中基性火山岩顺磁物质对核磁共振孔隙度的影响分析

李晓峰，李庆峰，董丽欣

（大庆钻探工程公司测井公司，黑龙江 大庆163412）

0 引 言

核磁共振测井能够直接获得储层孔隙度和渗透率，定性反映储层孔隙结构［1－4］，如果岩石骨架中存在诸如锰、铁等顺磁性物质，将对核磁共振测井响应信号产生极为重要的影响［5－6］，核磁共振仪器不仅检测不到完整的孔隙流体信号，导致核磁共振孔隙度较小，而且进一步反演计算的核磁共振T2谱也不能准确反映储层孔径分布，计算的可动流体T2截止值及核磁共振渗透率等重要参数也具有较大误差。因此，获取比较准确的核磁共振孔隙度是核磁共振测井技术成功应用的前提之一，针对特殊岩性储层，开展室内核磁共振岩样分析实验，不仅能够很好地指导核磁共振测井技术的应用，而且对于核磁共振技术本身的发展也具有一定的促进作用［7－10］。

由于中基性火山岩铁镁矿物等铁磁矿物的含量较高，核磁共振测井在中基性火山岩中的应用受到了限制。为提高核磁共振测井在中基性火山岩中的应用效果，本文通过实验室CT扫描与核磁共振T2谱的分布特征对比分析确定了中基性火山岩基质的顺磁物质（铁）对核磁共振孔隙度的影响程度，同时给出了核磁共振孔隙度对于不同顺磁物质（铁）含量的校正公式。

1 中基性火山岩顺磁物质（铁）对核磁共振测井的影响

挑选具有代表性的4种岩性6块全直径岩心，进行CT扫描实验，从实验室确定的不同岩性岩心CT扫描实验结果与对应的核磁共振T2谱的分布特征对比中可以看出，酸性岩、中性岩反映的储层孔隙特征一致（见图1～图4）。中基性岩到基性岩，随着岩石中铁元素的含量逐渐增加，核磁共振测量T2谱有移谱现象，CT扫描结果反映储层的孔隙结构略大一些。

为进一步研究顺磁物质（铁）对核磁共振测井影响的规律，制备了7块顺磁物质（铁）含量不同的人造砂岩（见表1）。将岩心经过清洗、烘干并饱和水后，测量核磁共振孔隙度。图5给出了7块岩心的核磁共振孔隙度与常规气测孔隙度的对比。可以看出随岩样中顺磁物质（铁）含量的逐渐增加，核磁共振孔隙度呈明显的减小趋势，核磁共振孔隙度与常规气测井孔隙度之间的偏差越来越大，当顺磁物质（铁）的含量达到6%时，测得的核磁共振孔隙度基本为0。顺磁物质（铁）的存在一方面使得横向表面弛豫强度ρ2增大，另一方面造成岩石颗粒与孔隙流体之间磁化率有很大的差异，产生内部磁场梯度（G），这2种情况都会减小地层孔隙流体的横向弛豫时间T2。其结果是一些具有短T2的组分衰减很快，由于核磁共振测井仪器等待时间的限制，探测不到这部分信号，造成核磁共振测井孔隙度减小。

图1 酸性岩CT扫描与核磁共振实验结果对比图

图2 中性岩CT扫描与核磁共振实验结果对比图

图3 中基性岩CT扫描与核磁共振实验结果对比图

图4 基性岩CT扫描与核磁共振实验结果对比图

表1 含顺磁物质的人造砂岩岩心物性参数

图5 常规孔隙度与核磁共振孔隙度对比图

2 中基性火山岩顺磁物质（铁）影响校正

为校正中基性火山岩顺磁物质（铁）的影响，将顺磁物质（铁）含量已知的中基性火山岩7口井岩心样品经过清洗、烘干并饱和水后，测量核磁共振孔隙度与常规称重法孔隙度。通过研究发现孔隙度差值（岩心孔隙度与核磁共振孔隙度差值）与铁含量之间具有良好的相关性（见图6）。建立了顺磁物质（铁）含量与核磁共振孔隙度减少的校正公式。利用该校正公式以及CT扫描结果对核磁共振测井资料进行校正，使得利用核磁共振测井资料能够较为准确地确定中基性火山岩储层孔隙度及孔隙结构特征。校正公式为

式中，φa为校正后核磁共振孔隙度；φb为核磁共振测井孔隙度；WFe为地层铁含量。

图6 孔隙度差值与铁含量关系图

3 应用情况

在徐家围子深层达深3井对式（1）进行应用验证。图7为达深3井核磁共振校正孔隙度与岩心分析孔隙度对比图。该井3 238.0～3 253.0m段岩性为玄武岩，ECS测井成果显示铁含量为0.092～0.115，核磁共振测井孔隙度在0.01%～5.56%，经过校正后，核磁共振孔隙度在9.56%～16.35%。

3 310.0 ～3 320.0m段岩性为安山质火山角砾岩，ECS测井成果显示铁含量为0.032～0.044，核磁共振测井孔隙度在12.10%～18.50%，经过校正后，核磁共振孔隙度在15.70%～22.73%。

达深3井岩心分析孔隙度与核磁共振孔隙度对比图见图8，岩心分析孔隙度与核磁共振校正孔隙度对比图见图9，误差统计见表2。统计结果显示核磁共振校正孔隙度与岩心分析孔隙度平均绝对误差为1.67%，应用效果良好。通过式（1）对中基性火山岩核磁共振孔隙度进行校正，能够提高应用核磁共振计算储层孔隙度的精度。

图7 达深3井核磁共振校正孔隙度与岩心分析孔隙度对比图

图8 达深3井岩心分析孔隙度与核磁共振孔隙度对比图

图9 达深3井岩心分析孔隙度与核磁共振校正孔隙度对比图

4 结 论

（1）从中基性岩到基性岩，随着岩石中铁元素的含量逐渐增加，核磁共振测量T2谱有移谱现象。

（2）人造岩心随岩样中顺磁物质（铁）含量的逐渐增加，核磁共振孔隙度呈明显的减小趋势，核磁共振孔隙度与常规气测孔隙度之间的偏差越来越大，当顺磁物质（铁）的含量达到6%时，测得的核磁共振孔隙度基本为0。

表2 岩心分析孔隙度与核磁共振校正孔隙度误差统计表

（3）通过岩心实验，建立了消除顺磁物质对核磁共振测井孔隙度的影响方法，从而提高求取孔隙度的精度。

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