用核磁共振测井资料评价储层的孔隙结构

1、用核磁共振测井资料评价储层的孔隙结构高敏安秀荣祗淑华李振芩彭跃高鑫于佩洲(华北油田测井公司)(华北油田研究院)摘要高敏 , 安秀荣 , 祗淑华 , 高鑫等 . 用核磁共振测井资料评价储层的孔隙结构 . 测井技术 ,2000 ,24( 3) :188193核磁共振测井作为一种全新的测井方法可以直观而准确地提供储层的有效孔隙度 、渗透率 、束缚水饱和度等参数 , 而且能够通过 t2cutoff 值区分可动流体体积和毛管束缚流体体积 ,进而深入地反映储层的孔隙结构 。本研究以半渗透隔板 的毛管压力资料为基础 ,建立了核磁共振测井中的 t2 几何平均值与孔隙结构参数之间的关系 ,并建立了应用核磁共振

2、测井资料确定储层微观孔隙结构参数的方法 。研究表明 : t2 分布与孔隙结构密切相关 ,而且能反映储层的孔隙结构 。 同时以岩心分析资料为基础 ,核磁共振测井资料为中介 ,利用常规测井计算的渗透率和孔隙度的比值与孔隙结构参数建 立了关系 ,对于指导生产具有重要的意义 。主题词 : 核磁共振测井孔隙结构毛管压力参数渗透率abstractgao min , an xiurong , zhi shuihua , et al . evaluating porous structure of reservoir with m ril da2ta . wl t , 2000 , 24( 3) : 188

3、- 193as a new well logging technology , mril (magnetic resonance imaging logging) can not only provide effective porosity , permeability , irreducible water saturation and other parameters , but also distinguish movable fluid volume from irreducible one with t2 cutoff , with which we are able to dee

4、ply study porous structure . based on capillary pressure data from semi2permeable clapboard , relationship between t2 geometric average value and porous structure parameters can be obtained , and also a method to determine porous structure parameters be found by using mril data . our research shows

5、that t2 distribution spectrum is closely related to porous structure . meanwhile ,according to core analysis data and mril data , we finally give the relation between ratio of permeability to porosity from con2ventional curves and porous structure parameters , which is very important in production.p

6、arame2subject terms : nuclear magnetic resonance loggingporous structurecapillary pressureterpermeability引言岩心毛管压力资料和核磁共振室内测量资料对比利用核磁共振测井不仅能得到地层的孔隙度 、渗 透率 、束缚水饱和度 ,而且能通过 t2cutoff 值区分可动流 体体积和毛管束缚流体体积 ,进而深入地反映地层孔 隙结构 。图 1 为岩心毛管压力资料与其对应的室内核磁共 振 t2 分布 。由图 1 对比分析 ,可看出 t2 分布所呈现的 峰的位置与孔喉分布相一致 。由此表明 , t2 分布和

7、孔华北油田测井公司已在 14 口井中进行了核磁共振测井 。根据核磁共振测井的测量原理可知 ,核磁共 振测井可以评价孔隙的微观结构 ,进而进行储层特征 及孔隙结构的研究 。在本研究中 ,通过岩心毛管压力 资料和对应的核磁共振室内及实际测量资料 ,建立了 应用核磁共振测井资料确定储层微观孔隙结构参数的方法 。隙结构之间存在很好的对应关系 。据为 za 和 ze 两口井 22 块样品 。从图 3 上看 ,随喉径均值增大 t2 几何平均值也相应增大 。 t2 几何平均值 与喉径均值二者之间的关系为核磁共振测井资料与岩心毛管压力资料对比图 2 是 t2 分布与压汞曲线的对比图 。通过对核 磁共振测井结果

8、与岩心毛管压力资料的对比 ,发现 t2 分布图可以反映储层的孔隙结构 。图 2a 、2b 分别为 zb 井 35 层孔隙半径及核磁 t2分布图 。由压汞法提供的孔喉半径 r 为 1 . 357 6 m , 孔隙半径分布图显示单峰特征 , r 小于 0 . 063 m 的孔 隙占 44 . 1 % ,说明本层孔隙以小孔为主 ; t2 分布图左 峰明显 ,与压汞资料相吻合 。根据以上分析看出 , t2 分布图对反映孔隙结构具有独特的优势 ,可以定性评价储层特性 。但由于其受 油气含量及油质轻重的影响 ,分布会发生变化 ,所以不 能把它作为判断储层特性的唯一依据 ,只有将其与常 规测井处理结果及岩心

9、资料综合分析 ,才能得到较为 准确的结果 。0. 0431 t喉径均值 rm = 0 . 8752 e22相关系数 s = 0. 88462 .t2 几何平均值与分选系数关系t2 几何平均值与分选系数关系如图 4 所示 ,采用的数据为 za 和 ze 两口井的 22 块样品 。从图 4 上看 , 随分选系数的增大 , t2 几何平均值呈递增趋势 。图 4 和图 3 有相似之处 ,这是由于分选系数和喉径均值都 能反映地层喉道大小和分选程度 。t2 几何平均值与分选系数关系为0. 0484 t分选系数 = 1 . 6006e相关系数 s 2 = 0. 895223 .t2 几何平均值与均质系数关系

10、图 5 是 za 和 ze 两口井 22 块样品的 t2 几何平均 值与均质系数关系图 ,随均质系数增大 t2 几何平均值 亦增大 ,但与图 3 和图 4 相比 ,相关性稍差 。t2 几何平均值与均质系数的关系为均质系数 = 0 . 0074 t2 + 0 . 4205t2 分布与孔隙结构参数之间的关系2相关系数 s = 0. 5386图 6 、图 7 是 za 和 ze 两口井 22 块样品的 t2 几1 . t2 几何平均值与喉径均值关系图 3 为 t2 几何平均值与喉径均值关系图 ,所用数图 1a 双峰孔隙结构图 2a 单峰 t2 分布图图 1 b 双峰 t2 分布图 2b 单峰孔隙结构

11、何平均值与排驱压力和中值压力关系图 ,其相互关系为 : t2 几何平均值越大 ,对应的排驱压力和中值压力 越小 ; t2 几何平均值越小对应的排驱压力和中值压力 越大 。t2 几何平均值与排驱压力的关系为5 .t2 几何平均值与渗孔比关系渗孔比 ( k/ ) 1/ 2 表示的是宏观孔隙结构 , 其中 k 为岩心分析渗透率 , 为岩心分析孔隙度 。图 9 表明 , t2 几何平均值和渗孔比之间也存在着很好的相关性 , t2 几何平均值越大 , 对应的渗孔比越大 。排驱压力 pc = 0 . 0866e - 0. 0337 t2t 几何平均值和渗孔比之间的关系为2相关系数 s 2 = 0. 689

12、t2 几何平均值与中值压力的关系为渗孔比 ( k/ ) 1/ 2 = 2. 788 7 e - 0. 084 1 t2相关系数 s 2 = 0. 9178中值压力 p50 = 2 . 7887e - 0. 0841 t图 3 至图 9 表明 , t 几何平均值与岩心半渗透隔22相关系数 s 2 = 0. 91784 . t2 几何平均值与束缚水饱和度关系图 8 是 za 和 ze 两口井 22 块样品的束缚水饱和 度与 t2 几何平均值的关系图 。其中束缚水饱和度为半渗透隔板分析毛管压力曲线求取 。由图 8 可以看 出 , t2 几何平均值和束缚水饱和度之间有很好的相关 关系 ,表现为 :随

13、t2 几何平均值的增大对应的束缚水 饱和度呈指数关系递减 。束缚水饱和度与 t2 几何平均值的关系为板分析的喉径均值 、分选系数 、均质系数 、排驱压力 、中值压力 、束缚水饱和度 、渗孔比等参数之间都存在明显 的相关关系 ; 核磁共振测井能反映储层孔隙结构 。据 此 , 如果有核磁测井资料 , 完全能够利用 t2 分布得到 上述能反映孔隙结构的各个参数 , 并由此完善和改进 常规测井解释方法 , 为更好地判断油水层和产能提供 可靠的地层孔隙结构依据 。同时 , 利用 t2 分布曲线与毛管压力曲线的对应关 系 , 还可粗略估算同一孔隙系统下不同孔径所占的比 例 。图 10 为相应结果的图形显示

14、 ; 表 1 为 za 井不同束缚水饱和度 swir = 67 . 542 e - 0. 020 5 t2岩样的计算结果 。从图 10 和表 1 可以看出当孔隙度 、s 2 = 0. 9189相关系数图 5 t2 几何平均值与均质系数关系图图 3t2 几何平均值与喉径均值关系图图 4t2 几何平均值与分选系数关系图图 6 t2 几何平均值与排驱压力关系图图 8 t2 几何平均值与束缚水饱和度关系图图 7 t2 几何平均值与中值压力关系图渗透率值较大 ,且岩心分析数据与核磁计算值相近时 , 估算结果与计算结果基本一致 ;当渗透率值较小 ,或岩 心分析数据与核磁计算值相差较大时 ,估算结果与计 算

15、结果有一定的误差 。但整体分析认为 ,对于孔隙系 统中大小孔径的分布仍能给出有价值的结果 。图 9 t2 几何平均值与渗孔比关系图渗透率孔隙度比值与孔隙结构的关系1. 渗透率 、孔隙度比值与孔喉半径均值的关系图 11 为 za 和 ze 两口井 22 块样品岩心分析所得 的渗透率孔隙度比值 k/ 与 rm 关系图 。从图 11 看 , 随着 rm 增大 , k/ 值也相应增大 。其相关关系为孔喉半径均值 rm = 0 . 2014 ( k/ ) 0. 4866相关系数 s2 = 0 . 9208图 12 为 k/ 与不同孔径孔隙所占比例 a 的关系 图 。从图上看出 k/ 与 a1 、a2 a

16、 n 之间相关性较好 , 各相关关系分别为a ( rm 0. 63) = 80. 098 ( k/ ) - 0. 1379a ( rm 1. 00) = 90 . 595 ( k/ ) - 0. 1356a ( rm 2. 50) = 107. 95 ( k/ ) - 0. 7965s 2 = 0. 7964s 2 = 0. 8077s 2 = 0. 7965s 2 = 0. 9158a ( r 10. 0) = 92 . 575 e - 0. 0002 ( k/ )m利用上述公式计算的不同孔径孔隙所占比例 a值与半渗透隔板法测定的不同孔径孔隙所占比例 a之间误差较小 , 二者交会图见图 13

17、 。2 . 渗透率孔隙度比值与排驱压力 、中值压力之间 的关系图 14 、图 15 分别为 za 和 ze 两口井 22 块样品的渗透率孔隙度比值与中值压力 、排驱压力之间的关jsa ( rm 0. 10) = 66 . 945 ( k/ ) - 0. 2519a ( rm 0. 40) = 71 . 038 ( k/ ) - 0. 1381s 2 = 0. 8264s 2 = 0. 7793表 1 za 井不同岩样的计算结果岩心分析与核磁计算结果对比深度m岩心分析 核磁计算 r 0. 63m r 6. 3m r 16m 岩心核磁岩心核磁岩心核磁kk2319. 002321. 402322.

18、022322. 582360. 3917. 919. 820. 621. 218. 227429538541537. 318. 1619. 1520. 220. 616. 2302. 2395. 8464. 9794. 8139. 432. 029. 027. 730. 645. 631. 523. 927. 629. 149. 155. 452. 351. 050. 591. 555. 443. 447. 053. 170. 678. 083. 876. 172. 392. 881. 379. 678. 777. 885. 4 2623. 70 11. 9 1 . 82 10. 8 1 .

19、425 68. 1 84. 2 93. 1 92. 4 94 . 2 95 . 1 图 10 核磁计算结果与毛管压力资料计算结果对比图图 11 k/ 与孔喉半径均值 rm 关系图图 12 k/ 与不同孔径孔隙所占比例 a 的关系图系图 , 图中可以看出 k/ 越大 , 对应的排驱压力 、中值压力越小 ; k/ 越小 , 对应的排驱压力 、中值压力 越大 。渗透率孔隙度比值与中值压力的关系为 中值压力 p50 = 1. 614 6 ( k/ ) - 0. 5786相关系数 s 2 = 0. 8267k/ 排驱压力的关系为 排驱压力 pc = 0. 15 ( k/ ) - 0. 38相关系数 s

20、2 = 0. 85从以上图形可以看出 k/ 值与孔隙结构参数之间具有较好的相关性 。因此 , 如果已知储层的孔隙度 、渗透率 , 就可利用它们的比值估算该层的孔隙结构参数 , 进而对储层的孔隙特性进行评价 。结论华北油田测井公司在局内勘探开发领域已先后测取了 14 口井的核磁共振资料 , 在核磁共振资料的应用 方面取得了一些成功的经验 , 并通过一定数量的半渗图 13公式计算的 a 值与半渗透隔板法测定值之间的关系图图 14 k/ 与中值压力的关系图图 15 k/ 与排驱压力的关系图透隔板的毛管压力资料 , 建立了 t2 几何平均值与孔隙结构参数之间的关系 , 确定了 t2 分布 ( 谱) 定

21、性 、半定 量评价储层孔隙结构的方法 。同时 , 以岩心分析资料为基础 , 核磁共振测井资料为中介 , 利用常规测井计算 的渗透率和孔隙度的比值与孔隙结构参数建立了关 系 , 拓宽了核磁共振测井资料应用范围 , 为油田的增储 上产发挥了积极的作用 。参 考 文 献季平 , 于佩洲 , 吴建锋. 冀中晋南凹陷复杂油气层岩电实验 研究曾文冲编著. 油气藏储集层测井评价技术 . 北京 :石油工业 出版社 , 1991( 修改稿收稿日期 :2000 202 228 本文编辑 高宝善)12作者简介从事油 、水井固井质量综合评价方法研究工作 。( 地址 : 黑龙江省大庆市萨尔图区丰收村生产测井研究所 邮编

22、 :163153)杜光升 讲 师 , 1968 年 生 。1990 年 毕 业 于 石 油 大 学 ( 山 东) ,1999 年获南京大学声学硕士学位 。现从事声学检测和声波测 井等研究 。(地址 :山东省东营市石油大学应用物理系 邮编 :257062)高兴军 1972 年生 ,1996 年毕业于大庆石油学院 ,获应用地球 物理硕士学位 ,目前在西安石油学院石油工程系从事科研和教 学工作 ,研究方向油藏描述及储层评价 。( 地址 : 西安电子二路西安石油学院石油工程系 邮编 :710065)教授级高 级 工 程 师 , 1933 年 生 。1952 年 自 川 北 大学电机科毕业后 ,先后在西

23、北石油管理局 、四川石油管理局 、大庆石油管理局勘探指挥部 、原石油工业部石油科学研究院 、集 团公司勘探开发科学研究院等单位从事科研工作 。历任技术 员 、副主任工程师 、高级工程师 、副所长 、中国石油学会测井专 业委员会副主任 、副总工程师 、教授级高级工程师等职 。1991 年原石油天然气总公司授予他为“石油工业有突出贡献科技专 家”称号 ,并被评 为 国 家 级 有 突 出 贡 献 专 家 , 享 受 政 府 特 殊 津 贴 。曾出版了天然气勘探中的测井技术等专著 3 部 、出版译 著 2 部 ,在国内外学术刊物发表论文 100 多篇 。谭廷栋先生因 病医治无效 ,于 2000 年

24、3 月 25 日在北京去世 ,终年 67 岁 。 黄继贞 教授级高级工程师 ,1936 年生 。1957 年毕业于北京 石油学院 ,现在西安石油勘探仪器总厂研究所从事测井仪器的 研究开发工作 。(地址 :西安石油勘探仪器总厂研究所 邮编 :710054)韩继勇 博士 ,1960 年生 。1997 年获博士学位 。现主要从事 随钻地震技术研究工作 。( 地址 : 西安石油学院石油工程系邮编 :710069)周灿灿 高级工程师 ,1962 年生 。1982 年毕业于石油大学 ( 华 东) 矿场地球物理专业 。一直从事测井资料解释 、方法研究及行政管理工作 。现任勘探开发研究院院长 。( 地址 :

25、河北唐山 中国石油冀东油田公司勘探开发研究院 邮编 : 063004 电话 :022225506365)李艳华 博士生 ,1974 年生 。1995 年毕业于江汉石油学院应 用地球物理专业 。现在石油大学 (北京) 地科系攻读博士学位 。(地址 :北京昌平石油大学博 97 邮编 :102200)高敏 工程师 ,1963 年生 。1986 年毕业于华北石油职工大 学勘探系地质专业 。现任华北石油测井公司解释计算中心副主任 。(地址 :华北石油测井公司解释计算中心 邮编 : 062552电话 :2701044)张银海 高级工程师 ,1964 年生 。1987 年毕业于西北大学物 理系 。现在江汉测井研究所声波实验室从事声波测井 、岩心分析工作 。(地址 :湖北潜江向阳江汉测井研究所 邮编 : 433123电话 :072826574901 转 2618)刘继生 工程师 ,1967 年生 。1989 年毕业于四川大学数学系 ,1996 年获吉林大学理学硕士学位 ,现为吉林大学物理系博士研 究生 。曾完成“模拟固井水泥胶结方法研究”、“固井水泥胶结 刻度井群研制”“、套管井偶极子横波测井方法研究”项目 。现王忠东196