姜 鵬,郭和坤,李海波,孫軍昌

(1.中國科學(xué)院滲流流體力學(xué)研究所,河北廊坊065007; 2.中國石油天然氣股份有限公司勘探開發(fā)研究院廊坊分院,河北廊坊065007)

低滲透率砂巖可動流體T2截止值實驗研究

姜 鵬1,郭和坤2,李海波2,孫軍昌1

(1.中國科學(xué)院滲流流體力學(xué)研究所,河北廊坊065007; 2.中國石油天然氣股份有限公司勘探開發(fā)研究院廊坊分院,河北廊坊065007)

準確測定可動流體 T2截止值是通過核磁共振 T2譜獲取多項儲層評價參數(shù)的關(guān)鍵。對于低滲透率砂巖儲層,中高滲透率儲層 T2截止值經(jīng)驗值已不適用,離心標定法所用0.69 M Pa離心力也已不再適用。根據(jù)對低滲透率砂巖巖心的離心標定法實驗,確定出該方法的最佳離心力應(yīng)為1.38 M Pa,對比了0.69 M Pa和1.38 M Pa這2種離心力下實測 T2截止值的差別,得出了低滲透率砂巖巖心的 T2截止值經(jīng)驗值為13.96 ms,并分析了 T2截止值與孔隙度、滲透率等物性參數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系,結(jié)果表明它們之間均沒有較好的相關(guān)關(guān)系。

核磁共振;T2截止值;離心實驗;砂巖;低滲透率儲層

0 引 言

通過分析巖心飽和水狀態(tài)的核磁共振 T2譜可以得到儲層有效孔隙度、核磁共振滲透率、束縛水飽和度以及可動流體飽和度等重要的儲層評價參數(shù)。準確得到這些評價參數(shù)的關(guān)鍵是核磁共振可動流體T2截止值(即 T2,cutoff)[1]。目前國內(nèi)外對于中高滲透率砂巖儲層 T2,cutoff研究較多,如美國斯侖貝謝公司推薦 T2,cutoff取33 m s。但對近幾年新探明的具有很大儲量的低滲透率砂巖油氣藏儲層 T2,cutoff研究較少,簡單借用中高滲透率儲層的經(jīng)驗值可能會對低滲透率儲層評價帶來較大偏差,因此有必要針對低滲透率砂巖油氣藏儲層巖心,開展可動流體 T2截止值標定實驗研究。

目前標定儲層 T2,cutoff最常用的是離心法,該方法準確可靠,但其關(guān)鍵在于選擇合適的離心力大小,既要保證巖心中可動流體基本被全部分離出,又不致因離心力過大而改變巖心的孔隙結(jié)構(gòu),這樣確定的 T2,cutoff才相對準確[1]。在行業(yè)標準《巖樣核磁共振參數(shù)實驗室測量規(guī)范》(SY/T6490-2000)中推薦選用0.69 M Pa離心力,但是大量巖心實驗研究表明,該離心力適用于物性較好的中高滲透率砂巖儲層,是否適用于低滲透率砂巖儲層還有待于進一步的實驗研究[2-7]。

本文對取自新疆、大慶、吉林、四川以及中原共5個不同地區(qū)135塊低滲透率砂巖巖心進行了核磁共振及離心實驗研究,確定出標定低滲透率砂巖儲層 T2,cutoff的最佳離心力,對比分析了不同物性巖心T2,cutoff大小及其變化規(guī)律,研究結(jié)果對認識低滲透率砂巖儲層核磁共振特征及應(yīng)用核磁共振技術(shù)進行低滲透率儲層評價具有一定的實用價值。

1 最佳離心力確定

為了確定出標定低滲透率砂巖儲層 T2,cutoff的最佳離心力,實驗選取了不同區(qū)塊30塊低滲透率砂巖巖心,其中 8塊為含礫砂巖,分別進行了 0.35、0.69、1.03、1.38、1.73、2.07 M Pa這6個不同離心力的離心實驗,并在不同離心狀態(tài)下進行了核磁共振測量。30塊巖心的常規(guī)物性參數(shù):巖心孔隙度分布范圍為2.65%～23.13%,平均值為10.06%;巖心滲透率均小于50×10-3μm2,平均值為4.62× 10-3μm2,其中滲透率小于0.1×10-3μm2的有9塊,(0.1～1.0)×10-3μm2之間11塊,(1.0～10) ×10-3μm2之間6塊,(10～50)×10-3μm2之間4塊。

圖1是1塊有代表性的巖心飽和水狀態(tài)及其6個不同離心力離心后的核磁共振 T2譜比較圖。從圖1中可看出,在離心力小于1.38 M Pa時,隨著離心力的增大,T2譜幅度不同程度減小;但在離心力大于1.38 M Pa之后,T2譜幅度變化很小,表明含水飽和度基本不再降低。實驗分析30塊巖心的離心后 T2譜均具有相似的變化規(guī)律。

圖2為30塊巖心中有代表性的4塊巖心以及2塊作對比的中高滲透率巖心,不同離心力離心后含水飽和度變化圖。表1為該6塊巖心常規(guī)物性參數(shù)及離心實驗結(jié)果。分析圖2和表1可以看出,5號和6號2塊中高滲透率砂巖巖心在0.69 M Pa離心力離心后,再增大離心力巖心中剩余含水飽和度已基本保持不變,表明2塊中高滲透率巖心中已基本無可動流體存在,對于這類中高滲透率砂巖巖心,可動流體 T2,cutoff標定可以選用0.69 M Pa離心力;但1～4號4塊低滲透率巖心在0.69 M Pa離心力離心后,巖心中仍含有較多的可動水,當離心力從0.69 M Pa增加到1.38 M Pa時,巖心中剩余含水飽和度明顯減小,減小幅度較大,在離心力大于1.38 M Pa之后,巖心中剩余含水飽和度才基本不變(見表1),表明對于低滲透率砂巖巖心,可動流體T2,cutoff標定應(yīng)選用1.38 M Pa離心力。

當離心力從0.69 M Pa增加到1.38 M Pa時,30塊巖心的剩余含水飽和度均大幅度下降,降低幅度的分布范圍為 3.38%～16.90%,平均值為10.25%,變化非常明顯,表明0.69 M Pa離心力未能將巖心中的可動流體全部離心出來,未離出部分還占有相當大的比例,因此0.69 M Pa離心力不再適合低滲透率砂巖儲層。但當離心力從1.38 M Pa增加到1.73 M Pa時,統(tǒng)計表明30塊巖心剩余含水飽和度降低幅度很小,降低范圍為 1.07%～6.48%,平均值僅為2.23%,鑒于過高的離心力,可能會對部分固結(jié)程度較差的巖心孔隙結(jié)構(gòu)造成破壞,因此認為對低滲透率砂巖巖心,采用1.38 M Pa離心力標定可動流體 T2,cutoff最合適。

圖1 1塊巖心離心處理后的核磁共振T2譜

圖2 6塊巖心含水飽和度變化

在砂巖毛細管孔隙體系劃分標準中,將孔隙半徑大小劃分為3種:孔隙半徑大于250μm的為超毛細管孔隙,其中流體在自然條件下因重力作用即可自由流動;孔隙半徑介于0.1μm和250μm之間的是毛細管孔隙,此時當外力的作用大于孔隙的毛細管壓力時,流體才能在其中流動;孔隙半徑小于0.1μm的孔隙叫作微毛細管孔隙,在正常的地層條件下流體不易在其中流動[8]。低滲透率砂巖儲層巖石孔隙以毛細管孔隙和微毛細管孔隙為主,毛細管孔隙中的流體多數(shù)是可動流體,而微毛細管孔隙中的流體多數(shù)不可動。依據(jù)毛細管壓力計算公式 pc=2σcosθ/r,取σ等于7.275×10-3mN/m,θ取0°,則0.69 M Pa離心力對應(yīng)的喉道半徑為0.211 μm,而1.38 M Pa離心力對應(yīng)的喉道半徑為0.105 μm。因此,選用0.69 M Pa離心力不能將毛細管孔隙中的可動流體全部分離出,選用1.38 M Pa離心力能夠?qū)⒚毠芸紫吨械目蓜恿黧w基本全部分離出,在1.38 M Pa以上再增加離心力也不能分離出微毛細管孔隙中的束縛流體。對于低滲透率砂巖巖心而言,可動流體 T2截止值標定的最佳離心力應(yīng)在1.38 M Pa左右。

針對上述30塊低滲透率巖心,對0.69 M Pa離心力標定的 T2,cutoff與1.38 M Pa離心力標定值進行比較發(fā)現(xiàn),2種離心力的標定值有較大差別,0.69 M Pa離心力標定值的變化范圍為5.57～86.40 m s,平均值為37.54 m s,而1.38 M Pa離心力標定值的變化范圍為4.64～41.60 m s,平均值15.53 m s。因此對于低滲透率砂巖儲層巖心,如果繼續(xù)使用0.69 M Pa離心力來標定 T2,cutoff,必然導(dǎo)致測井解釋產(chǎn)生較大誤差,導(dǎo)致解釋的儲層束縛水飽和度偏大而可動流體飽和度偏小,并影響儲層滲透率等參數(shù)解釋結(jié)果的準確性。

2 可動流體 T2截止值標定結(jié)果

表1 6塊巖心常規(guī)物性及離心實驗結(jié)果

表2 135塊巖心標定 T2,cutoff值按滲透率分類的統(tǒng)計結(jié)果

確定出最佳離心力1.38 M Pa后,對135塊低滲透率砂巖巖心在該離心力下進行了 T2,cutoff標定,利用離心前飽和水狀態(tài)及1.38 M Pa離心力離心后2個狀態(tài)下的 T2譜定量計算每塊巖心的 T2,cutoff。首先計算離心后 T2譜幅度和,然后在離心前 T2譜上找出1個點,使該點左邊各點的 T2譜幅度和等于離心后 T2譜幅度和,則該點對應(yīng)的 T2值即為T2,cutoff。135塊巖心標定 T2,cutoff按滲透率分類的統(tǒng)計結(jié)果見表2。從表2中可見 ,不同巖心的 T2,cutoff存在一定差異,但不同滲透率區(qū)間的平均值相差很小,全部135塊巖心的 T2,cutoff平均值為13.96 m s,該值可作為低滲透率砂巖儲層可動流體解釋時T2,cutoff的推薦值。

圖3 T2,cutoff與孔隙度相關(guān)關(guān)系

圖4 T2,cutoff與滲透率相關(guān)關(guān)系

135塊巖心 T2,cutoff與孔隙度、滲透率的相關(guān)關(guān)系顯示,T2,cutoff與巖心孔隙度沒有較好的相關(guān)關(guān)系,與滲透率也沒有較好的相關(guān)關(guān)系,孔隙度相近或滲透率相近巖心的 T2,cutoff有可能相差較大,表明 T2,cutoff不僅取決于孔隙度、滲透率,可能還取決于巖石礦物成分、黏土類型與含量高低以及巖石潤濕性特征等(見圖3、圖4)。

3 結(jié) 論

(1)通過30塊低滲透率砂巖巖心不同離心力離心實驗,確定出低滲透率砂巖儲層巖心可動流體T2,cutoff標定的最佳離心力應(yīng)為1.38 M Pa,中高滲透率儲層巖心采用的0.69 M Pa離心力不適用于低滲透率儲層。

(2)135塊低滲透率砂巖巖心可動流體 T2,cutoff標定結(jié)果表明,低滲透率砂巖儲層可動流體解釋時T2,cutoff的推薦值可取13.96 m s。

(3)對于低滲透率砂巖巖心,可動流體 T2,cutoff與孔隙度、滲透率之間均沒有較好的相關(guān)關(guān)系。

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Experimental Study on T2,cutoffin Low Permeability Sandstones

JIANG Peng1,GUO Hekun2,L IHaibo2,SUN Junchang1
(1.Institute of Porous Flow&Fluid Mechanics,Chinese Academy of Sciences,Langfang,Hebei 065007,China; 2.Langfang Branch Institute,Research Institute of Petroleum Exploration and Development, PetroChina,Langfang,Hebei 065007,China)

The crux of gaining many reservoir evaluation parameters by T2spectrum of nuclear magnetic resonance(NM R)is to determ ine movable fluid cutoff value(T2,cutoff)accurately.Fo r low permeability sandstones,the empiric T2,cutoffisn’t app licable yet,neither is the centrifugal force of 0.69 M Pa in indoor centrifugal calibrating method.According to the indoor centrifugal calibrating experiment,this paper confirmed that 1.38 M Pa is the best centrifugal p ressure for low permeability sandstones.The T2,cutoffgot from these two kinds of centrifugal p ressure were compared and the empiric T2,cutofffor low permeability sandstonesw as defined to be 13.96 m s.Finally,the relationship between T2,cutoffand reservoir physical p roperty parameters such as porosity,permeability and so on w as analyzed;the results show that there isn’t good co rrelation between them.

nuclearmagnetic resonance,T2,cutoff,centrifugal experiment,sandstone,low permeability reservoir

1004-1338(2010)04-0327-04

P631.84

A

姜 鵬,男,1984年生,碩士研究生,從事油氣田開發(fā)方面的研究工作。

2010-01-25 本文編輯 王小寧)