淺析核磁共振實驗對提取儲層參數的意義

唐其斌

摘? ?要：通過37塊砂巖巖樣的核磁共振實驗結果得出，由于氣分子小于水分子，可以進入到更小的孔隙中，因此氣體孔隙度比稱重孔隙度和核磁孔隙度更能反映孔隙度。另外，對比了兩種確定束縛水飽和度的方法，其中核磁束縛水飽和度的數值準確性受控于T2截止值的選取，而BVI法束縛水飽和度是將弛豫時間中每一項的束縛水的貢獻信息提取出來，確定每個弛豫時間項中束縛水所占的比例，因而BVI法束縛水飽和度更能代表束縛水飽和度。確定合適的束縛水飽和度確定方法之后，分析了與孔隙度和滲透率的關系，建立了基于孔隙度和滲透率的束縛水飽和度參數的計算模型。該項分析工作對重新認識核磁共振實驗對于儲層參數評價的意義重新得到了加深，也為測井評價儲層提供了技術保障。

關鍵詞：核磁共振實驗? 孔隙度? 束縛水飽和度

中圖分類號：P618? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）10（a）-0103-03

儲層參數一直是儲層評價的重點之一。在眾多實驗中，核磁共振實驗因其能提供孔隙度、滲透率、束縛水飽和度參數而得到廣泛應用，對于弄清儲層的孔隙結構以及建立儲層參數之間的關系顯示出其獨特的優勢，為解決油田勘探開發中各種復雜地址問題提供了技術支持。但由于在核磁共振實驗提供的結果中，相同參數都至少兩種求取方法，如孔隙度參數就提供了至少稱重孔隙度和核磁孔隙度兩種，那么在實驗結果中究竟用哪種方法得到的結果作為研究對象？基于此，筆者從獲取參數的實驗方法中淺析每個參數的由來以及對建立儲層參數模型的意義。

1? 實驗內容及過程

本次實驗以蘇北盆地W油田為研究對象，利用MARAN-2巖心核磁共振儀器對W油田的W9井、W9-4井、W15-2井和WX11井四口井37塊巖樣進行了實驗測量。具體測試過程與條件如下：

（1）實驗準備：首先鉆取規格柱塞巖樣，并將兩端取齊、取平，然后將巖樣置于真空干燥箱中85°C條件下進行干燥至恒重為止，稱巖樣干重，測量長度和直徑;

（2）滲透率測量：用氮氣作為滲流介質，對每塊巖樣均測量五組不同壓差和流量下的氣體滲透率，通過線性回歸得到克氏滲透率;

（3）巖樣飽和水及孔隙度測量：將巖樣抽真空12h以上，加壓100MPa飽和模擬地層水，稱濕重，計算孔隙度;

（4）核磁共振T2測試：將飽和水的巖樣置于低磁場核磁共振巖心分析儀的探頭中，進行核磁共振T2測試，并反演計算出T2馳豫時間譜。利用T2譜定量計算束縛水飽和度、可動流體飽和度及可動流體孔隙度等參數。主要測試參數：共振頻率為2MHz，測試溫度為35℃，回波間隔為0.3ms，等待時間為6s，回波個數為4096，測量標準依據按照中華共和國石油天然氣行業標準SY/T 6490-2007《巖樣核磁共振參數實驗室測量規范》。

2? 測試結果及結果分析

2.1 孔隙度的確定方法

表1是W油田37塊巖樣部分核磁共振實驗測量結果。從表中可以看出，孔隙度有三個測量值，分別是氣體孔隙度、稱重孔隙度和核磁孔隙度。氣體孔隙度一般是用氦氣、空氣或者氮氣測量，本次實驗用的是氮氣。稱重孔隙度是用干樣和飽和水的巖樣相減得到的質量，再除以飽和溶液的密度，就得到的孔隙度，最早的測量方式是封蠟排水稱重法。而核磁孔隙度的確定，是將飽和巖樣測得的T2譜，用標準樣品（地層水）進行刻度，將核磁信號強度轉換成孔隙度。轉換公式如下：式中：─核磁孔隙度測量值，%;M―標準樣品T2譜的總幅度，無量綱V―標準樣品總含水量，cm3;S―標準樣品在NMR數據采集時的累積次數，無量綱;G―標準樣品在NMR數據采集時的接受增益，%;mi―樣品第i個T2分量的核磁共振T2譜幅度，無量綱;v―樣品的體積，cm3;s―標準樣品在NMR數據采集時的累積次數，無量綱;g―標準樣品在NMR數據采集時的接受增益。

從表1中氣體孔隙度、稱重孔隙度和核磁孔隙度測量結果相比較，氣體孔隙度測量值大于稱重孔隙度和核磁孔隙度，原因在于氣分子小于水分子，可以進入到更小的孔隙中，因此氣體孔隙度更能反映孔隙度，而稱重孔隙度和核磁孔隙度測量結果數值差不多，原因在于都是對于飽和水體積的孔隙進行測量，因此兩者數值相當。

2.2 束縛水飽和度的確定方法

表1中有兩個束縛水飽和度。其中，對應于巖樣核磁共振T2譜曲線，核磁束縛水飽和度等于T2譜中小于T2截止值T2c的不可動峰下包面積，與整個T2譜下包面積之比。束縛水體積等于束縛水飽和度與孔隙度之積，可動水體積等于孔隙體積與束縛水體積之差，數值準確的關鍵在于T2截止值是否合適。T2截止值的確定方法是對離心前后的T2譜分別作累積線，從離心后的T2譜累積線最大值處作X軸平行線，與離心前的T2譜累積線相交，由交點引垂線到X軸，其對應的值為T2截止值T22c，見圖1。

而BVI束縛水飽和度是依據弛豫時間的每一項都包含了束縛水的貢獻，只是弛豫時間的大小不同，其對應的孔隙中包含的束縛水的數不一樣。這樣只要確定每個弛豫時間項中束縛水所占的比例，給出各個T2項的束縛水權系數，就可按以下公式計算巖樣的束縛水飽和度：式中：Swir―離心束縛水飽和度，%;a―權系數，無量綱;T2i―第i個T2分量的核磁共振T2譜幅度，無量綱。

從束縛水飽和度的確定方法上，核磁束縛水飽和度的數值準確性受控于T2截止值的選取，而BVI束縛水飽和度是將弛豫時間中每一項的束縛水的貢獻信息提取出來，確定每個弛豫時間項中束縛水所占的比例，因此BVI束縛水飽和度更能代表束縛水飽和度。

3? 束縛水飽和度模型的建立

通過上一節的分析，BVI法確定的束縛水飽和度的結果最為合理準確，這樣就可以通過對孔隙度和滲透率的單相關，建立起束縛水飽和度模型。圖2和圖3分別是37塊巖樣束縛水飽和度與孔隙度、滲透率的關系，多元擬合后具體公式如下：式中："Swi"―束縛水飽和度，%;"Φ"―孔隙度，%;K―滲透率，mD。

4? 結語

（1）由于氣分子小于水分子，可以進入到更小的孔隙中，因此氣體孔隙度比稱重孔隙度和核磁孔隙度更能反映孔隙度。

（2）核磁束縛水飽和度的數值準確性受控于T2截止值的選取，而BVI法束縛水飽和度是將弛豫時間中每一項的束縛水的貢獻信息提取出來，確定每個弛豫時間項中束縛水所占的比例，因而BVI法束縛水飽和度更能代表束縛水飽和度。

參考文獻

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