核磁共振巖心實驗研究儲層孔隙結(jié)構(gòu)

1、第31卷第2期2008年4月文章編號:167128585(2008)0220129204勘探地球物理進展ProgressinExplorationGeophysicsVol.31,No.2Apr.,2008核磁共振巖心實驗研究儲層孔隙結(jié)構(gòu)李艷1,范宜仁1,鄧少貴1,劉兵開2(1.中國石油大學(華東)地球資源與信息學院,山東東營257061;2.中國石化集團勝利石油管理局測井公司,山東東營257096)摘要:核磁共振技術(shù)的應用,不僅能夠提供準確的儲層參數(shù),還為測井解釋研究孔隙結(jié)構(gòu)提供了一種有效的方法。以商×井巖心實驗分析為基礎,深入探討了從核磁共振T2分布轉(zhuǎn)換毛管壓力曲線的線性方法和非

2、線性方法,優(yōu)選出適合本地區(qū)的方法,并從轉(zhuǎn)換后的毛管壓力曲線中提取了孔喉半徑均值、孔喉半徑中值、分選系數(shù)等孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)。對照壓汞測量結(jié)果,發(fā)現(xiàn)兩者吻合較好。不僅驗證了構(gòu)造方法的適用性,也說明了利用核磁共振T2分布定量分析研究孔隙結(jié)構(gòu)的有效性。關(guān)鍵詞:核磁共振;毛管壓力;孔隙結(jié)構(gòu)中圖分類號:P313;P318文獻標識碼:A核磁共振T2分布與孔隙結(jié)構(gòu)直接相關(guān),因此可以利用T2分布來構(gòu)建毛管壓力曲線13。與傳統(tǒng)的毛管壓力測量相比,核磁共振實驗測量具有快速、無損害等特點,核磁共振測井更可以在井中獲得連續(xù)的地層信息。因此,從T2:測試溫度為30,回波間隔為,等待時間為10s,回波數(shù)為2048,掃描次數(shù)

3、為1024。對長慶60塊低滲透儲層巖心進行核磁共振實驗,測量飽和與離心后的T2譜分布。在對商×井的18塊巖心進行了核磁共振實驗研究和毛管壓力分析的基礎上,探討了兩者之間基于線性方法與非線性方法的轉(zhuǎn)換關(guān)系,開展了孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)的定量分析研究。大得多,即T2BµT2。因此,式)忽略,即V(2),則S/V=/rc;如果假設喉道是由理想的圓柱體組成的,則S/V=2/rc,其中:rc為毛管半徑,單位為m。如果我們再假設孔隙半徑與喉道半徑成正比,則式(2)可改寫為T22rc(3)式中的Fs姑且稱之為孔隙形狀因子,對球形孔隙,Fs=3;對柱狀喉道,Fs=2。由式(3)可看出,孔隙半徑與T2

4、值成正比。由物理學可知,毛管壓力與毛管孔徑之間的關(guān)系為:pc=rc1毛管壓力曲線轉(zhuǎn)換原理和方法1.1基于線性方法的轉(zhuǎn)換(4)由核磁共振弛豫機制可知,在均勻磁場中測量的橫向弛豫時間T2為:T2=式中:pc為毛管壓力,單位為MPa;為流體界面張力;為潤濕接觸角。對汞來說,=49.44N/cm2,=-140°,代入式(4),略去負號,則有pc=T2B+2V(1)rc(5)式中:T2B為流體的體積(自由)弛豫時間,單位為ms;S為孔隙表面積;V為孔隙體積;2為巖石橫向表面弛豫率,單位為m/ms;表面。T2B的數(shù)值通常在3000ms以上,要比T2值是孔隙的比V由式(3)和式(5),得pc2&#

5、215;T2×Fs(6)收稿日期:2007209224;改回日期:2007212203。),女,碩士在讀,主要從事巖石物理實第一作者簡介:李艷(1981驗研究工作。130勘探地球物理進展第31卷于是,pc=CT2(7)2轉(zhuǎn)換結(jié)果及分析對商×井18塊巖心核磁共振實驗得到的T2分布,分別利用上述兩種分析方法進行線性和非線性轉(zhuǎn)換,并結(jié)合壓汞資料,比較兩種方法在該研究區(qū)塊的適用性。圖1和圖2分別為01號巖心數(shù)據(jù)分析研究結(jié)果。其中,圖1對比了3條毛管壓力曲線,帶點實線表示壓汞毛管壓力曲線;實線代表利用非線性方法構(gòu)造的毛管壓力曲線;虛線代表利用線性方法轉(zhuǎn)化的毛管壓力曲線。從圖中可以直觀

6、地看出,利用非線性方法構(gòu)造的毛管壓力曲線與壓汞毛管壓力曲線更接近,說明采用該方法能更有效地將T2分布轉(zhuǎn)換成毛管壓力曲線。圖2顯示了孔喉半徑分布。另外,利用非線性方法進行轉(zhuǎn)換式中:C為轉(zhuǎn)換系數(shù)。目前各種利用T2分布評價毛管壓力曲線的方法大都是基于式(7)進行的一種線性轉(zhuǎn)換。Ya2kov、運華云、劉堂宴等均對這種轉(zhuǎn)換進行了探索57,轉(zhuǎn)換得到的核磁共振毛管壓力曲線與壓汞實測毛管壓力曲線相比有一定差異。1.2基于非線性方法的轉(zhuǎn)換鑒于線性方式轉(zhuǎn)換效果不理想,何雨丹等人提出了構(gòu)造毛管壓力曲線的新方法8。該方法的理論基礎與線性轉(zhuǎn)換法的不同之處主要在于比表面與孔隙結(jié)構(gòu)的關(guān)系上。由式(2)可以看出,觀測的弛豫時

7、間T2和孔隙空間大小及形狀有關(guān)。比表面與孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān),對可以簡化成球狀孔隙和柱狀管道的孔隙結(jié)構(gòu),其比表面與孔徑成線性關(guān)系,如式(3)所示。而實際地層中孔隙結(jié)構(gòu)很復雜,系,可以表示為)(8)由式(8)T2=2fpc(9)于是,T2分布與毛管壓力之間的關(guān)系可用以下函數(shù)來表示:pc=gT2(10)式中:g為一個函數(shù)。通過大量實驗結(jié)果的分析研究,何雨丹等提出T2分布與孔徑之間不是線性關(guān)系,而是冪函數(shù)關(guān)系。故考慮用冪函數(shù)對T2分布構(gòu)造毛管壓力曲線:pc=m圖1曲線轉(zhuǎn)換對比T2n(11)式中:m,n為轉(zhuǎn)換參數(shù)。實驗結(jié)果分析表明,基于該方法構(gòu)造的毛管壓力曲線更可靠,精度明顯提高。在式(11)中:令n=1時,

8、則與式(7)相同,可以認為何雨丹提出的冪函數(shù)法是線性法的一種改進,即式(7)是式(11)的一種特例。下面對商×井18塊巖心測量數(shù)據(jù),應用兩種轉(zhuǎn)換方法進行對比研究。圖2孔喉半徑分布第2期李艷等1核磁共振巖心實驗研究儲層孔隙結(jié)構(gòu)131時,由于不同巖心的物性和孔隙結(jié)構(gòu)不同,其轉(zhuǎn)換系數(shù)也有所不同。統(tǒng)計結(jié)果顯示,本區(qū)塊的轉(zhuǎn)換系數(shù)m為534,平均為17.79,n為0.52430.9945,平均為0.7637。下面將進一步對孔隙結(jié)構(gòu)特征進行定量分析。數(shù)。對商×井18塊巖心的兩條毛管壓力曲線進行處理,一條是經(jīng)過非線性方法轉(zhuǎn)換的核磁毛管壓力曲線;一條是實測的壓汞毛管壓力曲線。提取表征孔隙結(jié)構(gòu)

9、的5種特征參數(shù)進行對比(圖3),分析核磁共振實驗研究孔隙結(jié)構(gòu)的合理性。3.1孔喉半徑均值Ra3孔隙結(jié)構(gòu)的定量分析根據(jù)毛管壓力曲線可以提取孔隙結(jié)構(gòu)特征參孔喉半徑均值是表征孔喉大小的加權(quán)平均值,其值越大,表明巖石孔隙結(jié)構(gòu)越好;反之越差(圖3a)。計算點基本上落在對角線上,吻合很好。圖35種參數(shù)對比結(jié)果a孔喉半徑均值;b孔喉半徑中值;c孔喉分選取系數(shù);d孔喉歪度;e孔喉峰度3.2孔喉半徑中值Rm孔喉半徑中值反映孔喉大小,是含汞飽和度為50%時所對應的孔隙喉道半徑值,可度量孔喉大小分布趨勢。該值可以直接由擬合曲線獲得,圖3b顯示了對比結(jié)果,計算效果較好。3.3分選系數(shù)分選系數(shù)反映孔喉大小的均勻程度,越

10、小,孔喉大小越均勻,分選性越好。本文使用P84與P16百分點之間的差計算分選系數(shù),對比結(jié)果顯示,核磁共振計算值與壓汞計算值很接近(圖3c)。3.4歪度Sk歪度是孔喉大小分布曲線偏于粗、細孔徑的程度,偏于粗孔徑稱為粗歪度,偏于細孔徑稱為細歪度。對于儲層來說,當Sk=0時為對稱分布,Sk>0時為粗歪度(正偏態(tài)),Sk<0時為細歪度(負歪度)(圖3d)。核磁共振計算值與壓汞計算值成很好的132勘探地球物理進展第31卷線性關(guān)系,基本落在對角線上,個別偏離比較大。3.5峰度Kp峰度用來量度孔喉分布曲線的陡峭程度,即量度分布曲線兩個尾部(粗尾和細尾)孔喉直徑展幅與中央展幅的比值。當分布曲線為正

11、態(tài)分布時,Kp=1.0;為平峰或雙峰曲線時,Kp<0.6;為尖峰選系數(shù)、歪度和峰度間具有很好的相關(guān)性。因此,核磁共振巖心實驗可用于定量分析孔隙結(jié)構(gòu)。4)與壓汞毛管壓力測量相比,核磁共振測量具有快速、無損害、效果好等特點,因此,可以使用核磁共振實驗測量法取代壓汞法研究孔隙結(jié)構(gòu)。5)分別從核磁共振與壓汞數(shù)據(jù)提取的孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)具有良好的吻合性,進一步驗證了非線性方法構(gòu)造毛管壓力曲線的適用性。6)轉(zhuǎn)換系數(shù)具有地區(qū)經(jīng)驗性,不同物性、不同孔隙結(jié)構(gòu)的巖樣對應不同的轉(zhuǎn)換系數(shù)。另外,由于此次實驗只研究了少量低滲透性砂巖儲層巖石,轉(zhuǎn)換系數(shù)也只提出一個范圍,因此還需對大量不同巖性、物性和孔隙結(jié)構(gòu)的巖石進行

12、更深入的實驗研究。參考文獻1肖立志.M.北京:科學出版社2高敏,曲線時,Kp=1.53.0(圖3e)。核磁共振計算值與壓汞計算值總體吻合較好,個別存在偏差。根據(jù)實驗測量得到的數(shù)據(jù),分別從核磁共振毛管壓力曲線和壓汞毛管壓力曲線提取特征參數(shù),并進行對比?？梢钥闯龊舜殴舱裼嬎阒蹬c壓汞計算值成很好的線性關(guān)系,基本落在對角線上,兩者吻合度很好。歪度與峰度的計算值吻合度較其他的差些,這主要是由于誤差傳播造成的。因此,可以根據(jù)核磁共振實驗定量分析孔隙結(jié)構(gòu)。另外,特征參數(shù)由毛管壓力曲線獲得,核磁共振計算值與壓汞計算值間具有較好的吻合效果,也證實了在本研究區(qū)塊使用非線性方法構(gòu)造毛管壓力曲線的準確性。(3):18

13、8193,.J.勘探地球4結(jié)論1),25(4):2126.測井新技術(shù)應用M.北京:石油工業(yè)出版社,1998.1232655YakovV,WinLS.Apracticalapproachtoobtainpri2marydrainagecapillarypressurecurvesfromNMRcoreandlogdataJ.Petrophysics,2001,42(4):3343436運華云,趙文杰,劉兵開,等.利用T2分布進行巖石孔實驗研究,管壓力曲線,采用非線性方法可以更有效地利用核磁共振T2分布構(gòu)造毛管壓力曲線。2)核磁共振T2分布與壓汞毛管壓力曲線得到的孔喉半徑都真實地反映了巖石的孔隙結(jié)

14、構(gòu),研究結(jié)果具有一致性。3)定量分析孔隙結(jié)構(gòu),從毛管壓力曲線提取特征參數(shù),對比核磁共振與壓汞的計算值,發(fā)現(xiàn)從兩者計算得到的孔喉半徑均值、孔喉半徑中值、分隙結(jié)構(gòu)研究J.測井技術(shù),2002,26(1):18217劉堂宴,王紹民,傅容珊,等.核磁共振譜的巖石孔喉結(jié)構(gòu)分析J.石油地球物理勘探,2003,38(3):3283338何雨丹,毛志強,肖立志,等.利用核磁共振T2分布構(gòu)造毛管壓力曲線的新方法J.吉林大學學報(地球科學版),2005,35(2):177181(編輯:任鵬)2ProgressinExplorationGeophysics2008Experimentalstudyofporestru

15、cturewithnuclearmagneticreso2nance.LiYan,FanYiren,DengShaogui,LiuBingkai.PEG,2008,31(2):129132Nuclearmagneticresonancemeasurementnotonlyyieldsaccuratereservoirparameters,butalsoprovidesanewandef2fectivewayforstudyingporestructurefromlogginginterpreta2tion.Basedoncoreexperiments,wediscussedtwokindsof

16、methodsthatareusedforconstructingcapillarypressurecurvesfromNMRT2distribution.Porestructureparameterssuchasmeanofthroatradius,medianofthroatradius,andcoefficientofsortingwerecalculatedfromtheconstructedcapillarypres2surecurves.Theresultedvaluesareinwellagreementwiththosefrommercuryintrusionmethod.Th

17、isconfirmsthefeasi2bilityoftheconstructionmethodandeffectivenessofstudyingporestructurewithNMRmeasurement.Keywords:nuclearmagneticresonance;capillarypressure;porestructureLiYan,CollegeofGeo2resourcesandInformation,ChinaUni2versityofPetroleum,Dongying257061,ChinaReservoirpredictionofH3segmentinDaniud

18、igasfieldwith32Dseismic.LiuZhongqun.PEG,2008,31(2):133136H3segmentisthemostimportantgasproducingformationinDaniudigasfield.ImprovingtheaccuracyofH3seismicres2ervoirpredictionistheurgenttaskforincreasingthegaspro2ductionofH3reservoir.H3reservoiristypicaloffluvial2mentwithchangeablethicknessandstrongl

19、ateralty.ThischallengesH3seismicareviewofmethodsusedintproductionof,tauthorthatre2flection2controlledreservoirpre2diction,andarethemosteffectivemethodsforH3reservoirThesemethodsweredemonstratedbyrealexamples,theirapplicabilityandpossiblemodificationswerealsodiscussed.Keywords:Daniudigasfield;H3segme

20、nt;seismicreservoirprediction;reflectionconfigurationanalysis;seismicinversionLiuZhongqun,Exploration&ProductionResearchInstitute,SINOPECNorthChinaCompany,Zhengzhou456000,ChinaApplicationofmulti2componentwaveimpedanceinversioninex2plorationinSichuanarea.XiaLing,XieFang,DuHong,HuangXiaohui.PEG,20

21、08,31(2):137142Thispaperdiscussedthewaveimpedanceinversiononmulti2componentdatawithemphasisontheprinciplesandmethodologyofwaveimpedanceinversionforconvertedwaves.JointwaveimpedanceinversionforP2andconvertedwaveswascarriedoutonmulti2componentdata.SectionssuchasP2and,andS2waveimpedance,velocityratioof

22、P2andS2wave,aswellascrossplottingsectionsofdifferentlithologicalpa2rametersweregenerated.Theresultswerethenusedtopredictthegaspotentialsofreservoirs.Desiredresultshavebeena2chievedasmoreaccurateandmoreplentifulreservoirinforma2tionthanconventionalPwaveimpedanceinversionwasusedinreservoirprediction.K

23、eywords:multi2component;jointimpedanceinversion;veloci2tyratioofPandSwave;reservoirpredictionXiaLing,GeophysicalProspectingCompany,SichuanPetrole2umAdministration,Chengdu610212,ChinaErrorcorrectionofstructuralmapviacorrelationanalysisanditsapplication.LiuJianfang,JiHongjun,YangYanmin,XieMeiyun,ChuHa

24、isong.PEG,2008,31(2):143147Errorcorrectionisabasicprocessduringstructuralmap2ping.Inconventionalerrorcorrection,structuralartifactsmayarisefromthelackofgeologicgroundforthemeasurementup2datebetweenwells.Basedonastudyofvelocityvariationchar2actersandfactorscausingthevariationsofvelocity,theauthorprop

25、osedtocorrecttheerrorsofstructuralmapviacorrelationanalysis.Themethodfirstlyestablishesthecorrelationsbe2tweenthegeologicfactorscausingvelocityvariationsanderrorsofstructuralmap,andthenusesthecorrelationtocorrecttheerrors.Desiredresultshavebeenachievedbyapplyingthepro2posedmethodtothestructuralmappi

26、nginOuedMyaBasin.Theeffectivenessoftheproposedmethodhasbeenconfirmedbydrilling.Themethodprovidesaneffectivewayforstructur2almappingatareaslackofdetailedvelocitydata.Keywords:structuralmapping;correlationanalysis;errorcor2rection;OuedMyaBasinLiuJianfang,CollegeofGeo2resourcesandInformation,ChinaUnive

27、rsityofPetroleum(EastChina),Dongying257061,ChinaSecondtimeinterpretationofdatafortheTriassicsandinTahePEG,2008,31(2)tinterpretationmethodsofhetestresultsfrom50reservoirseg2sAsuiteofmethodshasbeenselectedbystudyofcoreanalysisresults,cuttingloggings,andtheinternalrelationsbetweenreservoirproperties.Th

28、emethodsincludecrossplottingofresistivityversusporosity,relativepermeabilityanalysis,superimpositionofdualforma2tionwater,superimpositionofdualporosity,andidentificationoffluidflow.Comparedtoothermethods,thecrossplottingofresistivityversusporosityandrelativepermeabilityanalysisyieldmoredesiredresults.Keywords:secondtimeinterpretation;sandreservoir;Trias2sic;Taheoilfield;reservoirevaluationWangShengchun,LoggingCompany,SINOPECEastChinaCompany,YangZhou225002,ChinaApplicationofco