浅析核磁共振实验对提取储层参数的意义
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作者:唐其斌
摘 要：通过37块砂岩岩样的核磁共振实验结果得出，由于气分子小于水分子，可以进入到更小的孔隙中，因此气体孔隙度比称重孔隙度和核磁孔隙度更能反映孔隙度。另外，对比了两种确定束缚水饱和度的方法，其中核磁束缚水饱和度的数值准确性受控于T2截止值的选取，而BVI法束缚水饱和度是将弛豫时间中每一项的束缚水的贡献信息提取出来，确定每个弛豫时间项中束缚水所占的比例，因而BVI法束缚水饱和度更能代表束缚水饱和度。确定合适的束缚水饱和度确定方法之后，分析了与孔隙度和渗透率的关系，建立了基于孔隙度和渗透率的束缚水饱和度参数的计算模型。该项分析工作对重新认识核磁共振实验对于储层参数评价的意义重新得到了加深，也为测井评价储层提供了技术保障。
关键词：核磁共振实验 孔隙度 束缚水饱和度
中图分类号：P618 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）10（a）-0103-03
储层参数一直是储层评价的重点之一。在众多实验中，核磁共振实验因其能提供孔隙度、渗透率、束缚水饱和度参数而得到广泛应用，对于弄清储层的孔隙结构以及建立储层参数之间的关系显示出其独特的优势，为解决油田勘探开发中各种复杂地址问题提供了技术支持。但由于在核磁共振实验提供的结果中，相同参数都至少两种求取方法，如孔隙度参数就提供了至少称重孔隙度和核磁孔隙度两种，那么在实验结果中究竟用哪种方法得到的结果作为研究对象？基于此，笔者从获取参数的实验方法中浅析每个参数的由来以及对建立储层参数模型的意义。
1 实验内容及过程
本次实验以苏北盆地W油田为研究对象，利用MARAN-2岩心核磁共振仪器对W油田的W9井、W9-4井、W15-2井和WX11井四口井37块岩样进行了实验测量。具体测试过程与条件如下：
（1）实验准备：首先钻取规格柱塞岩样，并将两端取齐、取平，然后将岩样置于真空干燥箱中85°C条件下进行干燥至恒重为止，称岩样干重，测量长度和直径;
（2）渗透率测量：用氮气作为渗流介质，对每块岩样均测量五组不同压差和流量下的气体渗透率，通过线性回归得到克氏渗透率;
（3）岩样饱和水及孔隙度测量：将岩样抽真空12h以上，加压100MPa饱和模拟地层水，称湿重，计算孔隙度;
（4）核磁共振T2测试：将饱和水的岩样置于低磁场核磁共振岩心分析仪的探头中，进行核磁共振T2测试，并反演计算出T2驰豫时间谱。利用T2谱定量计算束缚水饱和度、可动流体饱和度及可动流体孔隙度等参数。主要测试参数：共振频率为2MHz，测试温度为35℃，回波间隔为0.3ms，等待时间为6s，回波个数为4096，测量标准依据按照中华共和国石油天然气行业标准SY/T 6490-2007《岩样核磁共振参数实验室测量规范》。
2 测试结果及结果分析
2.1 孔隙度的确定方法
表1是W油田37块岩样部分核磁共振实验测量结果。从表中可以看出，孔隙度有三个测量值，分别是气体孔隙度、称重孔隙度和核磁孔隙度。气体孔隙度一般是用氦气、空气或者氮气测量，本次实验用的是氮气。称重孔隙度是用干样和饱和水的岩样相减得到的质量，再除以饱和溶液的密度，就得到的孔隙度，最早的测量方式是封蜡排水称重法。而核磁孔隙度的确定，是将饱和岩样测得的T2谱，用标准样品（地层水）进行刻度，将核磁信号强度转换成孔隙度。转换公式如下：式中：─核磁孔隙度测量值，%;M―标准样品T2谱的总幅度，无量纲V―标准样品总含水量，cm3;S―标准样品在NMR数据采集时的累积次数，无量纲;G―标准样品在NMR数据采集时的接受增益，%;mi―样品第i个T2分量的核磁共振T2谱幅度，无量纲;v―样品的体积，cm3;s―标准样品在NMR数据采集时的累积次数，无量纲;g―标准样品在NMR数据采集时的接受增益。
从表1中气体孔隙度、称重孔隙度和核磁孔隙度测量结果相比较，气体孔隙度测量值大于称重孔隙度和核磁孔隙度，原因在于气分子小于水分子，可以进入到更小的孔隙中，因此气体孔隙度更能反映孔隙度，而称重孔隙度和核磁孔隙度测量结果数值差不多，原因在于都是对于饱和水体积的孔隙进行测量，因此两者数值相当。
2.2 束缚水饱和度的确定方法
表1中有两个束缚水饱和度。其中，对应于岩样核磁共振T2谱曲线，核磁束缚水饱和度等于T2谱中小于T2截止值T2c的不可动峰下包面积，与整个T2谱下包面积之比。束缚水体积等于束缚水饱和度与孔隙度之积，可动水体积等于孔隙体积与束缚水体积之差，数值准确的关键在于T2截止值是否合适。T2截止值的确定方法是对离心前后的T2谱分别作累积线，从离心后的T2谱累积线最大值处作X轴平行线，与离心前的T2谱累积线相交，由交点引垂线到X轴，其对应的值为T2截止值T22c，见图1。
而BVI束缚水饱和度是依据弛豫时间的每一项都包含了束缚水的贡献，只是弛豫时间的大小不同，其对应的孔隙中包含的束缚水的数不一样。这样只要确定每个弛豫时间项中束缚水所占的比例，给出各个T2项的束缚水权系数，就可按以下公式计算岩样的束缚水饱和度：式中：Swir―离心束缚水饱和度，%;a―权系数，无量纲;T2i―第i个T2分量的核磁共振T2谱幅度，无量纲。
从束缚水饱和度的确定方法上，核磁束缚水饱和度的数值准确性受控于T2截止值的选取，而BVI束缚水饱和度是将弛豫时间中每一项的束缚水的贡献信息提取出来，确定每个弛豫时间项中束缚水所占的比例，因此BVI束缚水饱和度更能代表束缚水饱和度。
3 束缚水饱和度模型的建立
通过上一节的分析，BVI法确定的束缚水饱和度的结果最为合理准确，这样就可以通过对孔隙度和渗透率的单相关，建立起束缚水饱和度模型。图2和图3分别是37块岩样束缚水饱和度与孔隙度、渗透率的关系，多元拟合后具体公式如下：式中："Swi"―束缚水饱和度，%;"Φ"―孔隙度，%;K―渗透率，mD。
4 结语
（1）由于气分子小于水分子，可以进入到更小的孔隙中，因此气体孔隙度比称重孔隙度和核磁孔隙度更能反映孔隙度。
（2）核磁束缚水饱和度的数值准确性受控于T2截止值的选取，而BVI法束缚水饱和度是将弛豫时间中每一项的束缚水的贡献信息提取出来，确定每个弛豫时间项中束缚水所占的比例，因而BVI法束缚水饱和度更能代表束缚水饱和度。
参考文献
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