核磁测井在吉木萨尔页岩油区块水平井中的研究应用*

王成荣，叶志红，孟学军，崔红珠，刘志敏

(1.中国石油测井有限公司吐哈分公司 新疆 哈密 839009，2.中国石油测井有限公司生产测井中心 陕西 西安 710201；新疆 哈密 839009；3.中国石油吐哈油田公司工程技术研究院 新疆 哈密 839009)

0 引 言

吉木萨尔芦草沟组油层分布广，但是厚度、物性在纵、横向上有差异。二叠系芦草沟组页岩油储层岩性细、孔隙小，属于低孔特低渗储层。目前该区域主要通过水平井的方式评价区域产能，落实芦草沟组页岩油资源规模并建产。而在页岩油储层水平井开发中,核磁等特殊测井项目显得尤为重要。核磁共振测井对目前利用钻具进行传输的测井工艺的要求更高[1-2]。通过技术攻关，顺利完成了吉木萨尔页岩油储层超长水平井段核磁测井的资料采集和测井解释评价工作，取得显著效果，解决了页岩油水平井核磁测井的难题，并在页岩油水平井开发中得到推广应用。

1 页岩油水平井核磁测井技术

1.1 核磁测井原理

核磁共振是指原子核对磁场的响应。核磁共振信号大小取决于核的数量、核角动量、磁矩及所在的环境。地层所含有的所有元素中，氢核的旋磁比最大，具有很高的丰度，因此检测氢核的核磁共振信号比较容易。核磁共振测井就是利用氢核的自身磁性与外加磁场在特定条件下发生共振作用[3]，排除了骨架的影响，能够获取孔隙流体和孔隙结构的相关特征参数，与常规测井相比，可直接提供地层孔隙度、孔隙结构、孔隙流体等信息。

1.2 水平井核磁测井配套仪器

传输测井技术在常规测井项目中已经得到广泛应用，且效果显著。随着页岩油等非常规储层水平井的钻井，核磁共振测井技术因其在储层识别、参数计算以及流体识别等方面的优势，成为吉木萨尔页岩油水平井开发中必测项目。但核磁共振测井具有电流大、测速慢、测井过程中保持良好居中等要求，对水平井工具的通断绝缘性能要求高。此外，核磁仪器磁性强、仪器重、外径大，容易遇阻、遇卡，对井眼要求也高。

目前完成吉木萨尔页岩油储层水平井核磁共振测井采集任务的是中油测井自主研发的MRT多频核磁共振测井仪，已经形成一套完整的核磁测井采集及处理解释技术[4]。通过更改天擎水平井工具导线，保证了大电流供电。改进导线支架及插针，提高了导电性，防止电流过大击穿导线及插针，保证了工具的高电压、高电流的工作性能。扶正器改为超级扶正器，保证了仪器居中测量，并设计重杆旋转短节。仪器连接顺序为三参数、遥传、伽马、超级扶正器、储能短节、核磁电子仪、核磁探头、超级扶正器。

通过改进核磁共振测井仪器相关辅助设备，并严格控制测速和操作规程，大大提高了一次下井测井成功率。目前在吐哈油田三塘湖和吉木萨尔页岩油水平井得到广泛的推广和应用，累计完成水平井核磁测井施工25井次，一次下井成功率达到了100%，实现水平井核磁测井突破和推广，满足了油田对页岩油储层评价的需求。

2 页岩油水平井核磁测井解释方法

2.1 页岩油储层T2截止值研究

为了获取准确有效的处理参数，对研究区吉174等井核磁测井T2起算值、T2截止值等反复处理，用岩心分析孔、渗数据作为标准，进行反复比较，取两者相关性最好时的处理参数作为最优处理参数。利用最优参数重新处理后，孔隙度和渗透率值更接近地层真实值，分辨率也有明显提高。如图1所示，0.3 ms孔隙度与3 ms孔隙度的变化情况与岩心分析的孔隙度相关性较好，但数据绝对误差均较大，3 146～3 150 m处，分析孔隙度与0.3 ms起算孔隙度吻合不好，而与3 ms起算孔隙度吻合好；3 155～3 161 m处的情况恰好相反。使用1.7 ms为孔隙度起算的时间，计算的核磁有效孔隙度与覆压孔隙度在所有取心段有较好的一致性。经过参数优化，T2起算值为1.7 ms，T2截止值为17 ms，精细处理后，总孔隙度、有效孔隙度等参数与岩心分析数据对比一致性较好[6]。

图1 吉174井核磁共振测井处理成果图

2.2 页岩油储层物性参数计算方法研究

水平井核磁测井解释最重要的前提是取全取准资料，解释模型沿用直井的测井解释模型。

1)孔隙度计算方法研究

常规测井计算页岩油储层物性参数的误差太大，需要使用核磁测井资料确定储层的孔隙度。利用岩心分析孔隙度与核磁孔隙度对比分析优化孔隙度计算方法，使用T2时间1.7 ms作为有效孔隙度计算的起算值，较好地解决了测井有效孔隙度的表征问题，如图1所示。

2)渗透率计算方法研究

岩石孔径分布能够直接反映渗透性的大小，核磁的T2谱能够近似表征孔径的分布，并能够反映渗透率的微观特征。针对页岩油储层的特点，利用岩心刻度测井，建立核磁共振测井渗透率计算模型。

核磁渗透率的计算公式为：

logK=2.481 297 logPMT+0.759logT2lm-0.045 35(1)

式中：PMT为核磁总孔隙度；T2lm为T2几何平均值。

3 利用核磁共振资料划分储层类型

吉木萨尔页岩油储层试油没有明显水层，故有效储层的划分主要是依据试油结论利用核磁共振测井计算的有效孔隙度和可动流体孔隙度进行储层分类和流体识别，具体储层分类标准见表1。

表1 核磁共振储层分类评价标准表

4 页岩油水平井核磁测井实例

吉2801H井深4 878 m，水平段长2 028 m，是该区块首口井深超过4 800 m的水平井。由于水平段较长，该井只进行核磁共振测井，核磁测井资料的录取尤为重要。经过精心部署和准备，最终顺利完成MRT核磁共振测井资料采集，资料质量优等。

该井主要是针对芦草沟组上甜点进行水平井开发，上甜点在区域发育比较稳定，追踪层位难度较小，如图2所示。

图3为吉2801H井的核磁测井成果图。核磁共振测井能够给出更为精细的储层物性参数，包括可动流体孔隙度、毛管束缚水孔隙度、黏土束缚水孔隙度，这些不同孔隙中的流体具有不同T2驰豫特性。页岩油有效储层可以通过孔隙度以及渗透率直观地识别与划分，并通过T2谱谱峰识别流体性质。吉2801H井的解释标准主要是依据表1，根据有效孔隙度和可动孔隙度进行储层的划分。图3中第6道指示不同类型孔隙度参数的大小，在4 408.8～4 816.4 m储层以有效孔隙度为主，几乎不含黏土束缚水，有效孔隙度为14.1%，可动孔隙度为10.58%。第5道为长等待时间T2谱，从谱上可以看到，该层以大孔隙为主，谱峰靠后且有明显的拖曳现象，说明该层含油性较好，属于一类储层，解释为油层，其它层的解释同样根据表1解释标准。该井在解释层段通过分簇式桥射联作射孔求产，日产油28.53 t。投产试油结果符合核磁测井资料的响应特征，证实了核磁测井的准确性以及适应性，突出了在储层物性计算精度方面的优势。

图3 吉2801H井核磁共振测井成果图

5 结束语

在水平井中，地层的各向异性强，但对于地层的孔隙度曲线，直井和水平井的测井特征相似，只有微弱的差异。通过技术攻关，改进天擎水平井工具导线和导线支架及插针，加超级扶正器，解决了核磁共振测井在水平井测井的难题，取得高质量核磁共振测井资料。优化了孔隙度计算模型，建立渗透率计算模型，大大提高了核磁共振测井在储层物性参数计算方面的精度。应用核磁共振测井在孔隙度和孔隙结构分析方面的优势，精细解释，取得显著效果，解决了吉木萨尔页岩油超长水平段储层评价难题，使核磁共振测井在吉木萨尔页岩油水平井得到广泛应用，为准东矿权流转区块勘探开发提供有力保障。