核磁共振測(cè)井在深層砂礫巖孔隙結(jié)構(gòu)及有效性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

張晉言，劉海河，劉偉

（中國(guó)石化勝利石油管理局測(cè)井公司，山東東營(yíng)257096）

核磁共振測(cè)井在深層砂礫巖孔隙結(jié)構(gòu)及有效性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

張晉言，劉海河，劉偉

（中國(guó)石化勝利石油管理局測(cè)井公司，山東東營(yíng)257096）

采用孔隙度和滲透率乘積的開(kāi)方作為輸入?yún)?shù)求取轉(zhuǎn)換系數(shù)，再利用最大汞飽和度可以確定核磁共振測(cè)井T2譜與壓汞曲線之間的縱向轉(zhuǎn)換系數(shù)（核磁共振測(cè)井T2譜積分曲線乘以最大汞飽和度），實(shí)現(xiàn)擬合毛細(xì)管壓力曲線。連續(xù)定量求取反映儲(chǔ)層孔喉大小、儲(chǔ)層孔喉分選性、儲(chǔ)層孔喉連通性的中值壓力、排驅(qū)壓力、最大汞飽和度、半徑均值、變異系數(shù)、孔喉歪度、均值系數(shù)、巖性系數(shù)、分選系數(shù)、峰態(tài)、孔隙結(jié)構(gòu)系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差等18個(gè)儲(chǔ)層微觀尺度結(jié)構(gòu)特征參數(shù)，在仔細(xì)甄別每個(gè)參數(shù)多種計(jì)算方法與壓汞實(shí)驗(yàn)結(jié)果匹配效果的基礎(chǔ)上逐一建立了相應(yīng)的計(jì)算參數(shù)模型。模型提高了計(jì)算精度，還可以定量分析儲(chǔ)層孔喉半徑分布。應(yīng)用儲(chǔ)層宏觀尺度參數(shù)、微觀尺度參數(shù)構(gòu)造儲(chǔ)層質(zhì)量綜合指數(shù)可以直觀有效地評(píng)價(jià)儲(chǔ)層質(zhì)量，在實(shí)際生產(chǎn)中獲得了很好的效果。

核磁共振測(cè)井；砂礫巖；儲(chǔ)層微觀特征；孔隙結(jié)構(gòu)；儲(chǔ)層有效性；計(jì)算方法

0 引 言

東營(yíng)凹陷北部陡坡帶深層砂礫巖儲(chǔ)層具有低孔隙度、低滲透率、非均質(zhì)性極強(qiáng)、孔隙結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜的特點(diǎn)，導(dǎo)致孔隙度、滲透率、飽和度等參數(shù)不能全面反映儲(chǔ)層產(chǎn)能。該類(lèi)油氣藏儲(chǔ)量在勝利油區(qū)每年都在大幅增加，目前儲(chǔ)層有效性測(cè)井評(píng)價(jià)的精度不能滿足勘探需求，其中最突出的一個(gè)問(wèn)題是在相同的物性和電性條件下有的儲(chǔ)層有產(chǎn)能，有的沒(méi)有產(chǎn)能，有的壓裂后效果明顯，有的壓裂后效果不明顯，致使有些儲(chǔ)層被放棄或擱置，有些儲(chǔ)層壓裂后達(dá)不到預(yù)期效果，嚴(yán)重影響勘探效益。如何評(píng)價(jià)復(fù)雜儲(chǔ)層的有效性已成為油田當(dāng)前迫切需要解決的任務(wù)。儲(chǔ)層有效性評(píng)價(jià)中考慮的因素主要是孔隙度、滲透率、飽和度、地層厚度等宏觀儲(chǔ)層參數(shù)，而對(duì)于孔喉半徑、孔喉分選系數(shù)、相對(duì)滲透率等反映儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)層非均質(zhì)性、儲(chǔ)層滲流特征的參數(shù)分析明顯不足，同時(shí)儲(chǔ)層有效性評(píng)價(jià)方法主要是以單因素和復(fù)合因素的交會(huì)圖以及統(tǒng)計(jì)分析為主，缺乏對(duì)各種儲(chǔ)層特征參數(shù)的綜合分析評(píng)價(jià)。

1 儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)定量計(jì)算方法

1.1 利用核磁共振T2譜擬合偽毛細(xì)管壓力曲線

核磁共振測(cè)井T2譜與毛細(xì)管壓力曲線之間具有很好的相似性［1－3］，可以通過(guò)對(duì)T2譜進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到偽毛細(xì)管壓力曲線。利用微分相似原理通過(guò)相關(guān)分析確定核磁共振測(cè)井T2譜與壓汞曲線之間的轉(zhuǎn)換系數(shù)C［4－7］。利用這種方法得到的毛細(xì)管壓力曲線與壓汞得到的毛細(xì)管壓力曲線相比，在大孔徑處兩者吻合較好，在小孔徑處兩者相差較大，且孔喉越小相差越大，在小孔徑段兩者根本無(wú)法重合在一起。何雨丹等人［8］對(duì)單峰T2分布用單一冪函數(shù)構(gòu)造毛細(xì)管壓力曲線；對(duì)雙峰T2分布，大孔徑和小孔徑處用不同的冪函數(shù)分段構(gòu)造毛細(xì)管壓力曲線。此種方法得到的毛細(xì)管壓力曲線精度明顯提高，與壓汞實(shí)驗(yàn)得到的毛細(xì)管壓力曲線吻合較好，但是它是利用對(duì)飽和水T2譜進(jìn)行積分所得，得到的最大飽和度為100%，沒(méi)有考慮到最大進(jìn)汞飽和度的問(wèn)題和儲(chǔ)層含油氣的情況。

核磁共振測(cè)井中T2分布反映孔隙大小的分布和所有孔隙喉道半徑大小，而毛細(xì)管壓力pc曲線反映孔喉大小的分布和孔喉之間的連通關(guān)系，兩者是有區(qū)別的。通過(guò)橫向（毛細(xì)管壓力大小）的轉(zhuǎn)換后二者仍然存在著很大的區(qū)別［8－10］。通過(guò)研究認(rèn)為，偽毛細(xì)管壓力曲線與壓汞曲線在縱向（幅度）上的差別實(shí)際上是二者飽和度不同的差別。微分相似原理橫向轉(zhuǎn)換系數(shù)確定方法的適用條件是形同取心巖樣分別進(jìn)行了壓汞實(shí)驗(yàn)測(cè)量和核磁共振實(shí)驗(yàn)。在無(wú)壓汞測(cè)量資料的情況下，為了能夠有效利用核磁共振測(cè)井T2譜定量計(jì)算毛細(xì)管壓力曲線，提出一種與壓汞測(cè)量資料無(wú)關(guān)的橫向轉(zhuǎn)換系數(shù)計(jì)算方法。經(jīng)過(guò)多種嘗試，最終采用孔隙度和滲透率乘積的開(kāi)方作為輸入?yún)?shù)求取轉(zhuǎn)換系數(shù)C，再利用最大汞飽和度確定核磁共振測(cè)井T2譜與壓汞曲線之間的縱向轉(zhuǎn)換系數(shù)D（核磁共振測(cè)井T2譜積分曲線乘以最大汞飽和度），實(shí)現(xiàn)擬合毛細(xì)管壓力曲線（見(jiàn)圖1、圖2）。該方法簡(jiǎn)單，擬合精度能夠滿足生產(chǎn)需要。

1.2 利用重構(gòu)法進(jìn)行核磁共振測(cè)井T2譜油氣校正

油氣的存在嚴(yán)重影響T2譜的形狀，從而影響孔隙結(jié)構(gòu)的計(jì)算精度。不同黏度的油氣、不同的含油飽和度對(duì)T2譜形態(tài)影響不同［11］。找出油氣校正方法是利用核磁共振測(cè)井資料分析儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)必須解決的問(wèn)題。

東營(yíng)北帶深層砂礫巖油藏主要為輕質(zhì)油，T2譜束縛流體部分形狀與飽和水巖樣基本一致，變化部分主要為可動(dòng)流體部分，表現(xiàn)為T(mén)2峰值右移、長(zhǎng)T2部分幅度增加的特點(diǎn)。對(duì)大量巖心飽和水巖樣和核磁共振測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的研究表明，T2幾何平均值與束縛水飽和度Swi之間存在很好的相關(guān)性，計(jì)算滲透率的SDR模型和Coates模型也證實(shí)了這一點(diǎn)。在已知巖樣Swi的基礎(chǔ)上，可以利用Swi估算飽和水巖樣的T2幾何平均值。T2幾何平均值與T2峰值和T2譜可動(dòng)部分左邊界具有較好的相關(guān)性，T2峰值指的是T2譜主峰峰值，T2譜可動(dòng)部分左邊界指的是核磁共振測(cè)井T2截止值的位置，T2譜的右邊界與孔隙度和T2幾何平均值的乘積具有較好的相關(guān)性。因此，在已知飽和水儲(chǔ)層核磁共振測(cè)井T2譜的T2幾何平均值、T2峰值、T2譜的左邊界、右邊界范圍等特征參數(shù)的基礎(chǔ)上，遵循校正前后核磁共振測(cè)井T2譜面積不變（即核磁共振測(cè)井孔隙度不變），T2譜的幾何平均值等于由Swi計(jì)算的T2幾何平均值的原則，能夠采用數(shù)學(xué)方法構(gòu)建一個(gè)合理的完全飽和水的T2譜分布。

圖3是A井的油氣校正效果圖。通過(guò)與試油資料的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在油氣影響嚴(yán)重的層段，校正后的核磁共振測(cè)井資料比校正前T2峰值左移，長(zhǎng)T2部分幅度減小，說(shuō)明明顯消弱了油氣的影響，可以求得更加真實(shí)的儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)。

1.3 連續(xù)定量求取儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)

在對(duì)T2譜進(jìn)行油氣校正的基礎(chǔ)上，應(yīng)用轉(zhuǎn)換得到的偽毛細(xì)管壓力曲線連續(xù)定量求取反映儲(chǔ)層孔喉大小、儲(chǔ)層孔喉分選性、儲(chǔ)層孔喉連通性的中值壓力、排驅(qū)壓力、最大汞飽和度、半徑均值、變異系數(shù)、孔喉歪度、均值系數(shù)、巖性系數(shù)、分選系數(shù)、峰態(tài)、孔隙結(jié)構(gòu)系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差等18個(gè)儲(chǔ)層微觀尺度結(jié)構(gòu)特征參數(shù)，在仔細(xì)甄別每個(gè)參數(shù)多種計(jì)算方法與壓汞實(shí)驗(yàn)結(jié)果匹配效果的基礎(chǔ)上，逐一建立了相應(yīng)計(jì)算參數(shù)模型，計(jì)算精度更高。此外，還可以定量分析儲(chǔ)層孔喉半徑分布。圖4是B井計(jì)算的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)與巖心壓汞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比圖。圖4中第7道至第15道是核磁共振測(cè)井資料計(jì)算的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)與壓汞實(shí)驗(yàn)提供的參數(shù)對(duì)比效果（黑色柱狀圖為壓汞實(shí)驗(yàn)提供的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)），兩者數(shù)值大小相吻合。圖4中第5道為計(jì)算的地層孔喉半徑分布，小于綠線的為微孔；綠線和藍(lán)線之間為小孔；藍(lán)線和紅線之間為中孔；大于紅線的孔喉為大孔。根據(jù)儲(chǔ)層孔喉分布可以對(duì)儲(chǔ)層有效性進(jìn)行直觀判別。

2 儲(chǔ)層分類(lèi)研究

圖5 儲(chǔ)層質(zhì)量綜合指數(shù)－孔隙度交會(huì)圖

表1 儲(chǔ)層質(zhì)量評(píng)價(jià)參數(shù)匯總表

圖6 C井儲(chǔ)層質(zhì)量分類(lèi)與測(cè)井解釋結(jié)論、試油成果對(duì)比圖

儲(chǔ)層質(zhì)量評(píng)價(jià)的主要目的是分析儲(chǔ)層的產(chǎn)能特征，是支持儲(chǔ)層壓裂改造選層和壓裂方案設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。為了便于油田的勘探開(kāi)發(fā)，通常將儲(chǔ)層分為3種類(lèi)型：Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)層為具有自然產(chǎn)能儲(chǔ)層；Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層為壓裂前低產(chǎn)，壓裂后具有工業(yè)產(chǎn)能的儲(chǔ)層；Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層為干層和低效儲(chǔ)層，壓裂增產(chǎn)效果不明顯。依據(jù)儲(chǔ)層類(lèi)型劃分標(biāo)準(zhǔn)，綜合利用儲(chǔ)層宏觀尺度和微觀尺度參數(shù)與試油資料，建立基于產(chǎn)能的儲(chǔ)層類(lèi)型判別標(biāo)準(zhǔn)。首先結(jié)合試油資料，分析各個(gè)儲(chǔ)層參數(shù)與儲(chǔ)層類(lèi)別之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系及內(nèi)在機(jī)理，從中優(yōu)選出能夠充分反映儲(chǔ)層類(lèi)型的參數(shù)；然后將優(yōu)選出的儲(chǔ)層參數(shù)進(jìn)行公式組合，獲得1條儲(chǔ)層分類(lèi)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)曲線，并建立劃分儲(chǔ)層類(lèi)型的判別標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)分析認(rèn)為，孔隙度、滲透率、最大汞飽和度和孔喉半徑均值與儲(chǔ)層類(lèi)型成正比關(guān)系，即儲(chǔ)層質(zhì)量越好這些參數(shù)的數(shù)值越大；中值壓力、排驅(qū)壓力和束縛水飽和度與儲(chǔ)層類(lèi)型成反比關(guān)系，即儲(chǔ)層質(zhì)量越差，這3個(gè)參數(shù)的數(shù)值就越大。這6個(gè)儲(chǔ)層參數(shù)對(duì)判別儲(chǔ)層質(zhì)量有重要意義，但單純通過(guò)某一個(gè)參數(shù)很難對(duì)不同儲(chǔ)層類(lèi)別進(jìn)行嚴(yán)格界定（見(jiàn)表1），因此，綜合利用這6個(gè)儲(chǔ)層參數(shù)建立儲(chǔ)層質(zhì)量綜合指數(shù)，并通過(guò)試油成果標(biāo)定劃分儲(chǔ)層類(lèi)型的界限。圖5是儲(chǔ)層質(zhì)量綜合指數(shù)－孔隙度交會(huì)圖，可以看出當(dāng)儲(chǔ)層質(zhì)量綜合指數(shù)大于0.5時(shí)可以評(píng)價(jià)該儲(chǔ)層為Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)層；當(dāng)儲(chǔ)層綜合指數(shù)小于0.5但大于0.02時(shí)評(píng)價(jià)該儲(chǔ)層為Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層；當(dāng)儲(chǔ)層質(zhì)量綜合指數(shù)小于0.02時(shí)認(rèn)定該儲(chǔ)層為Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層。

圖6是C井儲(chǔ)層質(zhì)量綜合指數(shù)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層分類(lèi)的效果圖。圖6中第8道為儲(chǔ)層質(zhì)量綜合指數(shù)曲線，充填紅色的區(qū)域?yàn)棰耦?lèi)儲(chǔ)層顯示，綠色的區(qū)域?yàn)棰蝾?lèi)儲(chǔ)層顯示，褐色的區(qū)域?yàn)棰箢?lèi)儲(chǔ)層，無(wú)色充填區(qū)域?yàn)榉莾?chǔ)層。4 000～4 190m井段裸眼鉆桿測(cè)試，日產(chǎn)油17.7t，日產(chǎn)水6.6t，試油結(jié)論為油水同層，屬于Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)層。該層段儲(chǔ)層質(zhì)量綜合指數(shù)曲線顯示既有紅色充填區(qū)域，也有綠色充填區(qū)域。4 210～4 230m井段壓裂前日產(chǎn)油0t，日產(chǎn)水0.3t，壓裂后日產(chǎn)水52.6t，為水層，屬于Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層。該層段儲(chǔ)層質(zhì)量綜合指數(shù)曲線顯示為綠色充填區(qū)域，根據(jù)綜合指數(shù)曲線判別該層段為Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層。儲(chǔ)層質(zhì)量綜合指數(shù)曲線判別結(jié)論與試油結(jié)論吻合，可以對(duì)儲(chǔ)層類(lèi)型進(jìn)行有效判別。

3 結(jié) 論

（1）通過(guò)建立核磁共振測(cè)井T2譜的縱向和橫向轉(zhuǎn)換系數(shù)模型，可以較好地?cái)M合毛細(xì)管壓力曲線，連續(xù)定量求取18個(gè)表征儲(chǔ)層微觀尺度特征的參數(shù)，為評(píng)價(jià)儲(chǔ)層質(zhì)量提供技術(shù)支持。

（2）以巖心實(shí)驗(yàn)分析和試油資料為基礎(chǔ)，根據(jù)儲(chǔ)層宏觀尺度參數(shù)、微觀尺度參數(shù)構(gòu)造儲(chǔ)層質(zhì)量綜合指數(shù)，經(jīng)實(shí)際處理證實(shí)該指數(shù)能夠有效地評(píng)價(jià)儲(chǔ)層質(zhì)量。

（3）研究成果對(duì)低孔隙度、低滲透率砂（礫）巖的儲(chǔ)層質(zhì)量評(píng)價(jià)同樣具有參考和借鑒價(jià)值。

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Application of NMR Data to Evaluation of Deep Glutenite Pore Structure and Reservoir Validity

ZHANG Jinyan，LIU Haihe，LIU Wei（Shengli Well Logging Company，Shengli Oil Administration，SINOPEC，Dongying，Shandong 257096，China）

Capillary pressure curve and T2spectrum have high correlation.The radication of product of porosity and permeability is used as input parameter to obtain the conversion factor C，then the maximum mercury saturation is used to determine the longitudinal conversion coefficient Dbetween NMR T2spectrum and intrusive mercury curve（i.e.，T2integral curve times the maximum mercury saturation），and finally，acquiring the fitting capillary pressure curve.18 microcosmic pore structure parameters，which reflect the reservoir pore throat sizes，sortings and connectivity are quantitatively and continously obtained，such as expulsion pressure，maximum mercury saturation，average radius，lithology coefficient，sorting coefficient，and the like.The corresponding parameters estimating models have been built on the basis of analyzing and comparing multiple pore structure algorithms and intrusive mercury tests.The models have higher calculation accuracy，and may be used to quantitatively analyze the reservoir pore throat radius distribution.The reservoir quality aggregate index derived from the reservoir macro and micro parameters is better for reservoir validity evaluation.

NMR logging，glutenite，microcosmic feature of reservoir，pore structure，reservoir validity，algorithm

P631.81

A

2011－11－17 本文編輯 李總南）

1004－1338（2012）03－0256－05

張晉言，男，1965年生，高級(jí)工程師，從事測(cè)井資料解釋研究和管理工作。