劉玉明 （中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術分公司中海油實驗中心，天津300452）

梁燦 （中國石油大學 （北京）地球物理與信息工程學院，北京102249）

近幾年，我國相繼發(fā)現(xiàn)一批具有中－大型地質儲量規(guī)模的復雜巖性油田，儲層巖性包括常規(guī)砂巖、生屑云巖、砂礫巖、混積巖等多種類型，常規(guī)測井評價明顯失效，給測井儲層評價帶來較大困難。核磁共振測井通過測量回波串反演得到橫向弛豫時間 （τ2）分布，可以用于評價儲層巖石的孔隙結構，并從中獲取總孔隙度、有效孔隙度、束縛水飽和度、滲透率、可動流體飽和度等重要儲層參數(shù)。實驗室核磁共振測量能夠實現(xiàn)巖心與測井評價之間的標定，建立核磁共振測井解釋模型［1］，從而提高核磁共振測井解釋精度和應用效果，并有助于現(xiàn)場測井過程中有關參數(shù)的合理選擇，更好地評價油、氣儲層。為此，筆者進行了復雜巖性儲層核磁共振測井巖心分析研究，旨在給復雜巖性儲層評價提供新的思路。

1 試驗樣品及設備

1．1 樣品情況

由于巖性復雜，核磁共振測井資料處理面臨τ2截止值 （τ2cutoff）的計算、滲透率模型的建立等問題，需要采集樣品進行相應的巖石物理試驗。該次研究面對的樣品涉及多種復雜巖性，包括砂巖、砂礫巖、鮞粒砂巖、生屑云巖，需要考察不同巖性核磁共振τ2cutoff的差異［2］。

1．2 試驗設備和測量內(nèi)容

試驗所用的核磁共振儀器是MARAN－2。工作參數(shù)為：測試溫度35℃，工作頻率2MHz，單個脈沖序列最多可采集100000個回波，磁體有效工作間隙86mm。該儀器具有測試速度快、重復測量穩(wěn)定性好、信噪比高等特點。采用離心法使巖心樣品達到束縛水狀態(tài)，離心機參數(shù)為：轉速4000r／min，最高離心力約為0．5MPa，認為在該參數(shù)條件下，束縛流體全部離出。按照已成熟的試驗技術［3］對樣品進行τ2譜測量，獲得氦孔隙度、核磁孔隙度、核磁τ2分布等資料。

2 試驗結果分析

巖心完全飽和水時的τ2分布基本以單峰或是雙峰分布顯示。利用巖心τ2分布可以進行巖心孔隙結構的研究［4］。出現(xiàn)不同的峰型分布主要是由孔隙結構決定的。當巖石以小孔徑為主時，τ2譜呈單峰顯示，且弛豫時間比較短，基本位于10ms之前，如圖1（a）中的1號樣品，巖石顆粒半徑小，小孔徑發(fā)育，束縛水居多，儲層物性比較差，飽和水樣品τ2峰值在τ2cutoff附近，不可動流體居多。隨著巖石孔徑的增加，τ2譜逐漸右移，且呈雙峰顯示，表示巖心樣品中可動流體與束縛流體并存。當巖石以大孔徑為主時，可動峰幅度明顯增高，且弛豫時間比較長，如圖1（b）中的2號樣品，離心前后τ2譜差異明顯，發(fā)育大孔徑，孔隙連通性較好，可動流體含量較高。

需要注意的是，離心后可動峰基本消失，或是有一部分保留，不可動峰略有減小或偏移，是因為，部分連通好的小孔隙中的流體也可能被離出，造成τ2譜中不可動峰的減小或偏移；另外，大孔隙中的流體在高速離心時可能被小孔喉卡住或者呈水膜附著在孔隙內(nèi)表面，離心后進行核磁共振測試時，在τ2譜中顯示為可動流體，從而造成離心后可動峰不能完全消失。

圖1 樣品離心前后核磁τ2譜

2．1 孔隙度分析

A井區(qū)樣品較多，19塊樣品的平均氦孔隙度為18．65%，平均核磁孔隙度為17．91%，平均稱重孔隙度為17．62%。從巖心核磁孔隙度與稱重孔隙度對比圖 （圖2）中可以看出，核磁孔隙度與水孔隙度具有很好的一致性，巖心的2種孔隙度誤差均不超過1個孔隙度單位，符合行業(yè)標準。從巖心核磁孔隙度與氦孔隙度對比圖 （圖3）中可以看出，核磁孔隙度與氦孔隙度具有較好的一致性，除1塊巖心外，其余巖心的兩種孔隙度誤差均不超過1個孔隙度單位。對該巖心認真分析后發(fā)現(xiàn)，該巖心在用20MPa壓力進行飽和后，導致巖心表面的孔隙破裂脫落，從而使計算的核磁孔隙度偏小。

圖2 核磁孔隙度和稱重孔隙度交會圖

圖3 核磁孔隙度和氦孔隙度交會圖

2．2 束縛水分析

如圖4所示，利用離心后核磁試驗數(shù)據(jù)求得的束縛水孔隙度與稱重法求得的束縛水孔隙度相關性較好，誤差基本控制在1個孔隙度單位內(nèi)，符合行業(yè)標準。根據(jù)核磁試驗提供的信息，建立了研究區(qū)A井區(qū)束縛水飽和度和核磁孔隙度的交會圖 （圖5），發(fā)現(xiàn)其具有一定的線性關系，可為后續(xù)儲層有效性評價提供一定的理論支撐。

圖4 稱重束縛水孔隙度和核磁束縛水孔隙度交會圖

圖5 A井區(qū)束縛水飽和度和核磁孔隙度交會圖

2．3 τ2cutoff分析

τ2cutoff通常用固定單一值：碎屑巖地層取33ms，碳酸鹽巖地層取92ms。但是，在更廣泛的范圍里，τ2cutoff不是一個固定值，而是因地層情況及埋藏深度的不同而變化［5］，為此常常對同一批巖心樣品的τ2cutoff取一個平均值，作為區(qū)域性核磁共振測井資料解釋的模型參數(shù)。對28塊樣品τ2譜 （圖6）分析發(fā)現(xiàn)，τ2cutoff變化范圍較大，A井區(qū)取心段縱向上巖性發(fā)生了較大變化，巖性以砂礫巖為主，其中τ2cutoff最大的巖心樣品巖性是云巖；B井區(qū)生屑云巖τ2cutoff表現(xiàn)出一定的規(guī)律。據(jù)此，試圖尋找τ2cutoff與白云石體積分數(shù)之間的關系，建立區(qū)域巖石白云石體積分數(shù)和τ2cutoff的關系圖 （圖7），統(tǒng)計出白云石體積分數(shù)變化時平均τ2cutoff發(fā)生的變化 （表1），可以發(fā)現(xiàn)：

1）該區(qū)域巖石白云石體積分數(shù)與τ2cutoff具有一定的相關性，從回歸曲線可以看到，當白云石體積分數(shù)低于65%時，τ2cutoff變化不大；白云石體積分數(shù)高于65%，τ2cutoff明顯升高。

2）該區(qū)域τ2cutoff整體表現(xiàn)出砂巖特征，碳酸鹽巖特征不明顯，個別樣品除外。

3）從τ2cutoff統(tǒng)計規(guī)律來看，考慮巖心取樣限制等原因，該區(qū)域取砂泥巖剖面常用的τ2cutoff＝33ms仍具有意義。

圖6 巖心樣品τ2cutoff

表1 τ2cutoff統(tǒng)計表

2．4 滲透率分析

采用了Coates滲透率模型計算了巖心樣品滲透率［6，7］，通過擬合發(fā)現(xiàn)Coates模型中的巖性系數(shù)C＝15。此時，核磁滲透率與巖心氣體滲透率的相關性較好 （圖8）。

圖7 白云石體積分數(shù)和τ2cutoff關系圖

圖8 核磁滲透率與巖心滲透率分析 （C＝15）

3 結語

通過實驗室核磁共振測量能夠實現(xiàn)巖心與測井評價之間的標定，建立核磁共振測井解釋模型，是開展核磁共振測井和提高應用效果的重要前提。

［1］Murphy D P．NMR logging and core analysis－simplified［J］．World Oil，1995，216 （4）：65～70．

［2］Coates G，et al．A new characterization of bulk－volume irreducible using magnetic resonance ［J］．The Log Analyst，1998，39 （1）：51～63．

［3］SY／T 5336—2006，巖心分析方法 ［S］．

［4］Kenyon W E．Nuclear magnetic resonance as a petrophysical measurement ［J］．The International journal of radiation applications and instrumentation，1992，6 （2）：153～171．

［5］Coates G，肖立志，Prammer M．核磁共振測井原理與應用 ［M］．北京：石油工業(yè)出版社，2007．

［6］Timur A．Effective porosity and permeability of sandstones investigated through nuclear magnetic resonance principles ［J］．The Log Analyst，1969，10 （1）：3～11．

［7］Ahmed U，Crary S F，Coates G R．Permeability estimation：the various sources and their interrelationships ［J］．J Pet Technol，1991，43 （5）：578～587．