CN102913240B - 一种储层流体识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种储层流体识别方法，所述的储层流体识别方法包括：采用长等待时间下的双TE模式对储层进行测井，采集长回波间隔及短回波间隔下的回波串，并将所述的回波串进行反演得到长回波间隔T2谱及短回波间隔T2谱；假设短回波间隔条件下测得的短回波间隔T2谱全部为水层信息，将所述的短回波间隔T2谱按照长回波间隔进行移谱，生成模拟水谱；对所述的长回波间隔T2谱与模拟水谱进行差谱操作生成差谱值ΔM，根据所述差谱值ΔM判断储层流体的种类。本发明将短回波间隔测量条件下T2谱假设为水谱，以此模拟长回波间隔下T2谱，利用将长回波间隔下的测量T2谱和模拟水谱进行差谱处理并分析，实现了储层孔隙介质中的油气水流体识别。

Description

一种储层流体识别方法

技术领域

本发明是关于石油测井技术，特别是关于一种储层流体识别方法。

背景技术

在石油勘探和测井技术领域，核磁共振测井技术是一种重要的储层评价和流体识别技术，既可以提供与岩性无关孔隙度、渗透率、束缚水饱和度和孔隙分布等储层信息，也可以通过差谱法和移谱法进行储层流体性质识别。当储层中存在油水时，横向弛豫时间T2分布是多种流体以及孔隙结构的综合贡献，由于受到孔隙介质的影响，油水核磁共振T2会出现信号重叠，大大增加了油水识别的难度。

现有技术中，在利用核磁共振测井进行油水识别时，主要采用差谱法和移谱法进行流体识别（参见1995年《36 Annual Logging SymposiumTransactions：The Society of Professional Well Log Analysts》会议论文集中，Akkurt R，Vinegar H J，Tutunjian P N等人著作的《NMR Logging of NaturalGas Reservoirs》，其中记载了差谱法和移谱法原理及应用）。对于差谱法来说，采用长、短不同等待时间（Wait Time,即TW)状态获得的差谱信息进行流体性质识别，这种方法往往需要多种约束条件，如要求储层润湿性为水湿、短等待时间能将水信号完全极化以及测井资料高信噪比等条件。由于孔隙结构复杂，常常遇到短等待时间无法将孔隙中水信号完全极化的情况，此时会出现水层有差谱信号的现象，从而导致水层误解释油层致使核磁测井符合率降低（参见2011年8月《地球物理学报》杂志中，谢然红，肖立志等著作的《核磁共振测井时域分析法数值模拟及影响因素分析》，其中记载了的1S短等待时间不能使大孔中的水完全极化，造成水层出现差谱信号，造成测井解释失误）；对于移谱法来说，主要依靠经验方法，理论上仍然相当牵强，在实际应用中难以实现油气水的定量识别（参见2007年10月《测井技术》杂志中，肖立志著作的《我国核磁共振测井应用中的若干重要问题》，记载了建立在经验上移谱技术等局限性）。

发明内容

本发明提供一种储层流体识别方法，以利用假设情况下得到的模拟水谱进行储层孔隙介质中的油气水流体识别。

为了实现上述目的，本发明提供一种储层流体识别方法，所述的储层流体识别方法包括：采用长等待时间下的双TE模式对储层进行测井，采集长回波间隔及短回波间隔下的回波串，并将所述的回波串进行反演得到长回波间隔T2谱及短回波间隔T2谱；假设短回波间隔条件下测得的短回波间隔T2谱全部为水层信息，将所述的短回波间隔T2谱按照长回波间隔进行移谱，生成模拟水谱；对所述的长回波间隔T2谱与模拟水谱进行差谱操作生成差谱值ΔM，根据所述差谱值ΔM判断储层流体的种类。

进一步地，将所述的短回波间隔T2谱按照长回波间隔进行移谱，生成模拟水谱，包括：将所述的短回波间隔T2谱按照长回波间隔进行移谱，生成长等待时间下的长回波间隔回波串，并将所述长回波间隔回波串通过数据反演处理得到模拟水谱。

进一步地，根据所述差谱值ΔM判断储层流体的种类，包括：如果ΔM>0，所述储层流体中存在石油。

进一步地，根据所述差谱值ΔM判断储层流体的种类，包括：如果ΔM<0，所述储层流体中存在气体。

进一步地，根据所述差谱值ΔM判断储层流体的种类，包括：如果ΔM＝0，所述储层流体全部为水。

进一步地，所述的长等待时间为10~13s。

进一步地，所述的长回波间隔为0.9ms或1.2ms。

进一步地，所述的短回波间隔为3.6ms或4.8ms。

本发明实施例的有益效果在于，本发明将短回波间隔测量条件下T2谱假设为水谱，以此模拟长回波间隔下T2谱，利用将长回波间隔下的测量T2谱和模拟水谱进行差谱处理并分析，实现了储层孔隙介质中的油气水流体识别。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例储层流体识别方法流程图；

图2为本发明实施例的核磁共振模拟水谱法在水层识别图；

图3为本发明实施例的核磁共振模拟水谱法在油层识别图；

图4为本发明实施例的核磁共振模拟水谱法在油水同层识别图；

图5为本发明实施例的核磁共振模拟水谱法在气层识别图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明提供一种储层流体识别方法，所述的储层流体识别方法包括：

步骤S301：采用长等待时间下的双TE模式对储层进行测井，采集长回波间隔及短回波间隔下的回波串，并将所述的回波串进行反演得到长回波间隔T2谱及短回波间隔T2谱。

上述步骤中，所述的长等待时间通常为10~13s，以确保所测量的储层流体完全极化；短回波间隔TE_S通常为0.9ms或者1.2ms，以确保孔隙度等储层信息的准确求取，长回波间隔TE_L为3.6ms或4.8ms；为了保证实现移谱，采用具有梯度磁场和核磁共振测井仪器。对于MRIL-Prime核磁共振测井仪来说，采用D9TWE3或D9TWE4测井模式。

步骤S302：假设短回波间隔条件下测得的短回波间隔T2谱全部为水层信息，将所述的短回波间隔T2谱按照长回波间隔进行移谱，生成模拟水谱。

上述步骤的具体方法是：将所述的短回波间隔T2谱按照长回波间隔进行移谱，生成长等待时间下的长回波间隔回波串，并将所述长回波间隔回波串通过数据反演处理得到模拟水谱。

该步骤中，假设在长等待时间短回波间隔条件下测量T2谱为水信息，此时测量T2谱假设为水的自由弛豫、表面弛豫和扩散弛豫三种弛豫的综合贡献。由于水的自由弛豫时间很长，可以忽略水的自由弛豫贡献，此时主要表征为水的表面弛豫和扩散弛豫贡献，即为

$\frac{1}{T2}=\frac{1}{{T2}_{B,W}}+\frac{1}{{T2}_{S,W}}+\frac{1}{{T2}_{D,W}}\&ap;\frac{1}{{T2}_{S,W}}+\frac{1}{{T2}_{D,W}}---\left(1\right)$

其中，T2_B，W为水的自由弛豫时间；T2_S，W为水的表面弛豫时间；T2_D，W为水的扩散弛豫时间。

此时水的扩散弛豫时间主要与扩散系数（D_w）和测量的短回波间隔（TE_S）有关，即

${{T2}_{D,W,S}}^{-1}=D_w\frac{{\left(\mathrm{\&gamma;}{\mathrm{GTE}}_S\right)}^2}{12}---\left(2\right)$

其中，T2_D，W,S为短回波间隔下水的扩散弛豫时间，对于短回波间隔下水的扩散弛豫时间较小，主要为表面弛豫贡献；γ氢原子的旋磁比；G为磁场梯度。

该步骤中，按照长回波间隔进行移谱，主要在于所述T2谱中增加水层在长回波间隔内扩散弛豫贡献，即考虑水信号在短回波间隔内的扩散弛豫对信号的影响，此时模拟水谱的回波信号为

$M_{{\mathrm{TW}}_L}=\mathrm{\&Sigma;}{P}_i(1-\exp \left((-{\mathrm{TW}}_L/{T1}_i)\right)\exp (-t(1/{T2}_{B,W}+1/{T2}_{S,W}+1/{T2}_{D,W,L}))$ （3）

$\&ap;\mathrm{\&Sigma;}{P}_i\left(\exp (1/{T2}_{B,W}+1/{T2}_{S,W}+1/{T2}_{D,W,L})\right)$

其中，TW_L为长等待时间；P_i第i个流体组分含量；T2_B，W为水的自由弛豫时间。

该步骤中水的扩散系数可以根据油田地层水测试资料获得。如果没有测试资料，按照本发明所述方法在水层求取扩散系数；

步骤S303：对所述的长回波间隔T2谱与模拟水谱进行差谱操作生成差谱值ΔM，根据所述差谱值ΔM判断储层流体的种类。

步骤4）中将采集和模拟水谱两个回波串做差谱处理，并考虑自由弛豫的大小，所得差谱信号为

ΔM≈∑P_i(exp(-t(1/T2_B，L+1/T2_S,L+1/T2_D，L))-∑P_i(exp(-t(1/T2_B，W+1/T2_S，W+1/T2_D，W,L))

≈∑P_i(exp(-t(1/T2_S，L+1/T2_D，L))-∑P_i(exp(-t(1/T2_S，W+1/T2_D，W,L)

其中，ΔM为差谱信号；T2_S，L是长回波间隔下所测量孔隙介质的表面弛豫时间；T2_D，L为长回波间隔下所测量孔隙介质扩散弛豫时间；T2_D，W,L为长回波间隔下模拟水谱的扩散弛豫时间。

由于孔隙介质中无论是油气水何种流体组分，自由弛豫时间和表面弛豫时间均不受长、短回波间隔测量的影响，而油、气、水的扩散系数不同（通常情况下油气水的扩散系数大小关系为：D_g>D_w>D_o)，可以利用上式在信噪比控制下进行流体性质判断。具体为利用测量回波串和模拟水谱得到回波串进行差谱处理，在差谱得到的回波串信噪比大于原始测量回波串的信噪比条件下，如果存在差谱信号（ΔM>0），此时储层的流体信息存在油信号，将差谱信号进行反演就可以获得油信号；如果不存在差谱信号（ΔM=0），此时储层为水层信息，此时反演难以获取流体信号。如果差谱得到回波串的幅度小于0(ΔM<0)，此时储层的流体信息存在气信号，利用反演算法将差谱操作所得回波串可以转化为相应的流体信号。

本发明为核磁共振测井提供一种新的流体识别方法，该方法利用对比测量谱和模拟水谱之间的差异进行油、气、水流体性质的识别，避免了现有核磁共振移谱法需要很强的地区经验，该方法拓宽了现有核磁共振测井流体识别方法。

以下结合附图详细说明。

本发明采用下述步骤实现：

1）对储层采用长等待时间（TW）下的D9TWE3模式测井，采集参数如下：长等待时间为TW为12.988s，短等待时间为1s，长回波间隔为3.6ms，短回波间隔为0.9ms。并从D9TWE3模式中获得双TE回波串信息（两组回波等待时间均为12.988s，回波间隔分别为0.9ms和3.6ms）进行反演；

2）假设长等待时间12.988s下短回波间隔条件0.9ms下测量所得横向弛豫时间T2谱全部为水层信息。由于水的自由弛豫时间（2~3s）较长，此时T2信息主要假设为表面弛豫信息和水的扩散弛豫的贡献；

3）将步骤1假设的水层T2谱信息按照长回波间隔3.6ms进行移谱，获得长等待时间12.988s长回波间隔3.6ms的回波串信息，将回波串信息通过数据反演转化为T2谱，此时T2谱信息包含的信息完全是水信号，故称该T2谱为模拟水谱；

4）将长等待时间长回波间隔测量T2分布和模拟水谱进行差谱操作，具体为将两个回波串做差处理，然后利用数据反演方法进行资料处理。在考虑信噪比情况下根据差谱所得到T2谱进行流体性质判断。如果不存在差谱信号（ΔM=0），此时储层判别为水层，如图2所示。图2中第一道为深度道；第二道岩性曲线，包括自然伽马（GR）、自然电位（SP）和井径曲线；第三道为长等待时间（12.988s）短回波间隔（0.9ms）测量横向弛豫时间T2谱；第四道为第三道为长等待时间（12.988s）长回波间隔（3.6ms）测量横向弛豫时间T2谱；第五道包括构造水谱和差谱结果；第六道为流体剖面，包括束缚水、可动水和油气；第七道为测井解释结论道。如果存在差谱信号（ΔM>0），此时储层的流体信息存在油信号，如图3所示，图3中每道内容解释和图2相同，图中第七道出现差谱信号，该差谱信号为油信号。如果在同一层段中上部和下部差谱信号不同，可以判断油水同层和气水同层。图4中所示第七道该层上部存在差谱信号，下部不存在差谱信号，故解释为油水同层。图5所示第七道该层上部测量谱小于模拟水谱，即差谱信号为负值，而该层下部存在差谱信号，综上所述解释为油气层。上述测井实例和实际试油结果完全对应，证明利用核磁共振测井模拟水谱进行流体识别的方法是正确、有效的。

本发明实施例的有益效果在于，本发明将短回波间隔测量条件下T2谱假设为水谱，以此模拟长回波间隔下T2谱，利用将长回波间隔下的测量T2谱和模拟水谱进行差谱处理并分析，实现了储层孔隙介质中的油气水流体识别。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种储层流体识别方法，其特征在于，所述的储层流体识别方法包括：

采用长等待时间下的双TE模式对储层进行测井，采集长回波间隔及短回波间隔下的回波串，并将所述的回波串进行反演得到长回波间隔T2谱及短回波间隔T2谱；

假设短回波间隔条件下测得的短回波间隔T2谱全部为水层信息，将所述的短回波间隔T2谱按照长回波间隔进行移谱，生成模拟水谱；

对所述的长回波间隔T2谱与模拟水谱进行差谱操作生成差谱值ΔM，根据所述差谱值ΔM判断储层流体的种类；

其中，将所述的短回波间隔T2谱按照长回波间隔进行移谱，生成模拟水谱，包括：将所述的短回波间隔T2谱按照长回波间隔进行移谱，生成长等待时间下的长回波间隔回波串，并将所述长回波间隔回波串通过数据反演处理得到模拟水谱。

2.根据权利要求1所述的储层流体识别方法，其特征在于，根据所述差谱值ΔM判断储层流体的种类，包括：如果ΔM>0，所述储层流体中存在石油。

3.根据权利要求1所述的储层流体识别方法，其特征在于，根据所述差谱值ΔM判断储层流体的种类，包括：如果ΔM<0，所述储层流体中存在气体。

4.根据权利要求1所述的储层流体识别方法，其特征在于，根据所述差谱值ΔM判断储层流体的种类，包括：如果ΔM=0，所述储层流体全部为水。

5.根据权利要求1所述的储层流体识别方法，其特征在于，所述的长等待时间为10-13s。

6.根据权利要求1所述的储层流体识别方法，其特征在于，所述的长回波间隔为0.9ms或1.2ms。

7.根据权利要求1所述的储层流体识别方法，其特征在于，所述的短回波间隔为3.6ms或4.8ms。