一维、二维核磁共振测井在东海低渗储层评价中的应用

王 猛

(中海油田服务股份有限公司,河北燕郊 065201)

一维、二维核磁共振测井在东海低渗储层评价中的应用

王 猛

(中海油田服务股份有限公司,河北燕郊 065201)

此文介绍了一维、二维核磁共振测井仪器工作原理和技术特点。论述了在低渗储层孔隙中同时存在气和水时，一维核磁共振测井判别流体性质存在多解性，二维核磁共振测井仪器能够提供横向、纵向驰豫时间、扩散系数等核磁共振信息，并且二维核磁通过多种探测深度的综合对比，可以更加准确的对储层流体性质进行识别。对东海某气田低渗储层一维、二维核磁共振资料的应用实例进行了分析，其解释结果与DST测试结论一致。

核磁共振测井；低渗透储层；流体识别

低渗储层探明储量的猛增正逐步成为西湖凹陷，乃至东海陆架盆地勘探开发的主体。西湖凹陷位于东海陆架盆地东北部，面积5.9×104km2，可划分为3个构造带，即西部斜坡带、中央反转构造带和东缘陡坡断裂带[1]。近年来，随着东海盆地西湖凹陷勘探力度逐渐增大，在该地区深部目的层系发现了大量的低渗油气储层，其储量已呈逐年增长的势头[2-3]。据初步估算，该地区低渗油气储量占目前已发现油气储量的比重高达70%左右[4]。近几年在西湖凹陷进行的新一轮的钻探工作，打开了东海油气藏勘探开发新局面。但由于西湖凹陷高凝析油含量的凝析气在地层条件下与轻质油在物理性质上差异非常小，以及储层中、低孔低渗特征油气信号微弱，导致测井响应差异小，识别难度大，造成测井资料识别流体性质上经常出现分歧。因此，测井解释的认识也面临着一定的挑战。本文通过应用一维核磁共振测井和二维核磁共振测井两种核磁测井技术，探讨了两种核磁测井在东海西湖凹陷低渗储层的应用效果和适用性，提出了二维核磁共振测井可以更好地对低渗储层的流体性质进行识别，为东海西湖凹陷低渗储层流体性质识别提供更准确的方法。

1 一维（MRIL-P）、二维（MR Scanner）核磁共振测井仪仪器介绍

1.1 一维核磁共振测井仪（MRIL-P）仪器介绍

核磁共振测井技术利用对地层孔隙流体中氢信号的观测，能够直观、准确地提供储层油气评价所需的基本参数，且这些参数与地层岩石骨架及矿物无关[5]。它可以提供详细的储层流体信息和储层物性参数——总孔隙度、有效孔隙度、可动流体孔隙度、渗透率、孔径分布等；还可以进行油气检测，有利于油气的识别。核磁共振测井发展至今，国际上以三大测井公司为主，斯伦贝谢的CMR型核磁共振测井仪，哈里伯顿公司的MRIL-P型核磁共振测井仪，贝克休斯公司的MREX型核磁共振测井仪。国内有中海油田服务股份有限公司经过多年科技攻关研发出核磁共振测井仪器（EMRT，Elis Magnet Resonance Tool）。EMRT是一种偏心测量核磁共振测井仪[6]，是自主研发的国内首支核磁共振测井仪器，并已在现场成功应用[7]。在一维核磁共振测井仪器中，国内外核磁共振测井仪其理论基础和测量原理基本一致，性能相当，详见表1。

表1 国内外公司一维核磁共振仪器参数对比

一维核磁共振测井仪以东海常用的哈里伯顿公司的MRIL-P型为例进行详细介绍。MRIL-P型核磁共振测井仪利用梯度磁场居中测量，采用CPMG脉冲序列，对离井眼一定距离的地层孔隙流体直接进行观测，不须对井下泥浆进行任何处理，甚至勿须井眼、泥饼及侵入校正。它采用多频探测方式（9个频率），探测区域为以井轴为中心的九个同心柱壳，这些圆柱壳的直径（即探测深度）由射频频率及磁场梯度决定，最大探测半径基本可达22.8 cm，既提高了测井速度，又获得了更多的测井信息，数据精度也大大提高。测量方式上也采用标准T2、差谱、移谱测井。它可以用0.6 ms回波间隔进行测井，能测量地层黏土孔隙，所以可以得到地层的总孔隙度。MRIL-P型仪器探头由三个基本部分组成：一个永久磁铁，一个射频脉冲（RF）发射器及一个射频接收器（图1）。MRIL-P型核磁共振测井仪具有测速快、数据精度高、多参数采集、多种观测模式和耐温性能高等技术特点[8]。

图1 MRIL-P型仪器观测示意图

1.2 二维核磁共振测井仪（MR Scanner）仪器介绍

核磁扫描（MR Scanner）测井仪是斯伦贝谢公司推出的新一代电缆核磁共振测井仪。MR Scanner仪器的一个重要特点是多天线设计，一个多频主天线及两个高分辨率天线。一次下井可以以多个探测深度进行测量（图2）。由于偏心的测量方式和传感器设计，仪器的探测深度与井径、井斜、井眼形状或温度无关。多频主天线具有多个工作频率，对应于天线前面不同的同心弧状测量体积（壳），可以得到探测深度分别为1.5、1.9、2.3、2.7、4 in的测量，主要用于流体特征描述。高分辨率天线以单一频率工作，探测深度较浅，为1.25 in，提供岩石品质等信息。MRX测井的优点是深探测，同时具备几种探测深度；提高了核磁测井的垂直分辨率；探测径向剖面的能力可识别流体和环境的影响；在井眼不规则或有厚泥饼的情况下，能够进行正确的资料采集[9]。

图2 MR Scanner 仪器示意图

MR Scanner具有六种不同的测量模式：根据不同的测井目的可以选择不同的测量模式，饱和度测量模式采用多个等待时间，多个回波间隔，使不同流体的扩散性质以及纵向弛豫时间T1差异最大化，从而用于流体性质识别。利用两个不同的回波间隔测量两个回波串，由于水与气或水与较高黏度的油扩散系数不一样，使得各自在T1、T2分布上的位置发生变化，由此，对油、气、水进行识别。

图3 H井一维核磁共振测井仪（MRIL-P）成果图

2 实例分析

东海西湖凹陷某油气田的H井是1口关键探井，在主力目的层花港组厚砂体（3 525~3 565 m）为典型低渗储层，该砂体孔隙度小于10%，渗透率多在1×10-3µm2以下，该套砂体流体性质识别尤为关键。图3为H井一维核磁共振测井仪（MRIL-P）成果图。该图中，第1道为自然伽马曲线，第2道为深度道，第3道为电阻率道，第4道为核磁标准T2谱道，第5道为核磁伪毛管压力曲线道，第6道为核磁孔隙度分布道，第7道为核磁渗透率道。

在一维核磁成果图测井曲线上看（图3），该主力砂体自然伽马较低，深侧向最高可达到60Ω·m，浅侧向低于20 Ω·m，二者有明显的差异，减阻侵入特征明显。砂体底部深电阻率逐渐由顶部的60 Ω·m下降到20 Ω·m，怀疑底部储层可能含水。通过P型核磁处理成果图来看，该井孔隙结构相对均匀，总孔隙度为8%~11%，可动孔隙度为4%~8%，核磁渗透率为（0.5~3） ×10-3µm2，理论上来说，气层T2谱展布位置相对水层展布稍靠后，气层T2谱主峰幅度相对水层稍低一些，但由于本井低渗储层中流体响应相对贡献较少，致使该套储层T2谱整体差异较小，故无法通过一维核磁综合解释对该套砂体底部是否含水给出准确评价。

本井为准确评价储层流体性质，加测了二维核磁扫描测井（MR Scanner）。二维核磁可以更好的区分其气层和水层，可以明显的看出，由于扩散系数D不同，T1和扩散系数D交会图在本井可以清楚区分水层和气层。图4为H井在不同井深的MR Scanner饱和度模式交会成果图，交会图红线为气线位置，蓝线为水线，绿色斜线为油线。交会图上方为1.5、2.7、4 in等不同探测深度的T1-D交会图，交会图的下方反映油气水信号相对强弱以及对应的T1谱分布。图4左侧为井深3 527 m和3 532 m的二维核磁成果图，其中3 527 m二维交会图指示Shell1（1.5 in探测深度），Shell4（2.7 in探测深度），Shell8（4 in探测深度）均有一定程度含气指示，储层含气性较好。3 532 m二维交会图中，Shell1（1.5 in探测深度）含气信号不明显，Shell4（2.7 in探测深度）含气信号微弱，Shell8（4 in探测深度）有明显的含气信号，说明近井地带储层受到泥浆侵入的影响，基本没有油气信号，储层本身为低渗气层。图4右侧为井深3 560 m和3 563 m二维核磁成果图，二维交会图Shell1、Shell4、Shell8的二维交会图显示含气性差，没有明显的气的信号，据此认为在3 560 m可能存在气水界面，判断砂体底部储层已明显见水，后期该层进行DST测试，储层气水同出，水样分析结果为地层水，证明了MR Scanner的解释结论。

图4 H井MR Scanner饱和度模式T1-D交会成果图

3 结论

（1）一维核磁在东海低渗储层评价中，可以准确评价储层孔隙结构、渗透率等参数，但对低渗储层流体性质识别存在多解性。

（2）二维核磁共振通过不同探测深度的驰豫时间与扩散系数D交会图对比，可以准确识别低渗储层流体性质，判断更加直观、准确。

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Application of 1D and 2D Nuclear Magnetism Logging to Assessment of Low Permeability Reservoir in the East China Sea Basin

WANG Meng
（China Oil Field Service Limited, Yanjiao Hebei 065201, China）

The working principles of one-dimensional and two-dimensional nuclear magnetism logging equipment and the characteristics of this technology are introduced in this paper. The recognition of the liquid type by one-dimensional nuclear magnetism logging remains uncertain when water and gas coexist in the low permeability reservoir. However, the two-dimensional nuclear magnetism logging can provide nuclear magnetic resonance information, such as the horizontal and vertical relaxation time, diffusion coeffcient. Through comparing the parameters recorded at the same point with different investigation depth, the liquid type can be recognized precisely. Analysis has been conducted on the examples of liquid recognition results in the low permeability reservoir in East China Sea basin by the one-dimensional and two-dimensional nuclear magnetism logging, and the analyzing results are accorded with the DST testing results.

Nuclear magnetic resonance logging; low-permeability reservoir; liquid identifcation

P631.8

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2017.01.075

1008-2336（2017）01-0075-05

2016-08-23；改回日期：2016-10-29

中国海洋石油总公司“十二五”重大科技专项“中国近海低孔低渗油气藏勘探开发关键技术与实践（CNOOC-KJ 125 ZDXM 07 LTD）”部分研究成果。

王猛，男，工程师，2008年毕业于中国石油大学（北京）石油地质专业，获硕士学位，从事测井及地质资料的综合解释评价与研究工作。E-mail：wangmeng10@cosl.com.cn。