移,结合覆压渗透率定量表征气测渗透率动态变化。实验结果表明：①在含水饱和度为5%~40%的渗吸过程中,以微孔（核磁共振T₂<1 ms）吸水为主,T₂谱累积信号呈上升趋势,占比逐渐增加,而中孔和大孔的T₂累积信号呈缓慢上升和波动状态且占比逐渐降低。当含水饱和度达到40%时,微孔累积信号占比高达87%以上。②水化改善作用与水锁和水敏损害相互制约,影响渗透率的动态变化,主要分为3种制约状态（水化远大于、大于、小于水锁和水敏）。结合矿物组分和孔隙结构分析发现,在黏土矿物含量为25%~43%的页岩中,渗透率损害率与黏土矿物和石英含量呈正相关,与脆性指数和碳酸盐矿物含量呈负相关性,灰质页岩水化改善作用优于混合质页岩,且大于1 μm孔喉的发育既能促进水化改善作用,又能降低水锁和水敏对孔喉的损害。     

利用核磁共振技术确定有机孔与无机孔孔径分布——以四川盆地涪陵地区志留系龙马溪组页岩气储层为例

页岩有机孔隙具有强烈亲油性,无机孔隙具有强烈亲水性。基于页岩孔隙润湿性差异,利用核磁共振技术（NMR）确定有机孔隙和无机孔隙孔径分布。步骤如下：将页岩岩心分别在饱和油与水条件下进行核磁共振观测,确定有机孔隙和无机孔隙横向弛豫时间（T₂）分布谱,再利用高压汞注入与液氮吸附联测实验,建立T₂时间与孔径大小定量关系（r_d=52T₂）,以此为基础确定有机孔和无机孔孔径分布。将这一方法应用于四川盆地涪陵地区志留系龙马溪组页岩孔隙评价中,页岩有机孔直径集中分布在2～50 nm,峰值为10 nm,少量有机孔直径分布在200～500 nm。无机孔直径分布范围较宽,分布在2.5～500 nm,峰值为50 nm。微裂缝尺寸较大,分布在4～10 μm,峰值为5 μm。应用FIB-SEM识别孔隙类型及其孔径分布,并检验NMR确定的孔径分布,两者具有一致性。核磁共振技术可以进行岩心全直径测量,能较真实地反映地下页岩气储层有机孔与无机孔孔径分布,而且测量成本低,具有良好应用前景。     

基于核磁共振实验的火山岩气藏原始含气饱和度分析

为分析X气田低渗透火山岩气藏的含气饱和度,采用核磁共振实验,对5口井50块岩心进行了含气饱和度测试。结果表明,离心实验标定离心力为2.760 MPa时,对应的有效渗流喉道半径下限为0.053μm时,求取的可动流体饱和度与实验结果和生产数据吻合均较好;当离心力大于2.760 MPa,随离心力的继续增加,岩心的束缚水饱和度变化很小;离心力小于2.760 MPa时,可动流体饱和度近似为储集层的原始含气饱和度,该离心力下实验标定的T2(可动流体弛豫时间)值即为目标储集层的T2截止值,可用来直接判断气藏储集层的原始含气饱和度和原始含水饱和度。利用核磁共振T2谱法能够较准确地评价火山岩气藏原始含气饱和度,为相似岩性气藏的含气饱和度测井解释提供了岩石物理理论基础和技术支撑。