核磁共振录井可动流体t_2截止值确定方法

・工艺技术・核磁共振录井可动流体t 2截止值确定方法宋明会①②(①辽河油田录井公司;②中国石油大学(华东)地球资源与信息学院)宋明会.核磁共振录井可动流体t 2截止值确定方法.录井工程,2007,18(3):5～8摘　要　可动流体t 2截止值在核磁共振录井测量中是一项重要的参数,它与储集层岩石孔隙大小有关,而与孔隙度和渗透率之间均没有很好的相关性。

离心标定法是准确确定可动流体t 2截止值的有效方法,但该方法不能满足现场核磁共振录井快速测量分析的需要。

针对此问题,在阐述确定可动流体t 2截止值影响因素和室内离心标定法的基础上,对辽河油田可动流体t 2截止值归类结果进行了分析探讨,结果表明t 2弛豫谱图形态经验判断法、岩性经验判断法是现场快速确定可动流体t 2截止值的有效方法。

该方法为辽河油田有效应用核磁共振录井技术提供了技术保证,也为其他油田确定可动流体t 2截止值提供了参照依据和途径。

关键词　核磁共振　录井　可动流体　t 2截止值　离心标定　谱图形态　岩性　经验0　引　言可动流体t 2截止值在核磁共振测量中是一项重要的参数,借助该参数能划分可动流体和束缚流体,从而对储集层进行评价分析。

目前可动流体t 2截止值是通过室内离心标定法进行确定的,该方法准确可靠,但不能满足核磁共振录井现场快速分析的需要。

针对此问题,本文依据室内离心标定法结果,对不同岩性、不同形态的t 2弛豫谱进行归类分析,总结出适合现场快速确定可动流体t 2截止值的经验方法。

1　可动流体t 2截止值的物理意义在实际核磁共振录井测量过程中,获取的是t 2衰减信号曲线,这个衰减信号由不同孔隙中流体的衰减信号叠加而成。

采用数学反演技术,可以通过数学处理方法得出t 2弛豫谱,其横坐标表示弛豫时间,纵坐标表示相应的t 2幅度值。

大孔隙对应的弛豫时间较长,小孔隙对应的弛豫时间较短[1]。

t 2弛豫谱反映了岩石孔隙分布状况,当孔隙小到某一程度后,孔隙中的流体将被毛细管力所束缚而无法流动,与此相应在弛豫谱上存在一个界限,当孔隙流体的弛豫时间大于某一弛豫时间时,流体为可动流体,反之为束缚流体。

这个弛豫时间界限称为可动流体t 2截止值,它已经广泛地应用在核磁测量中。

研究可动流体及其t 2截止值的特征和规律,对油田的勘探和开发具有重要意义。

2　影响可动流体t 2截止值的因素2.1　t 2截止值与孔隙大小的关系根据油层物理原理,当孔道半径小于0.1μm 时,在此类孔隙中液体分子间的引力很大,要使液体在孔隙中移动需要非常高的压力梯度,这在油层中一般无法达到。

因此,通常将孔道半径0.1μm 作为流体能否在其中流动的临界值[2]。

t 2弛豫谱中大孔隙对应的弛豫时间较长,小孔隙对应的弛豫时间较短,即可动流体t 2截止值的大小与储集层孔隙大小有关:在可动和束缚孔隙大小之间存在一个界限,在t 2谱上把此界线定义为可动流体t 2截止值,大于t 2截止值的峰称为可动峰,小于t 2截止值的峰称为束缚峰。

2.2　t 2截止值与孔隙度、渗透率的关系图1中横坐标是岩心的孔隙度,纵坐标是岩心的可动流体t 2截止值。

图中各点分散、相关性差,随着岩心孔隙度的增大,可动流体t 2截止值也有增大的趋势,但相关性较差。

表明孔隙度高的储集层对　宋明会　工程师,1975年生,1998年7月毕业于长春科技大学(原长春地质学院)石油与天然气地质勘查专业,现在辽河油田录井公司从事核磁共振录井技术研究及应用工作,在读硕士研究生。

通讯地址:124010辽宁省盘锦市石油大街77号。

电话:(0427)7800628。

E 2mail :smh7941@・5・第18卷　第3期 录井工程 应的可动流体t 2截止值不一定也高,反之亦然。

对孔隙度接近的不同岩心,其可动流体t 2截止值可能存在很大差异,以孔隙度介于10%～15%的岩心为例,最大可动流体t 2截止值为24.04ms ,最小可动流体t 2截止值为8.03ms。

图1　可动流体t 2截止值与孔隙度相关性图2的横坐标是岩心渗透率,纵坐标是岩心可动流体t 2截止值。

图中各点较分散,反映相关性较差,随着渗透率的增大,可动流体t 2截止值也有增大的趋势,其相关性虽然略好于孔隙度与可动流体t 2截止值的相关性,但同样表明渗透率高的储集层对应的可动流体t 2截止值不一定高,反之亦然。

图2　可动流体t 2截止值与渗透率相关性综上所述,可动流体t 2截止值与孔隙度和渗透率之间均没有很好的相关性。

随着岩心孔隙度、渗透率的增大,可动流体t 2截止值也有增大的趋势,但相关性差。

3　可动流体t 2截止值确定方法3.1　离心标定法可动流体t 2截止值通常需要通过核磁共振和常规岩心分析方法相结合来确定,实验方法是先对饱含水的岩样进行低磁场核磁共振t 2测试,然后将岩样置于离心机中进行气2水高速离心,离心完成后再对岩样进行低磁场核磁共振t 2测试。

此过程最主要的是离心力大小的控制,根据公式:p c =2σcos θ/r式中　p c ———毛细管压力,kPa ;σ———油水界面张力,mN/m ;θ———水与岩石表面接触角,(°);r ———毛细管半径,μm 。

对于气2水系统而言,当σ取7.275×10-3mN/m(72.75dyne/cm )、θ取0°时,此条件下的毛细管压力即离心力(p c )为1.03M Pa 时,对应的孔隙半径r 约为0.14μm ,近似于储集层允许流体流动的孔道半径界限。

因此,在离心过程中应将离心力控制在1.03M Pa 左右。

图3是一砂岩岩样离心前后的t 2弛豫谱和t 2累积曲线,t 2累积曲线是将各点t 2幅值逐步累加所绘的曲线。

可动流体t 2截止值标定方法是:对离心前后的t 2谱分别作t 2累积曲线,从离心后的t 2累积曲线最大值处作与x 轴平行的直线,与离心前t 2累积率曲线相交,由交点引x 轴的垂线与x 轴相交,该交点对应的弛豫时间值为可动流体t 2截止值。

图3　离心前后t 2弛豫谱和t 2累积曲线通常情况下,离心后可动峰基本消失,但仍有一小部分保留,不可动峰基本不变,但略有减小或偏移。

这是因为部分连通好的小孔隙中的流体被分离出,造成t 2谱中不可动峰不同程度地减小或偏移。

另外,大孔隙中的小部分流体在高速离心时会被小孔喉卡住或呈水膜状附着于孔隙内表面,离心后进行核磁测试时,这些滞留水会凝结成小水滴,在t 2谱中显示为可动流体,从而造成离心后可动峰不能完全消失。

3.2　t 2弛豫谱图形态经验判断法在t 2弛豫谱中,大孔隙对应的弛豫时间较长,小孔隙对应的弛豫时间较短[1]。

因此,t 2弛豫谱形态反映了储集层的孔隙分布情况,相似的t 2弛豫谱・6・ 录井工程 2007年9月应具有相近的可动流体t 2截止值。

通过对41块岩心样品单峰型或以单峰为主且主峰弛豫时间小于10ms 的t 2弛豫谱的统计分析,可动流体t 2截止值为9.64～20.03ms ,其中t 2截止值为8.03ms 的样品1块,t 2截止值为9.64ms 的样品6块,t 2截止值为13.86ms 的样品15块,t 2截止值为16.68ms 的样品18块,t 2截止值为20.03ms 的样品1块。

统计分析结果表明,75%以上的样品集中在13.89～16.68ms ,对于这类图谱形态的t 2弛豫谱,可动流体t 2截止值取值范围为13.89～16.68ms (图4)。

图4　弛豫时间小于10ms 的单峰形t 2弛豫谱特征对于单峰型或以单峰为主但主峰弛豫时间大于10ms 的t 2弛豫谱,通过对21块岩心样品统计分析,可动流体t 2截止值为11.57～34.65ms ,其中t 2截止值为11.57ms 的样品1块,t 2截止值为13.89ms 的样品2块,t 2截止值为16.68ms 的样品5块,t 2截止值为20.03ms 的样品4块,t 2截止值为24.04ms 的样品6块,t 2截止值为28.68ms 的样品1块,t 2截止值为34.65ms 的样品2块。

统计分析结果表明,70%以上的样品集中在16.68～24.04ms ,对于这类图谱形态的t 2弛豫谱,可动流体t 2截止值取值范围为16.68～24.04ms (图5)。

根据中国石油勘探开发研究院廊坊分院核磁室研究,双峰形的砂岩t 2弛豫谱其可动流体t 2截止值分布在双峰交汇处的凹点或其附近。

辽河油田标定的岩样中共有11块岩样为双峰形的t 2弛豫谱,可动流体t 2截止值均分布在双峰交汇处的凹点或其附近。

以2号岩样为例,对离心前后的t 2谱分别作t 2累积曲线,从离心后的t 2累积曲线弛豫时间最大值处作与x 轴平行的直线,与离心前t 2累积率曲线相交,由交点引垂直x 轴的直线,与x 轴相交,该交点对应的弛豫时间值20.03ms 即为该岩样的可动流体t 2截止值(图6)。

图5　弛豫时间大于10ms 的单峰形t 2弛豫谱特征图6　2号岩样离心前后t 2弛豫谱和t 2累积曲线在现场对双峰型的t 2弛豫谱快速确定可动流体截止值时,还要参照区块离心标定的取值范围,如辽河油区最大t 2截止值为34.65ms ,最小t 2截止值为8.03ms ,平均值为16.40ms 。

3.3　岩性经验判断法不同类型的砂岩,其孔喉半径大小不同,t 2弛豫谱也不同。

相同的岩性,其孔喉半径相近,t 2弛豫谱也相似,具有相同或相近的可动流体t 2截止值。

泥质含量较高的或致密的砂岩,孔隙中的流体以泥质束缚和毛细管束缚为主,t 2弛豫谱呈单峰型或以单峰为主且主峰弛豫时间小于10ms 的图谱,可动流体t 2截止值主要集中在13.89～16.68ms ;分选较好的砂岩,粒度相对均匀、泥质含量较低,孔隙中的流体以可动流体为主,t 2弛豫谱呈单峰型或以单峰为主且主峰弛豫时间大于10ms 的图谱,可动流体t 2截止值主要集中在16.68～24.04ms ;分选较差的砂岩,t 2弛豫谱呈双峰型,可动流体t 2截止值分布在双峰交汇处的凹点或其附近。

如36号岩样,取自L 井,井深为2738.91m ,岩样类型为岩心,岩性为浅灰色油迹细砂岩,泥质胶结较致密,经离心标定可动流体t 2截止值为13.89ms・7・第18卷　第3期 宋明会:核磁共振录井可动流体t 2截止值确定方法(图7)。

图7　36号岩样离心前后t 2弛豫谱和t 2累积曲线在现场快速测量过程中,确定可动流体t 2截止值通常有两种方法:一是平均法,首先对一个地区有代表性的一定数目岩样进行室内离心标定,然后取其平均值作为该地区的可动流体t 2截止值;二是经验判断法,对未经过离心标定的区块,通常利用t 2弛豫谱图形态经验判断和岩性经验判断方法。

这两种经验判断方法均是在离心标定的基础上进行的。