核磁共振岩心实验分析及流体识别应用研究

刘欣欣

(长江大学，湖北 武汉 430100)

核磁共振岩心实验分析及流体识别应用研究

刘欣欣

(长江大学，湖北 武汉 430100)

核磁共振测井主要依据标准T2谱、差谱或移谱上的流体分布差异识别流体类型，但T2谱分布受多种因素影响，多解性较强。以HBG地区和GK地区油田储层为例，通过地面岩样和油样的核磁共振实验，全面归纳出不同物性、不同黏度原油的T2谱分布特征，基于这些特征进行储层流体识别。实际试油结果表明，提高了流体识别符合率，取得了良好的应用效果。

核磁共振测井；岩心实验；构建水谱法；流体识别

0 前 言

核磁共振测井提供的孔隙度、孔径分布、束缚水含量和渗透率等储层和流体参数受岩性影响较小，在解决复杂孔隙结构储层评价方面发挥了重要的作用[1]。对于流体类型识别，目前仍以基于标准T2谱、差谱或移谱的一维核磁共振测井技术为主[2]。根据孔隙流体弛豫机制，T2谱分布受储层孔隙结构、流体类型、原油黏度、采集参数等多种因素影响，尽管蕴藏丰富有用的信息，但多解性强，需要较高的应用经验和技巧[3]。为提高实际应用效果，针对具体油田进行全面的地面岩样核磁共振实验是必不可少的[4-5]。本文以HBG地区和GK地区油田储层为例，重点研究核磁共振流体识别技术的适用性和应用效果。由地面岩样和油样的核磁共振实验结果果分析归纳出不同物性、不同黏度原油的T2谱分布特征，在资料解释时利用这些特征进行流体识别。实际应用表明，提高了核磁共振资料流体识别的准确性，取得了良好的应用效果。

1 岩心地面核磁共振实验分析

孔隙中的流体与自由流体的核磁共振弛豫特性存在明显差异，使用CPMG脉冲序列获得孔隙流体弛豫时间T2，是自由弛豫、表面弛豫和扩散弛豫这3种弛豫机制的综合贡献[1,6]，可以表示为：

式中，T2为横向弛豫时间；T2B为横向自由弛豫；为横向表面弛豫率；S/V为岩比表面积；D为扩散系数；G为磁场强度；TE为回波间隔；为旋磁比。自由弛豫由流体固有的物理和化学特性决定，表面弛豫主要与孔径大小分布有关，扩散弛豫与回波间隔和流体扩散系数有关。因此，油、气、水在标准T2谱、差谱和移谱上呈现出的不同特征主要受孔隙结构、流体黏度、测量参数等多种因素的综合影响，这也是核磁共振技术能够识别流体类型的基础[7]。

选取HBG地区砂泥岩地层不同渗透率(高渗K≥500 mD、中渗10 mD≤K<500 mD、低渗K<10 mD)的11个岩样、不同黏度的原油油样9个，并设置不同的等待时间TW和和回波间隔TE各4种，进行地面T2标准谱、差谱和移谱测量。

通过分析实验结果，标准T2谱、差谱和移谱识别油水的能力各不相同，总的来说对于HBG地区，移谱的应用范围更广、应用效果更好，分析如下：

1) 随着原油粘度的增大，T2谱逐渐往左偏离，而且谱形分布变窄。油质越轻，T2谱分布越偏右，长T2组分越发育，T2谱有明显的拖曳；对于稠油，T2谱分布较窄，峰值偏左，位置与束缚流体基本重叠。

2) 对于高渗透率岩样，轻质油T2谱表现为双峰特征，峰值高，位置偏右；随着油质变重，峰值降低，位置左移，形态由双峰变为单峰。

3) 对于高渗透率岩样中的轻质油和水，标准T2谱区分流体类型效果不明显；差谱区分流体类型时，短等待时间需要设置在2 s以上；移谱识别流体类型效果明显，长回波间隔T2谱上油峰位置相对水峰靠右。

4) 对于中等渗透率岩样中的轻质油和水，标准T2谱、差谱区分流体类型效果不明显；移谱识别流体类型效果明显，长回波间隔T2谱上油峰位置相对水峰靠右。

5) 对于中等渗透率岩样中的稠油和水，标准T2谱上稠油信号明显位置靠前，移谱上水表现为前移，稠油基本不动或后移，此外稠油差谱信号不明显。

6) 对于低渗透率岩样中的轻质油和水，标准T2谱上轻质油位置相对靠后；差谱上有明显差谱信息；移谱上水表现为前移，轻质油信号变化不明显。

7) 对于低渗透率岩样中的中等粘度油和水，原油信号在1 s以内基本上完全恢复，利用差谱识别中等粘度油失效；在不同回波间隔移谱上，水信号有前移的趋势，中等粘度油信号基本不动或后移，可以考虑利用移谱识别中等粘度原油。

8) 对于低渗透率岩样中的稠油和水，其信号在1 s以内基本上完全恢复，利用差谱识别稠油失效；和水相比，稠油信号在标准T2谱上、不同回波间隔移谱上均表现为靠前，因此难以区分油层与干层。

2 应用效果分析

HBG地区和GK地区主要采用MRIL-Prime仪器进行核磁共振测井，将上述实验获得的T2谱分布特征应用于实际资料解释，提高了流体识别准确率，取得了良好的应用效果。

2.1 HBG地区

本区砂泥岩油藏23口井77个试油层统计分析表明，核磁资料识别流体性质具有很好的适用性，符合率达到85%。与实验结果一致，在采用合理的测量模式下，移谱在流体识别方面效果优于差谱。由于核磁仪器探测深度浅，受泥浆侵入影响，个别轻质油层核磁差谱和移谱指示特征不明显。此外，核磁共振对于稠油层的识别难度比较大。

核磁共振资料生物灰岩储层评价中也见到了很好应用效果。如G井第24、30、32号层为生物灰岩储层，根据常规电阻率和孔隙度曲线解释为油水同层，但核磁移谱特征反映具有明显的水层特征，试油结果证实为水层。

2.2 GK地区

本区储层物性好，为中高孔—中高渗储层，以油层为主，同时存在高饱和度气层和低阻气层，建立了利用差谱、移谱移谱流体的解释图版和解释标准(见图1和表1)，提高了核磁测井资料识别流体的准确性。

利用差谱法能够较好地对气层进行识别，油气层差谱信号强，信号偏左；气层差谱信号强，但信号位置偏左。储层物性对差谱信号强弱也有影响，储层物性变差，差谱信号减弱。移谱在油气层识别中也见到了一定的指示，气层谱形向左移动明显，谱峰偏左，谱形分布偏左，长T2组分不发育；油气层谱形向左移动较气层慢，谱峰偏左，与气层基本一致，但是谱形分布宽，有长T2组分发育；储层物性变差，谱形移动较慢，谱峰偏左，短T2组分发育。储层含水，T2谱移动较气层明显，谱形收缩迅速，分布集中，长T2组分不发育。

图1 GK地区核磁共振测井流体识别图版

表1 GK地区核磁共振测井识别油气层评价标准

3 结 论

1)T2谱分布受孔隙结构、流体类型、油质和测量参数的影响，实验表明，总的来说移谱应用范围更广、应用效果更好，在不同品质(低渗～高渗)岩样中区分不同粘度(轻质到中等粘度)原油和水基本都有效果；差谱只是在区分轻质油和水时相对有效；利用标准T2谱区分油水效果不明显；稠油层的识别较为困难，只在标准T2谱和移谱上有所指示。

2) 通过实验全面了解核磁T2谱的分布特征后，应用于HBG地区和GK地区实际的核磁资料解释，试油结果对比表明，提高了解释符合率。

[1] 肖立志. 核磁共振测井原理与应用[M]. 北京：石油工业出版社，2007.

[2] 李鹏举, 张智鹏, 姜大鹏, 等. 核磁共振测井流体识别方法综述[J]. 测井技术, 2011, 35(5): 396-401.

[3] 邵维志, 贵兴海, 郝丽萍, 等. 浅析核磁共振测井在储层流体性质识别方面的局限性[J]. 测井技术, 2014, 38(6)：684-689.

[4] 邵维志. 核磁共振移谱差谱法影响因素实验分析[J]. 测井技术，2003，27(6)：502-507.

[5] 赵辉等. 碳酸盐岩岩样核磁共振实验特征分析[J]. 测井技术，2011，35(2)：117-121.

[6] 邓克俊. 核磁共振测井理论及应用[M]. 东营：中国石油大学出版社，2010.

[7] 李万山, 陈清礼, 张双源, 等. 大地电磁测深法勘探深层页岩气的数值模拟分析[J]. 中国锰业, 2016, 34(4)：40-43.

NMR Core Analysis and Its Application to Fluid-Typing

LIU Xingxing

(YangtzeUniversity，Wuhan，Hubei430100，China)

Fluid typing using NMR logging could be made mainly with standard T2spectrum, difference spectrum or shift spectrum whose distribution are affected by many factors such as pore structure, fluid type, oil viscosity and measuring parameters (TW and TE), and hence it is difficult to be analyzed . For reservoirs in GK oilfield, T2distribution characteristics for different quality and different oil viscosity was dervied from comprehensive core analysis. These experimental results were used to investigate the reserovir fluid property. The well testing results proved that the accuracy of fluid identification was improved accordingly.

NMR logging; Core analysis; Built water-spectrum; Fluid typing

2017-02-23

刘欣欣(1991-)，女，河北廊坊人，在读硕士研究生，研究方向：测井解释，手机：13437295595，E-mail：lxinxin312@163.com.

P618.2

B

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.02.021