核磁共振岩心实验研究储层孔隙结构

1、第31卷第2期2008年4月文章编号:167128585(2008)0220129204勘探地球物理进展ProgressinExplorationGeophysicsVol.31,No.2Apr.,2008核磁共振岩心实验研究储层孔隙结构李艳1,范宜仁1,邓少贵1,刘兵开2(1.中国石油大学(华东)地球资源与信息学院,山东东营257061;2.中国石化集团胜利石油管理局测井公司,山东东营257096)摘要:核磁共振技术的应用,不仅能够提供准确的储层参数,还为测井解释研究孔隙结构提供了一种有效的方法。以商×井岩心实验分析为基础,深入探讨了从核磁共振T2分布转换毛管压力曲线的线性方法和非

2、线性方法,优选出适合本地区的方法,并从转换后的毛管压力曲线中提取了孔喉半径均值、孔喉半径中值、分选系数等孔隙结构特征参数。对照压汞测量结果,发现两者吻合较好。不仅验证了构造方法的适用性,也说明了利用核磁共振T2分布定量分析研究孔隙结构的有效性。关键词:核磁共振;毛管压力;孔隙结构中图分类号:P313;P318文献标识码:A核磁共振T2分布与孔隙结构直接相关,因此可以利用T2分布来构建毛管压力曲线13。与传统的毛管压力测量相比,核磁共振实验测量具有快速、无损害等特点,核磁共振测井更可以在井中获得连续的地层信息。因此,从T2:测试温度为30,回波间隔为,等待时间为10s,回波数为2048,扫描次数

3、为1024。对长庆60块低渗透储层岩心进行核磁共振实验,测量饱和与离心后的T2谱分布。在对商×井的18块岩心进行了核磁共振实验研究和毛管压力分析的基础上,探讨了两者之间基于线性方法与非线性方法的转换关系,开展了孔隙结构参数的定量分析研究。大得多,即T2BµT2。因此,式)忽略,即V(2),则S/V=/rc;如果假设喉道是由理想的圆柱体组成的,则S/V=2/rc,其中:rc为毛管半径,单位为m。如果我们再假设孔隙半径与喉道半径成正比,则式(2)可改写为T22rc(3)式中的Fs姑且称之为孔隙形状因子,对球形孔隙,Fs=3;对柱状喉道,Fs=2。由式(3)可看出,孔隙半径与T2

4、值成正比。由物理学可知,毛管压力与毛管孔径之间的关系为:pc=rc1毛管压力曲线转换原理和方法1.1基于线性方法的转换(4)由核磁共振弛豫机制可知,在均匀磁场中测量的横向弛豫时间T2为:T2=式中:pc为毛管压力,单位为MPa;为流体界面张力;为润湿接触角。对汞来说,=49.44N/cm2,=-140°,代入式(4),略去负号,则有pc=T2B+2V(1)rc(5)式中:T2B为流体的体积(自由)弛豫时间,单位为ms;S为孔隙表面积;V为孔隙体积;2为岩石横向表面弛豫率,单位为m/ms;表面。T2B的数值通常在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,硕士在读,主要从事岩石物理实第一作者简介:李艳(1981验研究工作。130勘探地球物理进展第31卷于是,pc=CT2(7)2转换结果及分析对商×井18块岩心核磁共振实验得到的T2分布,分别利用上述两种分析方法进行线性和非线性转换,并结合压汞资料,比较两种方法在该研究区块的适用性。图1和图2分别为01号岩心数据分析研究结果。其中,图1对比了3条毛管压力曲线,带点实线表示压汞毛管压力曲线;实线代表利用非线性方法构造的毛管压力曲线;虚线代表利用线性方法转化的毛管压力曲线。从图中可以直观

6、地看出,利用非线性方法构造的毛管压力曲线与压汞毛管压力曲线更接近,说明采用该方法能更有效地将T2分布转换成毛管压力曲线。图2显示了孔喉半径分布。另外,利用非线性方法进行转换式中:C为转换系数。目前各种利用T2分布评价毛管压力曲线的方法大都是基于式(7)进行的一种线性转换。Ya2kov、运华云、刘堂宴等均对这种转换进行了探索57,转换得到的核磁共振毛管压力曲线与压汞实测毛管压力曲线相比有一定差异。1.2基于非线性方法的转换鉴于线性方式转换效果不理想,何雨丹等人提出了构造毛管压力曲线的新方法8。该方法的理论基础与线性转换法的不同之处主要在于比表面与孔隙结构的关系上。由式(2)可以看出,观测的弛豫时

7、间T2和孔隙空间大小及形状有关。比表面与孔隙结构有关,对可以简化成球状孔隙和柱状管道的孔隙结构,其比表面与孔径成线性关系,如式(3)所示。而实际地层中孔隙结构很复杂,系,可以表示为)(8)由式(8)T2=2fpc(9)于是,T2分布与毛管压力之间的关系可用以下函数来表示:pc=gT2(10)式中:g为一个函数。通过大量实验结果的分析研究,何雨丹等提出T2分布与孔径之间不是线性关系,而是幂函数关系。故考虑用幂函数对T2分布构造毛管压力曲线:pc=m图1曲线转换对比T2n(11)式中:m,n为转换参数。实验结果分析表明,基于该方法构造的毛管压力曲线更可靠,精度明显提高。在式(11)中:令n=1时,

8、则与式(7)相同,可以认为何雨丹提出的幂函数法是线性法的一种改进,即式(7)是式(11)的一种特例。下面对商×井18块岩心测量数据,应用两种转换方法进行对比研究。图2孔喉半径分布第2期李艳等1核磁共振岩心实验研究储层孔隙结构131时,由于不同岩心的物性和孔隙结构不同,其转换系数也有所不同。统计结果显示,本区块的转换系数m为534,平均为17.79,n为0.52430.9945,平均为0.7637。下面将进一步对孔隙结构特征进行定量分析。数。对商×井18块岩心的两条毛管压力曲线进行处理,一条是经过非线性方法转换的核磁毛管压力曲线;一条是实测的压汞毛管压力曲线。提取表征孔隙结构

9、的5种特征参数进行对比(图3),分析核磁共振实验研究孔隙结构的合理性。3.1孔喉半径均值Ra3孔隙结构的定量分析根据毛管压力曲线可以提取孔隙结构特征参孔喉半径均值是表征孔喉大小的加权平均值,其值越大,表明岩石孔隙结构越好;反之越差(图3a)。计算点基本上落在对角线上,吻合很好。图35种参数对比结果a孔喉半径均值;b孔喉半径中值;c孔喉分选取系数;d孔喉歪度;e孔喉峰度3.2孔喉半径中值Rm孔喉半径中值反映孔喉大小,是含汞饱和度为50%时所对应的孔隙喉道半径值,可度量孔喉大小分布趋势。该值可以直接由拟合曲线获得,图3b显示了对比结果,计算效果较好。3.3分选系数分选系数反映孔喉大小的均匀程度,越

10、小,孔喉大小越均匀,分选性越好。本文使用P84与P16百分点之间的差计算分选系数,对比结果显示,核磁共振计算值与压汞计算值很接近(图3c)。3.4歪度Sk歪度是孔喉大小分布曲线偏于粗、细孔径的程度,偏于粗孔径称为粗歪度,偏于细孔径称为细歪度。对于储层来说,当Sk=0时为对称分布,Sk>0时为粗歪度(正偏态),Sk<0时为细歪度(负歪度)(图3d)。核磁共振计算值与压汞计算值成很好的132勘探地球物理进展第31卷线性关系,基本落在对角线上,个别偏离比较大。3.5峰度Kp峰度用来量度孔喉分布曲线的陡峭程度,即量度分布曲线两个尾部(粗尾和细尾)孔喉直径展幅与中央展幅的比值。当分布曲线为正

11、态分布时,Kp=1.0;为平峰或双峰曲线时,Kp<0.6;为尖峰选系数、歪度和峰度间具有很好的相关性。因此,核磁共振岩心实验可用于定量分析孔隙结构。4)与压汞毛管压力测量相比,核磁共振测量具有快速、无损害、效果好等特点,因此,可以使用核磁共振实验测量法取代压汞法研究孔隙结构。5)分别从核磁共振与压汞数据提取的孔隙结构特征参数具有良好的吻合性,进一步验证了非线性方法构造毛管压力曲线的适用性。6)转换系数具有地区经验性,不同物性、不同孔隙结构的岩样对应不同的转换系数。另外,由于此次实验只研究了少量低渗透性砂岩储层岩石,转换系数也只提出一个范围,因此还需对大量不同岩性、物性和孔隙结构的岩石进行

12、更深入的实验研究。参考文献1肖立志.M.北京:科学出版社2高敏,曲线时,Kp=1.53.0(图3e)。核磁共振计算值与压汞计算值总体吻合较好,个别存在偏差。根据实验测量得到的数据,分别从核磁共振毛管压力曲线和压汞毛管压力曲线提取特征参数,并进行对比。可以看出核磁共振计算值与压汞计算值成很好的线性关系,基本落在对角线上,两者吻合度很好。歪度与峰度的计算值吻合度较其他的差些,这主要是由于误差传播造成的。因此,可以根据核磁共振实验定量分析孔隙结构。另外,特征参数由毛管压力曲线获得,核磁共振计算值与压汞计算值间具有较好的吻合效果,也证实了在本研究区块使用非线性方法构造毛管压力曲线的准确性。(3):18

13、8193,.J.勘探地球4结论1),25(4):2126.测井新技术应用M.北京:石油工业出版社,1998.1232655YakovV,WinLS.Apracticalapproachtoobtainpri2marydrainagecapillarypressurecurvesfromNMRcoreandlogdataJ.Petrophysics,2001,42(4):3343436运华云,赵文杰,刘兵开,等.利用T2分布进行岩石孔实验研究,管压力曲线,采用非线性方法可以更有效地利用核磁共振T2分布构造毛管压力曲线。2)核磁共振T2分布与压汞毛管压力曲线得到的孔喉半径都真实地反映了岩石的孔隙结

14、构,研究结果具有一致性。3)定量分析孔隙结构,从毛管压力曲线提取特征参数,对比核磁共振与压汞的计算值,发现从两者计算得到的孔喉半径均值、孔喉半径中值、分隙结构研究J.测井技术,2002,26(1):18217刘堂宴,王绍民,傅容珊,等.核磁共振谱的岩石孔喉结构分析J.石油地球物理勘探,2003,38(3):3283338何雨丹,毛志强,肖立志,等.利用核磁共振T2分布构造毛管压力曲线的新方法J.吉林大学学报(地球科学版),2005,35(2):177181(编辑:任鹏)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