淺析核磁共振實(shí)驗(yàn)對提取儲(chǔ)層參數(shù)的意義

唐其斌

摘? ?要：通過37塊砂巖巖樣的核磁共振實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，由于氣分子小于水分子，可以進(jìn)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(shù)值準(zhǔn)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(shí)間中每一項(xiàng)的束縛水的貢獻(xiàn)信息提取出來，確定每個(gè)弛豫時(shí)間項(xiàng)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(guān)系，建立了基于孔隙度和滲透率的束縛水飽和度參數(shù)的計(jì)算模型。該項(xiàng)分析工作對重新認(rèn)識(shí)核磁共振實(shí)驗(yàn)對于儲(chǔ)層參數(shù)評價(jià)的意義重新得到了加深，也為測井評價(jià)儲(chǔ)層提供了技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞：核磁共振實(shí)驗(yàn)? 孔隙度? 束縛水飽和度

中圖分類號(hào)：P618? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）10（a）-0103-03

儲(chǔ)層參數(shù)一直是儲(chǔ)層評價(jià)的重點(diǎn)之一。在眾多實(shí)驗(yàn)中，核磁共振實(shí)驗(yàn)因其能提供孔隙度、滲透率、束縛水飽和度參數(shù)而得到廣泛應(yīng)用，對于弄清儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)以及建立儲(chǔ)層參數(shù)之間的關(guān)系顯示出其獨(dú)特的優(yōu)勢，為解決油田勘探開發(fā)中各種復(fù)雜地址問題提供了技術(shù)支持。但由于在核磁共振實(shí)驗(yàn)提供的結(jié)果中，相同參數(shù)都至少兩種求取方法，如孔隙度參數(shù)就提供了至少稱重孔隙度和核磁孔隙度兩種，那么在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中究竟用哪種方法得到的結(jié)果作為研究對象？基于此，筆者從獲取參數(shù)的實(shí)驗(yàn)方法中淺析每個(gè)參數(shù)的由來以及對建立儲(chǔ)層參數(shù)模型的意義。

1? 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及過程

本次實(shí)驗(yàn)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(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測量。具體測試過程與條件如下：

（1）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：首先鉆取規(guī)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(jìn)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?dú)庾鳛闈B流介質(zhì)，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(jì)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(jìn)行核磁共振T2測試，并反演計(jì)算出T2馳豫時(shí)間譜。利用T2譜定量計(jì)算束縛水飽和度、可動(dòng)流體飽和度及可動(dòng)流體孔隙度等參數(shù)。主要測試參數(shù)：共振頻率為2MHz，測試溫度為35℃，回波間隔為0.3ms，等待時(shí)間為6s，回波個(gè)數(shù)為4096，測量標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)按照中華共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6490-2007《巖樣核磁共振參數(shù)實(shí)驗(yàn)室測量規(guī)范》。

2? 測試結(jié)果及結(jié)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(shí)驗(yàn)測量結(jié)果。從表中可以看出，孔隙度有三個(gè)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?dú)鉁y量，本次實(shí)驗(yàn)用的是氮?dú)?。稱重孔隙度是用干樣和飽和水的巖樣相減得到的質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)樣品（地層水）進(jìn)行刻度，將核磁信號(hào)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成孔隙度。轉(zhuǎn)換公式如下：式中：─核磁孔隙度測量值，%;M―標(biāo)準(zhǔn)樣品T2譜的總幅度，無量綱V―標(biāo)準(zhǔn)樣品總含水量，cm3;S―標(biāo)準(zhǔn)樣品在NMR數(shù)據(jù)采集時(shí)的累積次數(shù)，無量綱;G―標(biāo)準(zhǔn)樣品在NMR數(shù)據(jù)采集時(shí)的接受增益，%;mi―樣品第i個(gè)T2分量的核磁共振T2譜幅度，無量綱;v―樣品的體積，cm3;s―標(biāo)準(zhǔn)樣品在NMR數(shù)據(jù)采集時(shí)的累積次數(shù)，無量綱;g―標(biāo)準(zhǔn)樣品在NMR數(shù)據(jù)采集時(shí)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(jié)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(jìn)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(jié)果數(shù)值差不多，原因在于都是對于飽和水體積的孔隙進(jìn)行測量，因此兩者數(shù)值相當(dāng)。

2.2 束縛水飽和度的確定方法

表1中有兩個(gè)束縛水飽和度。其中，對應(yīng)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(dòng)峰下包面積，與整個(gè)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(dòng)水體積等于孔隙體積與束縛水體積之差，數(shù)值準(zhǔn)確的關(guān)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(diǎn)引垂線到X軸，其對應(yīng)的值為T2截止值T22c，見圖1。

而BVI束縛水飽和度是依據(jù)弛豫時(shí)間的每一項(xiàng)都包含了束縛水的貢獻(xiàn)，只是弛豫時(shí)間的大小不同，其對應(yīng)的孔隙中包含的束縛水的數(shù)不一樣。這樣只要確定每個(gè)弛豫時(shí)間項(xiàng)中束縛水所占的比例，給出各個(gè)T2項(xiàng)的束縛水權(quán)系數(shù)，就可按以下公式計(jì)算巖樣的束縛水飽和度：式中：Swir―離心束縛水飽和度，%;a―權(quán)系數(shù)，無量綱;T2i―第i個(gè)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(shù)值準(zhǔn)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(shí)間中每一項(xiàng)的束縛水的貢獻(xiàn)信息提取出來，確定每個(gè)弛豫時(shí)間項(xiàng)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(jié)的分析，BVI法確定的束縛水飽和度的結(jié)果最為合理準(zhǔn)確，這樣就可以通過對孔隙度和滲透率的單相關(guān)，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(guān)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(jié)語

（1）由于氣分子小于水分子，可以進(jìn)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(shù)值準(zhǔn)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(shí)間中每一項(xiàng)的束縛水的貢獻(xiàn)信息提取出來，確定每個(gè)弛豫時(shí)間項(xiàng)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(xiàn)

[1] 鮮德清， 傅少慶， 謝然紅. 核磁共振測井束縛水模型研究[J]. 核電子學(xué)與探測技術(shù)， 2007， 27（3）： 578-582.

[2] 李寧， 周克明， 張清秀， 等. 束縛水飽和度實(shí)驗(yàn)研究 [J]. 天然氣工業(yè)， 2002， 22（S1）： 110-113.

[3] 高楚橋， 袁云福， 吳洪深， 等. 鶯歌海盆地束縛水飽和度測井評價(jià)方法研究[J]. 天然氣工業(yè)， 2003， 23（5）： 38-40.

[4] 黃布宙， 付有升， 李舟波， 等. 海拉爾盆地碎屑巖儲(chǔ)層束縛水飽和度的確定[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)： 地球科學(xué)版， 2008， 38（4）： 713-718.