基于核磁譜幾何特征的碳酸鹽巖儲層滲透率評價方法研究

王文文，林龍生

（1.中聯煤層氣有限責任公司 北京 100016；2.中海油田服務股份有限公司油田技術事業部 河北廊坊 065201）

地層滲透率是油氣藏產能預測中的核心參數。迄今為止，滲透率的評價有多種方法，如巖心分析、試井、地層測試儀和測井等技術。傳統取心時效差且費用高。試井分析僅給出儲層滲透率的平均值。測井資料具有實時、連續等優勢，能夠提供連續的地層滲透率剖面。

核磁共振測井是主要的測井地層滲透率評價手段[1-2]。主要通過T2譜對孔隙分布、絕對滲透率、流體類型、流體黏度進行評價。

在常規砂巖油氣藏評價中，通常采用核磁測井數據評估地層滲透率[3-4]，其中Timur-Coates[5]和Schlumberger-Doll-Research（SDR）[6]是最常用的模型[7-8]。但在碳酸鹽巖地層中，由于非均質性、孔連通性和晶粒尺寸不同，孔隙度與滲透率之間并不存在簡單的關系[9-11]。

前人在核磁技術預測滲透率方面做出了大量研究成果，采用多種方法在不同類型儲層中進行了研究探索。邵繼喜等[12]研究了不同溫度下砂巖滲透性能的核磁共振響應，建立了不同溫度下的核磁滲透率與孔隙度關系模型。李振林等[13]基于核磁共振T2譜對儲層產水率評價技術進行了研究，構建了反映油水兩相滲流特征的偽油水相滲及偽產水率曲線。張憲國等[14-15]分析了低滲致密氣層滲透率核磁測井解釋方法，得出了不同孔徑分布區間的孔喉對滲透率影響。

上述方法適用對象一般為砂巖儲層，針對碳酸鹽巖儲層核磁滲透率評價方法研究較少，原有SDR和Timur-Coates滲透率計算模型在碳酸鹽巖儲層應用存在較大誤差。因此，需要建立針對碳酸鹽巖儲層的核磁滲透率評價方法，提升滲透率及產能預測精度。

1 核磁譜幾何特征分析

基于鄂爾多斯盆地D區測井及巖心分析數據，應用MATLAB軟件，提取核磁測井T2譜的幾何特征參數，包括峰值時間、譜左右邊界、譜峰寬度等參數，如圖1所示。圖中T2max為T2譜右邊界；T2peak為T2峰值；PORpeak為T2峰值對應區間孔隙度；POR1/2為PORpeak的一半；T21/2L、T21/2LR為 POR1/2對應的T2；T2wide為T21/2LR與T21/2LL差值；PEAKarea為T2wide與PORpeak乘積。

圖1 核磁譜幾何特征圖Fig.1 Geometry characteristics of NMR spectrum

2 基于幾何特征的滲透率計算模型構建

由于碳酸鹽巖通常成巖作用復雜，多種孔隙度類型共存，因此碳酸鹽巖儲層的滲透率無法通過均質模型方法準確獲取，必須增加考慮巖石異性程度的物理參數才能準確表征碳酸鹽巖地層滲透率。

利用T2分布峰特征構建模型，建立基于幾何和孔隙特征的滲透率計算廣義方程，用于估算碳酸鹽巖地層的滲透率。方程通用形式如下：

式中：AMP1為第一個峰的幅度；AMP2為第二個峰的幅度；AMP3為第三個峰的幅度；T1為AMP1的對應時間；T2為AMP2的對應時間；T3為AMP3的對應時間；T2LM為T2時間幾何均值；PHI為有效孔隙度。

圖2為應用式（2）至式（5）的滲透率處理結果與巖心分析結果交會圖。從圖中可以發現，對比巖心滲透率相關性數值，式（3）（R2=22.11%）提供了相對準確的滲透率處理值。表1為擬合后的式（2）至式（5）中系數。

表1 滲透率模型系數表Table 1 Permeability model coefficient table

圖2 處理結果與巖心分析滲透率交會圖Fig.2 Intersection diagram of processing results and core analysis permeability

3 應用實例

圖3為A井核磁譜幾何特征的碳酸鹽巖儲層滲透率解釋成果圖。第一道是自然伽馬GR曲線（單位是API），可以利用其判斷巖性，第二道是深度，第三道核磁T2譜，第四道滲透率曲線，第五道巖性剖面。

從圖3中可以看出，該段巖性為灰巖地層，對比X 910～X 940 m深度巖心分析數據可知，常規Timur-Coates公式在部分低滲層誤差較大，基于核磁譜幾何特征的式（3）模型計算的滲透率吻合較好。

圖3 A井核磁譜幾何特征的碳酸鹽巖儲層滲透率解釋成果圖

4 結論

通過引入T2譜幾何特征參數，建立了碳酸鹽巖地層的滲透率評價模型。應用該模型對鄂爾多斯盆地氣藏中的奧陶系碳酸鹽巖層進行評價。采用四種不同的公式用于模型開發。式（2）、式（4）和式（5）使用了與孔徑有關的NMR參數；式（3）除使用孔徑參數外，還引入了T2分布時間。結果表明，與經典核磁模型相比，幾何模型對巖石滲透率的較好，能夠更好地估算復雜碳酸鹽巖儲層滲透率。