核磁共振巖心實驗分析及流體識別應用研究

劉欣欣

(長江大學，湖北 武漢 430100)

核磁共振巖心實驗分析及流體識別應用研究

劉欣欣

(長江大學，湖北 武漢 430100)

核磁共振測井主要依據標準T2譜、差譜或移譜上的流體分布差異識別流體類型，但T2譜分布受多種因素影響，多解性較強。以HBG地區和GK地區油田儲層為例，通過地面巖樣和油樣的核磁共振實驗，全面歸納出不同物性、不同黏度原油的T2譜分布特征，基于這些特征進行儲層流體識別。實際試油結果表明，提高了流體識別符合率，取得了良好的應用效果。

核磁共振測井；巖心實驗；構建水譜法；流體識別

0 前 言

核磁共振測井提供的孔隙度、孔徑分布、束縛水含量和滲透率等儲層和流體參數受巖性影響較小，在解決復雜孔隙結構儲層評價方面發揮了重要的作用[1]。對于流體類型識別，目前仍以基于標準T2譜、差譜或移譜的一維核磁共振測井技術為主[2]。根據孔隙流體弛豫機制，T2譜分布受儲層孔隙結構、流體類型、原油黏度、采集參數等多種因素影響，盡管蘊藏豐富有用的信息，但多解性強，需要較高的應用經驗和技巧[3]。為提高實際應用效果，針對具體油田進行全面的地面巖樣核磁共振實驗是必不可少的[4-5]。本文以HBG地區和GK地區油田儲層為例，重點研究核磁共振流體識別技術的適用性和應用效果。由地面巖樣和油樣的核磁共振實驗結果果分析歸納出不同物性、不同黏度原油的T2譜分布特征，在資料解釋時利用這些特征進行流體識別。實際應用表明，提高了核磁共振資料流體識別的準確性，取得了良好的應用效果。

1 巖心地面核磁共振實驗分析

孔隙中的流體與自由流體的核磁共振弛豫特性存在明顯差異，使用CPMG脈沖序列獲得孔隙流體弛豫時間T2，是自由弛豫、表面弛豫和擴散弛豫這3種弛豫機制的綜合貢獻[1,6]，可以表示為：

式中，T2為橫向弛豫時間；T2B為橫向自由弛豫；為橫向表面弛豫率；S/V為巖比表面積；D為擴散系數；G為磁場強度；TE為回波間隔；為旋磁比。自由弛豫由流體固有的物理和化學特性決定，表面弛豫主要與孔徑大小分布有關，擴散弛豫與回波間隔和流體擴散系數有關。因此，油、氣、水在標準T2譜、差譜和移譜上呈現出的不同特征主要受孔隙結構、流體黏度、測量參數等多種因素的綜合影響，這也是核磁共振技術能夠識別流體類型的基礎[7]。

選取HBG地區砂泥巖地層不同滲透率(高滲K≥500 mD、中滲10 mD≤K<500 mD、低滲K<10 mD)的11個巖樣、不同黏度的原油油樣9個，并設置不同的等待時間TW和和回波間隔TE各4種，進行地面T2標準譜、差譜和移譜測量。

通過分析實驗結果，標準T2譜、差譜和移譜識別油水的能力各不相同，總的來說對于HBG地區，移譜的應用范圍更廣、應用效果更好，分析如下：

1) 隨著原油粘度的增大，T2譜逐漸往左偏離，而且譜形分布變窄。油質越輕，T2譜分布越偏右，長T2組分越發育，T2譜有明顯的拖曳；對于稠油，T2譜分布較窄，峰值偏左，位置與束縛流體基本重疊。

2) 對于高滲透率巖樣，輕質油T2譜表現為雙峰特征，峰值高，位置偏右；隨著油質變重，峰值降低，位置左移，形態由雙峰變為單峰。

3) 對于高滲透率巖樣中的輕質油和水，標準T2譜區分流體類型效果不明顯；差譜區分流體類型時，短等待時間需要設置在2 s以上；移譜識別流體類型效果明顯，長回波間隔T2譜上油峰位置相對水峰靠右。

4) 對于中等滲透率巖樣中的輕質油和水，標準T2譜、差譜區分流體類型效果不明顯；移譜識別流體類型效果明顯，長回波間隔T2譜上油峰位置相對水峰靠右。

5) 對于中等滲透率巖樣中的稠油和水，標準T2譜上稠油信號明顯位置靠前，移譜上水表現為前移，稠油基本不動或后移，此外稠油差譜信號不明顯。

6) 對于低滲透率巖樣中的輕質油和水，標準T2譜上輕質油位置相對靠后；差譜上有明顯差譜信息；移譜上水表現為前移，輕質油信號變化不明顯。

7) 對于低滲透率巖樣中的中等粘度油和水，原油信號在1 s以內基本上完全恢復，利用差譜識別中等粘度油失效；在不同回波間隔移譜上，水信號有前移的趨勢，中等粘度油信號基本不動或后移，可以考慮利用移譜識別中等粘度原油。

8) 對于低滲透率巖樣中的稠油和水，其信號在1 s以內基本上完全恢復，利用差譜識別稠油失效；和水相比，稠油信號在標準T2譜上、不同回波間隔移譜上均表現為靠前，因此難以區分油層與干層。

2 應用效果分析

HBG地區和GK地區主要采用MRIL-Prime儀器進行核磁共振測井，將上述實驗獲得的T2譜分布特征應用于實際資料解釋，提高了流體識別準確率，取得了良好的應用效果。

2.1 HBG地區

本區砂泥巖油藏23口井77個試油層統計分析表明，核磁資料識別流體性質具有很好的適用性，符合率達到85%。與實驗結果一致，在采用合理的測量模式下，移譜在流體識別方面效果優于差譜。由于核磁儀器探測深度淺，受泥漿侵入影響，個別輕質油層核磁差譜和移譜指示特征不明顯。此外，核磁共振對于稠油層的識別難度比較大。

核磁共振資料生物灰巖儲層評價中也見到了很好應用效果。如G井第24、30、32號層為生物灰巖儲層，根據常規電阻率和孔隙度曲線解釋為油水同層，但核磁移譜特征反映具有明顯的水層特征，試油結果證實為水層。

2.2 GK地區

本區儲層物性好，為中高孔—中高滲儲層，以油層為主，同時存在高飽和度氣層和低阻氣層，建立了利用差譜、移譜移譜流體的解釋圖版和解釋標準(見圖1和表1)，提高了核磁測井資料識別流體的準確性。

利用差譜法能夠較好地對氣層進行識別，油氣層差譜信號強，信號偏左；氣層差譜信號強，但信號位置偏左。儲層物性對差譜信號強弱也有影響，儲層物性變差，差譜信號減弱。移譜在油氣層識別中也見到了一定的指示，氣層譜形向左移動明顯，譜峰偏左，譜形分布偏左，長T2組分不發育；油氣層譜形向左移動較氣層慢，譜峰偏左，與氣層基本一致，但是譜形分布寬，有長T2組分發育；儲層物性變差，譜形移動較慢，譜峰偏左，短T2組分發育。儲層含水，T2譜移動較氣層明顯，譜形收縮迅速，分布集中，長T2組分不發育。

圖1 GK地區核磁共振測井流體識別圖版

表1 GK地區核磁共振測井識別油氣層評價標準

3 結 論

1)T2譜分布受孔隙結構、流體類型、油質和測量參數的影響，實驗表明，總的來說移譜應用范圍更廣、應用效果更好，在不同品質(低滲～高滲)巖樣中區分不同粘度(輕質到中等粘度)原油和水基本都有效果；差譜只是在區分輕質油和水時相對有效；利用標準T2譜區分油水效果不明顯；稠油層的識別較為困難，只在標準T2譜和移譜上有所指示。

2) 通過實驗全面了解核磁T2譜的分布特征后，應用于HBG地區和GK地區實際的核磁資料解釋，試油結果對比表明，提高了解釋符合率。

[1] 肖立志. 核磁共振測井原理與應用[M]. 北京：石油工業出版社，2007.

[2] 李鵬舉, 張智鵬, 姜大鵬, 等. 核磁共振測井流體識別方法綜述[J]. 測井技術, 2011, 35(5): 396-401.

[3] 邵維志, 貴興海, 郝麗萍, 等. 淺析核磁共振測井在儲層流體性質識別方面的局限性[J]. 測井技術, 2014, 38(6)：684-689.

[4] 邵維志. 核磁共振移譜差譜法影響因素實驗分析[J]. 測井技術，2003，27(6)：502-507.

[5] 趙輝等. 碳酸鹽巖巖樣核磁共振實驗特征分析[J]. 測井技術，2011，35(2)：117-121.

[6] 鄧克俊. 核磁共振測井理論及應用[M]. 東營：中國石油大學出版社，2010.

[7] 李萬山, 陳清禮, 張雙源, 等. 大地電磁測深法勘探深層頁巖氣的數值模擬分析[J]. 中國錳業, 2016, 34(4)：40-43.

NMR Core Analysis and Its Application to Fluid-Typing

LIU Xingxing

(YangtzeUniversity，Wuhan，Hubei430100，China)

Fluid typing using NMR logging could be made mainly with standard T2spectrum, difference spectrum or shift spectrum whose distribution are affected by many factors such as pore structure, fluid type, oil viscosity and measuring parameters (TW and TE), and hence it is difficult to be analyzed . For reservoirs in GK oilfield, T2distribution characteristics for different quality and different oil viscosity was dervied from comprehensive core analysis. These experimental results were used to investigate the reserovir fluid property. The well testing results proved that the accuracy of fluid identification was improved accordingly.

NMR logging; Core analysis; Built water-spectrum; Fluid typing

2017-02-23

劉欣欣(1991-)，女，河北廊坊人，在讀碩士研究生，研究方向：測井解釋，手機：13437295595，E-mail：lxinxin312@163.com.

P618.2

B

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.02.021