核磁共振测井在深层砂砾岩孔隙结构及有效性评价中的应用

张晋言，刘海河，刘伟

（中国石化胜利石油管理局测井公司，山东东营257096）

核磁共振测井在深层砂砾岩孔隙结构及有效性评价中的应用

张晋言，刘海河，刘伟

（中国石化胜利石油管理局测井公司，山东东营257096）

采用孔隙度和渗透率乘积的开方作为输入参数求取转换系数，再利用最大汞饱和度可以确定核磁共振测井T2谱与压汞曲线之间的纵向转换系数（核磁共振测井T2谱积分曲线乘以最大汞饱和度），实现拟合毛细管压力曲线。连续定量求取反映储层孔喉大小、储层孔喉分选性、储层孔喉连通性的中值压力、排驱压力、最大汞饱和度、半径均值、变异系数、孔喉歪度、均值系数、岩性系数、分选系数、峰态、孔隙结构系数、标准差等18个储层微观尺度结构特征参数，在仔细甄别每个参数多种计算方法与压汞实验结果匹配效果的基础上逐一建立了相应的计算参数模型。模型提高了计算精度，还可以定量分析储层孔喉半径分布。应用储层宏观尺度参数、微观尺度参数构造储层质量综合指数可以直观有效地评价储层质量，在实际生产中获得了很好的效果。

核磁共振测井；砂砾岩；储层微观特征；孔隙结构；储层有效性；计算方法

0 引 言

东营凹陷北部陡坡带深层砂砾岩储层具有低孔隙度、低渗透率、非均质性极强、孔隙结构异常复杂的特点，导致孔隙度、渗透率、饱和度等参数不能全面反映储层产能。该类油气藏储量在胜利油区每年都在大幅增加，目前储层有效性测井评价的精度不能满足勘探需求，其中最突出的一个问题是在相同的物性和电性条件下有的储层有产能，有的没有产能，有的压裂后效果明显，有的压裂后效果不明显，致使有些储层被放弃或搁置，有些储层压裂后达不到预期效果，严重影响勘探效益。如何评价复杂储层的有效性已成为油田当前迫切需要解决的任务。储层有效性评价中考虑的因素主要是孔隙度、渗透率、饱和度、地层厚度等宏观储层参数，而对于孔喉半径、孔喉分选系数、相对渗透率等反映储层孔隙结构、储层非均质性、储层渗流特征的参数分析明显不足，同时储层有效性评价方法主要是以单因素和复合因素的交会图以及统计分析为主，缺乏对各种储层特征参数的综合分析评价。

1 储层孔隙结构特征参数定量计算方法

1.1 利用核磁共振T2谱拟合伪毛细管压力曲线

核磁共振测井T2谱与毛细管压力曲线之间具有很好的相似性［1－3］，可以通过对T2谱进行转换得到伪毛细管压力曲线。利用微分相似原理通过相关分析确定核磁共振测井T2谱与压汞曲线之间的转换系数C［4－7］。利用这种方法得到的毛细管压力曲线与压汞得到的毛细管压力曲线相比，在大孔径处两者吻合较好，在小孔径处两者相差较大，且孔喉越小相差越大，在小孔径段两者根本无法重合在一起。何雨丹等人［8］对单峰T2分布用单一幂函数构造毛细管压力曲线；对双峰T2分布，大孔径和小孔径处用不同的幂函数分段构造毛细管压力曲线。此种方法得到的毛细管压力曲线精度明显提高，与压汞实验得到的毛细管压力曲线吻合较好，但是它是利用对饱和水T2谱进行积分所得，得到的最大饱和度为100%，没有考虑到最大进汞饱和度的问题和储层含油气的情况。

核磁共振测井中T2分布反映孔隙大小的分布和所有孔隙喉道半径大小，而毛细管压力pc曲线反映孔喉大小的分布和孔喉之间的连通关系，两者是有区别的。通过横向（毛细管压力大小）的转换后二者仍然存在着很大的区别［8－10］。通过研究认为，伪毛细管压力曲线与压汞曲线在纵向（幅度）上的差别实际上是二者饱和度不同的差别。微分相似原理横向转换系数确定方法的适用条件是形同取心岩样分别进行了压汞实验测量和核磁共振实验。在无压汞测量资料的情况下，为了能够有效利用核磁共振测井T2谱定量计算毛细管压力曲线，提出一种与压汞测量资料无关的横向转换系数计算方法。经过多种尝试，最终采用孔隙度和渗透率乘积的开方作为输入参数求取转换系数C，再利用最大汞饱和度确定核磁共振测井T2谱与压汞曲线之间的纵向转换系数D（核磁共振测井T2谱积分曲线乘以最大汞饱和度），实现拟合毛细管压力曲线（见图1、图2）。该方法简单，拟合精度能够满足生产需要。

1.2 利用重构法进行核磁共振测井T2谱油气校正

油气的存在严重影响T2谱的形状，从而影响孔隙结构的计算精度。不同黏度的油气、不同的含油饱和度对T2谱形态影响不同［11］。找出油气校正方法是利用核磁共振测井资料分析储层孔隙结构必须解决的问题。

东营北带深层砂砾岩油藏主要为轻质油，T2谱束缚流体部分形状与饱和水岩样基本一致，变化部分主要为可动流体部分，表现为T2峰值右移、长T2部分幅度增加的特点。对大量岩心饱和水岩样和核磁共振测井数据的研究表明，T2几何平均值与束缚水饱和度Swi之间存在很好的相关性，计算渗透率的SDR模型和Coates模型也证实了这一点。在已知岩样Swi的基础上，可以利用Swi估算饱和水岩样的T2几何平均值。T2几何平均值与T2峰值和T2谱可动部分左边界具有较好的相关性，T2峰值指的是T2谱主峰峰值，T2谱可动部分左边界指的是核磁共振测井T2截止值的位置，T2谱的右边界与孔隙度和T2几何平均值的乘积具有较好的相关性。因此，在已知饱和水储层核磁共振测井T2谱的T2几何平均值、T2峰值、T2谱的左边界、右边界范围等特征参数的基础上，遵循校正前后核磁共振测井T2谱面积不变（即核磁共振测井孔隙度不变），T2谱的几何平均值等于由Swi计算的T2几何平均值的原则，能够采用数学方法构建一个合理的完全饱和水的T2谱分布。

图3是A井的油气校正效果图。通过与试油资料的对比，发现在油气影响严重的层段，校正后的核磁共振测井资料比校正前T2峰值左移，长T2部分幅度减小，说明明显消弱了油气的影响，可以求得更加真实的储层孔隙结构参数。

1.3 连续定量求取储层微观孔隙结构参数

在对T2谱进行油气校正的基础上，应用转换得到的伪毛细管压力曲线连续定量求取反映储层孔喉大小、储层孔喉分选性、储层孔喉连通性的中值压力、排驱压力、最大汞饱和度、半径均值、变异系数、孔喉歪度、均值系数、岩性系数、分选系数、峰态、孔隙结构系数、标准差等18个储层微观尺度结构特征参数，在仔细甄别每个参数多种计算方法与压汞实验结果匹配效果的基础上，逐一建立了相应计算参数模型，计算精度更高。此外，还可以定量分析储层孔喉半径分布。图4是B井计算的孔隙结构参数与岩心压汞实验数据对比图。图4中第7道至第15道是核磁共振测井资料计算的孔隙结构参数与压汞实验提供的参数对比效果（黑色柱状图为压汞实验提供的孔隙结构参数），两者数值大小相吻合。图4中第5道为计算的地层孔喉半径分布，小于绿线的为微孔；绿线和蓝线之间为小孔；蓝线和红线之间为中孔；大于红线的孔喉为大孔。根据储层孔喉分布可以对储层有效性进行直观判别。

2 储层分类研究

图5 储层质量综合指数－孔隙度交会图

表1 储层质量评价参数汇总表

图6 C井储层质量分类与测井解释结论、试油成果对比图

储层质量评价的主要目的是分析储层的产能特征，是支持储层压裂改造选层和压裂方案设计的关键。为了便于油田的勘探开发，通常将储层分为3种类型：Ⅰ类储层为具有自然产能储层；Ⅱ类储层为压裂前低产，压裂后具有工业产能的储层；Ⅲ类储层为干层和低效储层，压裂增产效果不明显。依据储层类型划分标准，综合利用储层宏观尺度和微观尺度参数与试油资料，建立基于产能的储层类型判别标准。首先结合试油资料，分析各个储层参数与储层类别之间的对应关系及内在机理，从中优选出能够充分反映储层类型的参数；然后将优选出的储层参数进行公式组合，获得1条储层分类综合评价指数曲线，并建立划分储层类型的判别标准。通过分析认为，孔隙度、渗透率、最大汞饱和度和孔喉半径均值与储层类型成正比关系，即储层质量越好这些参数的数值越大；中值压力、排驱压力和束缚水饱和度与储层类型成反比关系，即储层质量越差，这3个参数的数值就越大。这6个储层参数对判别储层质量有重要意义，但单纯通过某一个参数很难对不同储层类别进行严格界定（见表1），因此，综合利用这6个储层参数建立储层质量综合指数，并通过试油成果标定划分储层类型的界限。图5是储层质量综合指数－孔隙度交会图，可以看出当储层质量综合指数大于0.5时可以评价该储层为Ⅰ类储层；当储层综合指数小于0.5但大于0.02时评价该储层为Ⅱ类储层；当储层质量综合指数小于0.02时认定该储层为Ⅲ类储层。

图6是C井储层质量综合指数实现储层分类的效果图。图6中第8道为储层质量综合指数曲线，充填红色的区域为Ⅰ类储层显示，绿色的区域为Ⅱ类储层显示，褐色的区域为Ⅲ类储层，无色充填区域为非储层。4 000～4 190m井段裸眼钻杆测试，日产油17.7t，日产水6.6t，试油结论为油水同层，属于Ⅰ类储层。该层段储层质量综合指数曲线显示既有红色充填区域，也有绿色充填区域。4 210～4 230m井段压裂前日产油0t，日产水0.3t，压裂后日产水52.6t，为水层，属于Ⅱ类储层。该层段储层质量综合指数曲线显示为绿色充填区域，根据综合指数曲线判别该层段为Ⅱ类储层。储层质量综合指数曲线判别结论与试油结论吻合，可以对储层类型进行有效判别。

3 结 论

（1）通过建立核磁共振测井T2谱的纵向和横向转换系数模型，可以较好地拟合毛细管压力曲线，连续定量求取18个表征储层微观尺度特征的参数，为评价储层质量提供技术支持。

（2）以岩心实验分析和试油资料为基础，根据储层宏观尺度参数、微观尺度参数构造储层质量综合指数，经实际处理证实该指数能够有效地评价储层质量。

（3）研究成果对低孔隙度、低渗透率砂（砾）岩的储层质量评价同样具有参考和借鉴价值。

［1］ 运华云，赵文杰，周灿灿，等.利用T2分布进行岩石孔隙结构研究［J］.测井技术，2002，26（1）：18－21.

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［3］ 阙洪培，雷卞军.核磁共振T2谱法估算毛管压力曲线综述［J］.西南石油学院学报，2003，25（6）：9－15.

［4］ 王为民，孙佃庆，苗盛.核磁共振测井基础实验研究［J］.测井技术，1997，21（6）：385－392.

［5］ 王忠东，汪浩，李能根，等.核磁共振岩心基础实验分析［J］.测井技术，2001，25（3）：170－174.

［6］ 周灿灿，程相志，赵凌风，等.用岩心NMR和常规束缚水的测量改进对T2的确定［J］.测井技术，2001，25（2）：83－88.

［7］ 罗蛰潭.油气储集层的孔隙结构［M］.北京：科学出版社，1986：23－51.

［8］ 何雨丹，毛志强，肖立志.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）：177－181.

［9］ 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）：328－333.

［10］刘晓鹏，胡晓新.近五年核磁共振测井在储集层孔隙结构评价中的若干进展［J］.地球物理学进展，2009，24（6）：2194－2201.

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

Application of NMR Data to Evaluation of Deep Glutenite Pore Structure and Reservoir Validity

ZHANG Jinyan，LIU Haihe，LIU Wei（Shengli Well Logging Company，Shengli Oil Administration，SINOPEC，Dongying，Shandong 257096，China）

Capillary pressure curve and T2spectrum have high correlation.The radication of product of porosity and permeability is used as input parameter to obtain the conversion factor C，then the maximum mercury saturation is used to determine the longitudinal conversion coefficient Dbetween NMR T2spectrum and intrusive mercury curve（i.e.，T2integral curve times the maximum mercury saturation），and finally，acquiring the fitting capillary pressure curve.18 microcosmic pore structure parameters，which reflect the reservoir pore throat sizes，sortings and connectivity are quantitatively and continously obtained，such as expulsion pressure，maximum mercury saturation，average radius，lithology coefficient，sorting coefficient，and the like.The corresponding parameters estimating models have been built on the basis of analyzing and comparing multiple pore structure algorithms and intrusive mercury tests.The models have higher calculation accuracy，and may be used to quantitatively analyze the reservoir pore throat radius distribution.The reservoir quality aggregate index derived from the reservoir macro and micro parameters is better for reservoir validity evaluation.

NMR logging，glutenite，microcosmic feature of reservoir，pore structure，reservoir validity，algorithm

P631.81

A

2011－11－17 本文编辑 李总南）

1004－1338（2012）03－0256－05

张晋言，男，1965年生，高级工程师，从事测井资料解释研究和管理工作。