核磁共振测井资料在滴西地区火成岩中的应用效果分析

史飞洲，王彦春，孙　炜，方　圆

核磁共振测井资料在滴西地区火成岩中的应用效果分析

史飞洲1，王彦春1，孙炜2，方圆3

（1.中国地质大学地球物理与信息技术学院，北京100083；2.中国石化石油勘探开发研究院构造与沉积储层实验室，北京100083；3.中国地质调查局发展研究中心，北京100037）

物性和流体性质相似的火成岩储集层，其核磁共振测井资料存在较大的差异，且导致这种差异的原因尚不明确。以准噶尔盆地滴西地区石炭系火成岩为例，对3口井核磁共振测井资料的应用效果进行了分析，从铁磁性矿物含量、石英含量和泥质含量3个方面对核磁共振测井资料的应用效果差异进行了讨论。结果表明，核磁共振测井资料在研究区酸性火成岩中的应用效果要好于中基性火成岩。核磁共振测井计算的孔隙度随铁磁性矿物含量的增加而变小，随石英含量的增加而更接近地层的真实孔隙度，随泥质含量的增加而变大，孔隙度的变化量小于10%.

准噶尔盆地；滴南凸起；滴西地区；核磁共振测井；中基性火成岩；酸性火成岩

一般来说，核磁共振测井的孔隙度主要受到火成岩储集层孔隙流体性质的影响。比如，当地层含气时，由于气体的含氢指数较低，并且在很短的测井时间内气体未能完全极化，从而导致核磁共振测井测量的孔隙度偏低。文献［1］—文献［4］利用核磁共振测井在含气储集层中的特点，并结合密度曲线进行了气层的识别。文献［5］在此基础上，通过岩心孔隙度刻度测井进行权系数标定，对含气储集层的有效孔隙度进行了校正。但是，关于火成岩岩性对核磁共振测井影响的研究比较少。文献［6］—文献［8］进行了二维核磁共振岩心分析，并探测到含顺磁杂质的砂岩的内部磁场梯度。文献［9］通过离心实验和核磁共振实验，研究了火成岩不同岩性的T2谱截止值的差异。文献［10］使用核磁共振技术，对大庆徐深气田、吉林长岭气田和新疆克拉美丽气田3个火成岩气田102块不同岩心的核磁共振孔隙度及核磁共振响应特征进行了研究。文献［11］通过实验室岩心测量，讨论了火成岩中的顺磁性矿物对核磁共振特性的影响。文献［12］也讨论了顺磁性矿物对核磁共振特性的影响，并应用人工智能方法中的决策树，根据相关影响因素进行了核磁共振孔隙度校正。文献［13］讨论了中基性火成岩中顺磁性矿物含量与核磁共振孔隙度的关系。文献［14］模拟了不同磁化率、含不同流体岩石以及不同回波间隔的核磁共振横向弛豫时间分布，分析了磁化率对核磁共振孔隙度的影响。但是，以上研究大多是基于实验室岩心测量，缺少现场核磁共振测井资料的支持。

本文以准噶尔盆地滴西地区3口井的核磁共振测井资料为例，对其应用效果进行了分析。从铁磁性矿物含量、石英含量和泥质含量3个方面对核磁共振测井在中基性火成岩与酸性火成岩中的应用效果差异进行了分析，引入了“预磁化”的概念，并较为合理地解释了核磁共振测井在酸性火成岩和中基性火成岩应用中的差异问题。

1　核磁共振测井基本原理

核磁共振测井测量的是储集层流体中氢核的弛豫时间。施加外磁场前，氢核磁矩的方向是无序的，因此整体不显磁性（图1a）；施加外磁场后，氢核磁矩的方向变成了外磁场方向，并达到一定的磁场强度（图1b）。储集层流体在纵向上达到某个磁场强度所需的时间称为纵向弛豫时间；与之对应，储集层流体在横向上由某个磁场强度降低到零所需要的时间称为横向弛豫时间。对不同的横向弛豫时间统计计数率就得到了T2谱。

图1　氢核极化前后磁矩方向示意

典型的核磁共振测井T2谱如图2所示，实验室研究表明，T2谱的前部对应岩石的小孔隙和微孔隙，T2谱的后部对应岩石中的较大孔隙。物性较好的储集层一般呈现双峰特征，并且峰值整体靠后（图2a）；物性较差的储集层一般呈现单峰特征，并且峰值整体靠前（图2b）。

图2　典型的核磁共振测井T2谱示意

2　核磁共振应用效果分析

2.1研究区概况

研究区位于准噶尔盆地陆梁隆起滴南凸起西北部（图3），主要目的层段为石炭系火成岩。三维地震资料表明，研究区石炭系火成岩岩性圈闭主体部位断裂不发育，构造保存较好，往东逐渐削蚀尖灭，向南也有很明显的尖灭特征。

2.2中基性火成岩中的应用分析

对研究区内3口井（A井、B井和C井）的核磁共振测井资料进行分析。A井3 633～3 670 m井段和B井3 670～3 690 m井段均为玄武岩，属于中基性火成岩，自然伽马呈槽状低值，说明泥质含量低；自然电位曲线明显偏离泥岩基线，显示异常，说明地层的渗透性较好；深侧向电阻率、浅侧向电阻率和微球形聚焦电阻率与其他井段相比均为高值，补偿中子与密度和声波时差曲线之间存在较大的幅度差。分析表明，两井段均为良好的储集层。对A井的3 633～3 670 m井段进行了试油，日产油19.56 t，日产气25.172×104m3，试油结论为油气同层；对B井的3 670～3 690 m井段进行了试油，日产油2.51 t，日产气16.536×104m3，试油结论为气层。从试油结论可以看出，两井段的储集性能良好。

图3　准噶尔盆地滴西地区构造位置

而A井3 633～3 670 m井段和B井3 670～3 690 m井段的核磁共振测井T2谱（图4，图5），主要为单峰，并且峰值均位于左侧，说明两井段小孔隙居多，为差储集层。核磁共振测井解释结论与常规测井解释结论和试油结论不符。

2.3酸性火成岩中的应用分析

C井3 510～3 530 m井段取心分析为花岗斑岩，属于酸性火成岩，自然伽马为中高值，说明此井段泥质含量较A井、B井高。自然电位曲线偏离泥岩基线，偏离的幅度较小。深侧向电阻率、浅侧向电阻率和微球形聚焦电阻率测井曲线为高值，且存在明显的幅度差。声波时差、补偿中子和密度曲线变化平缓，声波时差与补偿中子和密度曲线之间存在明显的幅度差。常规测井分析表明，此井段为较好的储集层。对C井3 510～3 530 m井段进行了试油，日产油26.93 t，日产气25.006×104m3，试油结论为油气同层。从试油结论可以看出，此井段的储集性能良好。常规测井解释结论与试油结论相符。

观察C井3 510～3 530 m井段的核磁共振测井T2谱（图6），此井段的双峰明显，且左右分布均匀，说明此井段的储集性能良好，为好储集层。核磁共振测井解释结论与常规测井解释结论和试油结论相符。

3　核磁共振影响因素分析

从常规测井曲线和试油资料分析可知，3口井的研究层段均为较好的储集层。但是，A井和B井与C井的核磁共振测井T2谱却存在较大的差异，A井和B井以单峰为主，且峰值整体靠前；而C井以双峰为主，且峰值整体靠后。核磁共振测井资料说明，C井的储集层物性要好于A井和B井，且核磁共振测井资料在C井的应用效果要好于A井和B井。

图4　准噶尔盆地滴西地区A井测井资料综合解释

图5　准噶尔盆地滴西地区B井测井资料综合解释

核磁共振测井解释结论与常规测井解释结论和试油结论之间的矛盾让笔者认为，除了储集层物性和流体性质外，核磁共振测井还受到火成岩岩性的影响。

（1）铁磁性矿物含量由元素俘获测井得知，A井、B井和C井的平均铁元素含量分别为0.10%，0.09%和0.05%.A井和B井的铁元素含量是C井的2倍左右，铁元素的含量在一定程度上反映了火成岩地层中的铁磁性矿物的含量。铁磁性矿物产生的局部磁场使得储集层流体中的氢核在核磁共振测井仪器产生的磁场引入之前就已经被部分磁化，即储集层流体中的氢核被预磁化，从而影响了孔隙空间中氢核的弛豫时间的测量，使氢核的弛豫时间变短，造成由弛豫时间计算的地层孔隙度变小。火成岩地层所含的铁磁性矿物含量越高，核磁共振测井T2谱的峰向小孔隙方向的偏移量就越大，反之则越小。由于中基性火成岩比酸性火成岩更容易富集铁磁性矿物，因此核磁共振测井T2谱的峰向小孔隙方向偏移，从而影响了核磁共振测井在中基性火成岩中的应用效果。

图6　准噶尔盆地滴西地区C井测井资料综合解释

（2）石英含量矿物颗粒存在表面弛豫现象，即颗粒比表面积的大小会对核磁共振测井的弛豫时间造成影响，颗粒的比表面积越大，弛豫时间就越长，计算得到的孔隙度就越大，反之则越小。石英颗粒的比表面积较小，是表面弛豫现象较弱的矿物。石英含量的增加使测量的弛豫时间受矿物颗粒比表面积的影响减弱，计算得到的孔隙度更接近地层真实孔隙度。酸性火成岩中石英含量一般大于70%，而中基性火成岩中石英含量一般为40%～50%［15］。相对于酸性火成岩而言，中基性火成岩中石英含量普遍偏低，因此核磁共振测井在酸性火成岩中的应用效果更好。

（3）泥质含量岩石中的泥质由于颗粒比表面积较大，表面弛豫现象较强。研究发现，岩石的酸性程度越高，其泥质含量越高，而泥质含量的增加会影响核磁共振测井的效果。但是，核磁共振测井在酸性火成岩中的应用效果却很好。进一步研究发现，泥质含量的增加使孔隙度的变化量增加，但是孔隙度变化量达到10%左右就不再变化，即泥质含量的增加对孔隙度的影响并不是无限的［16］。

综上所述，核磁共振测井在酸性火成岩中的应用效果较好，在中基性火成岩中的应用效果较差。这主要是由铁磁性矿物含量，石英含量和泥质含量所决定的。在中基性火成岩中，铁磁性矿物的增加对储集层流体中的氢核产生了较强的预磁化作用，使测量的弛豫时间变短，计算的孔隙度变小，影响了应用效果；中基性火成岩的石英含量低于酸性火成岩，增强了颗粒比表面积对弛豫时间的影响，计算的孔隙度大于地层真实孔隙度，使得应用效果变差；泥质含量的增加使测量的弛豫时间变长，计算的孔隙度变大，但是孔隙度的变化量小于10%.

4　结论

（1）核磁共振测井在研究区酸性火成岩中的应用效果较好，而在中基性火成岩中的应用效果较差。

（2）影响核磁共振测井在中基性火成岩中应用效果的主要因素是铁磁性矿物含量，次要因素为石英含量和泥质含量。核磁共振测井的应用效果随铁磁性矿物含量的增加而变差，随石英含量的增加而变好，随泥质含量的增加而变差，但是泥质的影响是有限的。

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（编辑潘晓慧杨新玲）

AnalysisonApplicationEffectofNMRLoggingDatainIgneousRocksinDistrictDixi

SHI Feizhou1，WANG Yanchun1，SUN Wei2，FANG Yuan3
（1.School of Geophysics and Information Technology，China University of Geosciences，Beijing 100083，China；2.Laboratory of Structural and Sedimentological Reservoir Geology，Research Institute of Petroleum Exploration&Development，Sinopec，Beijing 100083，China；3.Development and Research Center，China Geological Survey，Beijing 100037，China）

There are big differences among igneous reservoirs with similar physical and fluid properties，but the reason for the differences is not clear.Taking the Carboniferous igneous rocks in District Dixi of Junggar basin as an example，the paper analyzes the application effect of NMR data from 3 wells and discusses the differences of the NMR data application effect from 3 aspects such as ferromagnetic mineral content，quartz content and shale content.The result shows that the application effect of NMR data in acidic igneous rock study is better than that in intermediate-basic igneous rock study.The calculated porosity obtained from NMR logging decreases with the increase of ferromagnetic mineral content，which is closer to the actual formation porosity with the increase of quartz content and becomes larger with the increase of shale content.The variation of the porosity is less than 10%.

Junggarbasin；Dinanswell；DistrictDixi；NMRlogging；intermediate-basicigneousrock；acidicigneousrock

P631.827

A

1001-3873（2016）05-0593-05DOI：10.7657/XJPG20160518

2016-04-22

2016-06-23

史飞洲（1987-），男，湖北松滋人，硕士，地球探测与信息技术，（Tel）18010091738（E-mail）shifeizhou6224485@163.com