基于核磁及压汞资料的孔隙结构连续性定量表征方法研究——以渤南油田沙三中亚段储层为例

李忠新

(中国石化胜利油田分公司 勘探开发研究院,山东 东营 257000)



基于核磁及压汞资料的孔隙结构连续性定量表征方法研究
——以渤南油田沙三中亚段储层为例

李忠新

(中国石化胜利油田分公司 勘探开发研究院,山东 东营 257000)

[摘要]储层孔隙结构的定量表征对于低渗透油藏开发至关重要，目前孔隙结构的获取多依赖于实验分析,周期长且连续性差,制约了孔隙结构的进一步分析及应用。核磁共振测井是储层不同尺度孔隙空间的综合表征,因此在一定程度上可以反映孔隙结构。基于核磁共振测井资料,以压汞参数为刻度,建立了基于T2分布与孔隙结构之间的数理统计模型,并以渤南油田沙三中亚段为例进行了应用分析,达到了单井孔隙结构连续性定量评价的目的,该研究思路可为同类型油藏的孔隙结构研究提供借鉴和参考。

[关键词]孔隙结构;核磁共振;压汞曲线;渤南油田;数理统计

孔隙结构是指孔隙和吼道几何形状、大小、分布、相互连通情况及之间的配置关系。储层岩石的微观孔隙结构直接影响着储层的储集与渗流能力,并最终决定着油气藏产能[1]。对于低渗透油藏而言,在油田开发过程中,孔隙结构的复杂性和非均质性往往引起含水上升快、启动压力大等难题,因此对于低渗透油藏的孔隙结构研究一直是地质人员关注的热点问题。现有的孔隙结构参数获取方法局限于取心实验的样品,无论在代表性及连续性上都存在一定局限。笔者以渤南油田五区义5-检2井核磁测井、岩心压汞分析等资料为基础,利用数理统计方法建立孔隙结构参数与T2几何平均值之间的统计关系,探讨连续定量评价孔隙结构的应用效果。

1研究区概况

渤南油田位于济阳坳陷沾化凹陷东北部的渤南洼陷内,渤南油田五区位于渤南油田东南部,构造上位于渤南洼陷南部的缓坡断阶带,南北为两条北倾的二级正断层(图1)。渤南油田沙河街组是胜利油田低渗透油藏的典型代表,其主力含油层系为古近系沙河街组沙三段9砂组砂岩储层,平均油藏埋深3 200 m,平均孔隙度为16.8%,平均渗透率为37×10-3μm2,属于中—低孔隙度、低—特低渗透率储层。

渤南油田于1973年投产,历经30多年的注水开发,目前综合含水86.2%,已经进入中高含水阶段,目前开发态势呈现出含水上升,产液量下降,产油量下降,注水井吸水能力下降现象。为了进一步摸清该区纵横向储层孔隙结构特征,为油田开发调整提供依据,2013年在渤南五区部署了密闭取心井义5-检2井,丰富的岩心资料为后期孔隙结构的研究奠定了良好的数据基础。

2孔隙结构定量表征方法

储层孔隙结构参数包含孔隙吼道半径等反映孔隙大小的参数，分选系数等反映分选性的参数和反映孔喉连通性的参数。其获取方法通常分为3大类:①间接测定法，主要是毛管压力法,包括压汞法、半渗透隔板法等;②直接观测法,包括铸体薄片法、图像分析法、扫描电镜法等;③数字岩心法。三者之中,应用最为广泛的是压汞毛管压力法。

2.1核磁共振资料定量评价孔隙结构的基本原理

核磁共振可以直接对储层孔隙流体进行探测,而不受岩性的影响,其测量的T2谱信号由不同的孔隙内流体氢核的信号叠加。T2谱分布反映了岩石孔隙大小的分布,大孔隙组分对应长的T2谱分布,小孔隙组分对应短的T2谱分布。

核磁共振主要反映储层孔隙大小及分布,并不直接提供孔隙结构参数,但在低渗透储层中,由于孔隙大小及分布与孔隙结构(喉道)分布特征有密切关系,因此核磁共振也常被用来作为一种中介桥梁来近似表征储层孔隙结构[2-3]。Yakov等[4]首次提出横向弛豫时间和毛管压力之间的转换关系,为利用核磁共振测井资料研究岩石的孔隙结构提供了理论和方法上的支持。中国测井学者运华云、高敏、刘堂宴等[5-7]通过对岩心核磁共振T2分布与压汞孔喉半径分布进行对比,进一步推导了毛管压力曲线和核磁共振T2分布的转换关系,使利用核磁共振定量评价孔隙结构成为可能。

总体来说,核磁测井进行储层孔隙结构表征技术有2大类方法,一种是伪毛管压力曲线法,另一种是T2几何均值法,两种方法均为目前研究的热点。通过实际应用对比,第一种伪毛管压力曲线法须考虑的影响因素众多,如何雨丹,邵维志,肖飞等[8-10]在具体方法实现(如含烃校正,二维等面积刻度等)方面做了卓有成效的改进及探讨,但从另外一方面也反映了该方法的复杂性。相比较而言,T2几何均值法可以直接依据实验数据拟合孔隙结构参数,省去核磁T2谱与伪毛管压力曲线的转换环节,更为方便和直接,更具有推广价值。

2.2基于数理统计法的孔隙结构定量表征模型构建

基于数理统计进行孔隙结构表征的基础是建立孔隙结构参数与核磁T2谱之间的定量模型,其中孔隙结构参数可由岩心压汞实验样品获得,而T2几何分布可由核磁共振测井提供。

表1为义5-检2井室内实验分析结果。其中,T2截止值由实验得出,它将总孔隙度所对应的T2谱分成两部分,小于截止值的所有T2对应的幅度累加得出束缚流体,大于截止值的所有T2对应的幅度累加得出可动流体。分析结果表明,孔隙度最大为20.0%,最小为15.0%,孔隙度平均为17.71%;渗透率最大为72.8×10-3μm2,最小值为1.62×10-3μm2,渗透率平均为16.48×10-3μm2;T2截止值最小为18.87 ms,最大为46.83 ms,平均值为31.69 ms。

T2几何平均值是核磁T2谱的重要参数,其计算方法为

式中,T2gm为T2几何平均值;T2i为T2谱的第i个时间布点,ms;φi为第i个时间布点对应的孔隙大小;Φ为总孔隙度。

根据公式计算,义5-检2井的T2几何平均值最小为18.22 ms,最大为49.81 ms,平均值为29.96 ms,见表1。

表1中排驱压力是指某一岩样中的湿润相流体被非湿润相流体开始排替所须的最低压力,代表岩石最大孔喉处对应的毛管压力。孔喉越大,非润湿相的汞越易进入孔喉,故排驱压力越小;同时,孔喉越大,T2几何平均值越大。可见,排驱压力与T2几何平均值呈负相关。以表1为基础数据,利用数理统计方法建立T2几何平均值与排驱压力的模型,如图2所示。

中值压力是指在驱替毛管压力曲线上饱和度为50%时相应的毛管压力值,P50越小,反应岩石渗滤性能越好。以表1为基础数据,利用数理统计方法建立T2几何平均值与中值压力的模型,如图3所示。

孔隙喉道半径(简称孔喉半径)是以能够通过孔隙喉道的最大球体半径来衡量的,孔喉半径的大小受孔隙结构影响极大。在排驱压力下汞能进入的孔隙喉道半径即岩样中最大孔喉半径。以表1为基

础数据,利用数理统计方法建立T2几何平均值与最大孔喉半径的模型,如图4所示。

孔喉半径总平均值的量度,若孔喉半径大,孔隙空间的连通性好,液体在孔隙系统中的渗流能力就强。孔喉半径越大,T2几何平均值越大,可见,T2几何平均值与孔喉半径平均值呈正相关,如图5所示。

3实例处理及分析

应用建立的方法对义5-检2井沙三中亚段进行了单井纵向连续性处理。图6为义5-检2井孔隙结构参数计算成果图,左起分别为泥质指示曲线道、深度道、电阻率曲线道、T2谱及T2几何平均值曲线道、排驱压力、最大孔喉半径、平均孔喉半径。后3道中上面柱子为室内压汞实验得到的孔隙结构参数。

自上而下,储层总体上储集和渗流能力表现为,排驱压力变大,最大孔隙半径和平均孔喉半径变小。通过图上柱子与计算曲线对比可以看出,计算结果与岩心分析一致,能够较好地反映储层的孔隙结构特征。

4结束语

储层岩石的孔隙结构是油气储层评价的重要参数,目前的室内实验方法存在数据点少、代表性差等问题。以核磁共振测井资料为基础,压汞实验数据为刻度,构建了T2几何平均值与孔隙结构参数的定量解释模型,进而获取了单井纵向连续的孔隙结构参数,为油田开发的分层部署及调整提供了参考。该方法建立的孔隙结构参数计算模型可以应用到同一地区同一类储层的孔隙结构表征研究中,具有一定的推广应用价值。

[参考文献]

[1]罗蛰潭,王允诚.油气储集层的孔隙结构[M].北京:科学技术出版社,1986:80-137.

[2]郝乐伟,王琪,唐俊.储层岩石微观孔隙结构研究方法与理论综述[J].岩性油气藏,2013,(25)5:123-128.

[3]赵雪娇,吴彦君,李彦婧,等.应用分形理论研究吴起薛岔区块孔隙结构的非均质性[J].中国石油大学胜利学院学报,2011,25(4):1-3.

[4]YAKOV V,WIN L S. A practical approach to obtain primary drainage capillary pressure curves from NMR core and log data[J].Petrophysics,2001,42(4):334-343.

[5]运华运,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.

[6]高敏,安秀荣,祗淑华,等.用核磁共振测井资料评价储层的孔隙结构[J].测井技术,2000,24(3):188-193.

[7]刘堂宴,马在田,傅容珊.核磁共振谱的岩石孔喉结构分析[J].地球物理学进展,2003,18(4):737-742.

[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]邵维志,丁娱娇,刘亚,等.核磁共振测井在储层孔隙结构评价中的应用[J].测井技术,2009,33(1):52-56.

[10]肖飞,何宗斌,周静萍.核磁共振测井连续表征储层孔隙结构方法研究[J].石油天然气学报,2012,34(2):93-97.

[责任编辑]董大伟

[收稿日期]2016-01-06

[基金项目]山东省自然科学基金资助(ZR2015PD008)

[作者简介]李忠新(1986—),男，山东郓城人,中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院工程师,主要从事核磁共振测井方法及应用、开发地质综合研究。

doi:10.3969/j.issn.1673-5935.2016.01.004

[中图分类号]TE122.2

[文献标识码]A

[文章编号]1673-5935(2016)01- 0011- 04