CN104777181B - 致密油核磁共振t2截止值及流体饱和度确定方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种致密油核磁共振T₂截止值及流体饱和度确定方法及装置，方法包括：对待测样品进行碳含量测定，生成碳含量测定结果；根据碳含量测定结果确定待测样品的孔喉半径下限值；根据孔喉半径下限值和待测样品的岩心弛豫率确定对应的T₂截止值。本方案利用实际样品测定的致密油可动流体孔喉半径下限值求取T₂截止值，由于实际样品测定的致密油可动流体孔喉半径下限值采用由粗变细孔喉测定碳含量逐渐逼近的方法，更加具有真实性。

Description

致密油核磁共振T2截止值及流体饱和度确定方法、装置

技术领域

本发明涉及石油勘探技术领域，具体的讲是致密油核磁共振T₂截止值及流体饱和度确定方法及装置。

背景技术

核磁共振实验技术是目前监测岩石可动流体饱和度的一项重要技术。核磁共振实验中T2弛豫时间谱包含岩石孔隙结构分布和所含流体的信息，这种信息是核磁共振实验测定岩石可动流体饱和度的基础所在。T2分布与孔隙尺寸相关。较大孔隙中的可动流体与岩石孔隙固体表面作用力弱，T2弛豫时间较大，相比而言，束缚流体与岩石孔隙固体表面作用力强，T2弛豫时间较小。

T2截止值的研究是核磁实验进行可动流体与束缚流体区分的关键，大于T2截止值信号流体为可动流体，相应的为束缚流体。目前确定T2截止值主要有储层系数与T2截止值关系计算、毛管力与T2截止值的关系计算、T2几何平均值求取、阴离子交换容量计算、T2谱峰形态、离心实验等方法。

离心法是现有技术中计算T2截止值最为普遍与准确的方法。尽管如此，离心法测定T2截止值并不是适合于所有的致密油。图1为离心实验准确测定致密油中束缚水饱和度适用性示意图。其中，图1(A)：大孔型样品含水饱和度与离心力关系；图1(B)：大孔与小孔并存型样品离心样品含水饱和度与离心力关系，图1(C)：大孔型样品孔隙分布，图1(D)：大孔与小孔并存型样品样品孔隙分布。Sw：含水饱和度；Swi：样品实际束缚水饱和度；Swi’：离心实验测定束缚水饱和度；P：离心实验最大离心力；R：孔喉半径；P1：大孔型样品可动水离心出所需要的最大离心力；P2：大孔与小孔并存型样品小孔中可动水离心出所需要的最小离心力；P3：大孔与小孔并存型样品小孔中可动水离心出所需要的最大离心力；)。

如图1(C)所示为大孔型样品孔隙分布，对于孔隙分布为单峰型的大孔型样品，如图1(A)所示，如果孔隙中可动水离心出所需要的最大离心力P₁小于离心实验最大离心力P，在实验过程中，随着离心力的逐渐增加，含水饱和度快速降低，当离心力达到P₁并进一步增加至P时，含水饱和度则基本没有较大变化，此时即认为样品的束缚水饱和度为Swi。实验测定的可动水与束缚水含量是准确的。但是对于如图1(D)所示的孔隙分布为双峰型的大孔与小孔并存型样品，如图1(B)所示，由于小孔隙中可动水离心出所需要的最小离心力P₁大于离心实验最大离心力P，则实验测定过程中即使达到了最大离心力P，也无法将小孔中的可动水离出。但是实际离心实验过程中，由于含水饱和度的变化在离心力从零至P₁逐渐增加的过程汇总快速降低，而P₁至P过程中，含水饱和度同样基本没有较大变化，此时实验结论则错误性地将实验测得的束缚水饱和度Swi’认为是实际的束缚水饱和度，因此此时计算得到可动水与束缚水含量是不准确的。只有当离心力增加足够大达到小孔中可动水离心出所需要的最小离心力P₂时，随着压力的增加，小孔中的可动水才能够离心出，此时的束缚水饱和度为图1B中的Swi。

由此可见，实际的离心实验在处理致密油特别是孔隙非均质性强的样品时，存在诸多不准确性。离心实验中的离心力需要足够大才能够将小孔中的可动水离心出，但是目前离心实验技术中的离心力往往不能够达到相应要求，最重要的是，很难将孔隙分布与离心力进行定量对应。

发明内容

为更加准确、真实的确定致密油核磁共振信号T₂截止值，本发明实施例提供了一种致密油核磁共振T₂截止值确定方法，方法包括：

对待测样品进行碳含量测定，生成碳含量测定结果；

根据所述碳含量测定结果确定待测样品的孔喉半径下限值；

根据所述孔喉半径下限值和待测样品的岩心弛豫率确定对应的T₂截止值；

所述的根据所述碳含量测定结果确定待测样品的孔喉半径下限值包括：

根据碳含量测定结果，确定碳含量为零的测定点和相邻的碳含量非零的测定点分别对应的孔喉半径；

根据碳含量为零的测定点和相邻的碳含量非零的测定点所对应的两孔喉半径的平均值确定待测样品的孔喉半径下限值。

此外，本发明实施例还提供一种致密油核磁共振T₂截止值确定装置，包括：

测定模块，用于对待测样品进行碳含量测定，生成碳含量测定结果；

孔喉半径下限值确定模块，用于根据所述碳含量测定结果确定待测样品的孔喉半径下限值；

T₂截止值确定模块，用于根据所述孔喉半径下限值和待测样品的岩心弛豫率确定对应的T₂截止值；

所述的孔喉半径下限值确定模块包括：

孔喉半径确定单元，用于根据碳含量测定结果，确定碳含量为零的测定点和相邻的碳含量非零的测定点分别对应的孔喉半径；

下限值确定单元，用于根据碳含量为零的测定点和相邻的碳含量非零的测定点所对应的两孔喉半径的平均值确定待测样品的孔喉半径下限值。

同时，利用上述获得的T₂截止值，利用大于T₂截止值信号幅值面积与总信号幅值面积比值即可计算可动流体饱和度，本发明还提供一种可动流体饱和度确定方法，方法包括：

确定待测样品的T₂截止值；

根据确定的T₂截止值的信号幅值面积与总信号面积比值确定可动流体饱和度，其中确定待测样品的T₂截止值包括：

对待测样品进行碳含量测定，生成碳含量测定结果；

根据所述碳含量测定结果确定待测样品的孔喉半径下限值；

根据所述孔喉半径下限值和待测样品的岩心弛豫率确定对应的T₂截止值；

所述的根据所述碳含量测定结果确定待测样品的孔喉半径下限值包括：

根据碳含量测定结果，确定碳含量为零的测定点和相邻的碳含量非零的测定点分别对应的孔喉半径；

根据碳含量为零的测定点和相邻的碳含量非零的测定点所对应的两孔喉半径的平均值确定待测样品的孔喉半径下限值。

同时，本发明还提供一种可动流体饱和度确定装置，装置包括：

截止值确定模块，用于确定待测样品的T₂截止值；

饱和度确定模块，用于根据确定的T₂截止值的信号幅值面积与总信号面积比值确定可动流体饱和度，其中截止值确定模块包括：

测定模块，用于对待测样品进行碳含量测定，生成碳含量测定结果；

孔喉半径下限值确定模块，根据所述碳含量测定结果确定待测样品的孔喉半径下限值；

T₂截止值确定模块，用于根据所述孔喉半径下限值和待测样品的岩心弛豫率确定对应的T₂截止值；

所述的孔喉半径下限值确定模块包括：

孔喉半径确定单元，用于根据碳含量测定结果，确定碳含量为零的测定点和相邻的碳含量非零的测定点分别对应的孔喉半径；

下限值确定单元，用于根据碳含量为零的测定点和相邻的碳含量非零的测定点所对应的两孔喉半径的平均值确定待测样品的孔喉半径下限值。

本方案利用实际样品测定的致密油可动流体孔喉半径下限值求取T₂截止值，由于实际样品测定的致密油可动流体孔喉半径下限值采用由粗变细孔喉测定碳含量逐渐逼近的方法，其数值真实反映了油在吼道中实际能够充注的最小半径值，即可动孔喉半径下限值，因此本方法相比离心法等其他方法更加具有真实性。此外，现有技术进行离心实验中的离心力需要足够大才能够将小孔中的可动水离心出，但是目前离心实验技术中的离心力往往不能够达到相应要求，最重要的是，在实际离心实验中很难判定是否已经完全将可动水离心出岩心，只能通过判断可动水随着离心力继续增大不再明显减少就停止离心，而这种判断明显不具备科学性。本方案通过准确测定致密油可动流体孔喉半径下限值，带入公式即可准确求取T₂截止值，进而求取准确的可动流动饱和度。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

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。

图1为现有技术中进行离心实验准确测定致密油中束缚水饱和度适用性示意图；

图2为本发明提供的一种致密油核磁共振T₂截止值确定方法的流程图；

图3为本发明实施例中提供的确定待测样品的孔喉半径下限值的流程图；

图4为本发明提供的一种致密油核磁共振T₂截止值确定装置的框图；

图5为本发明实施例中确定致密砂岩储层聚集孔喉半径下限测定方法原理图；

图6为本发明方法计算得到的T₂截止值与现有技术计算得到的T₂截止值的结果比较图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2所示，本发明提供一种致密油核磁共振T₂截止值确定方法，包括：

步骤S301，对待测样品进行碳含量测定，生成碳含量测定结果；

步骤S302，根据碳含量测定结果确定待测样品的孔喉半径下限值；

步骤S303，根据孔喉半径下限值和待测样品的岩心弛豫率确定对应的T₂截止值。

具体的，如图3所示，本发明实施例中根据碳含量测定结果确定待测样品的孔喉半径下限值包括：

步骤S3021，根据碳含量测定结果，确定碳含量为零的测定点和相邻的碳含量非零的测定点分别对应的孔喉半径；

步骤S3022，根据碳含量为零的测定点和相邻的碳含量非零的测定点所对应的两孔喉半径的平均值确定待测样品的孔喉半径下限值。

具体的，本方案具体实施时，根据所述孔喉半径下限值和待测样品的岩心弛豫率利用公式r＝2ρ₂T₂确定对应的T₂截止值，其中，

ρ₂：核磁共振信号T₂的表面弛豫率，μm/s；

r为所述孔隙半径下限值，nm。

同时，本发明还提供一种致密油核磁共振信号T₂截止值确定装置，如图4所示，包括：

测定模块301，用于对待测样品进行碳含量测定，生成碳含量测定结果；

孔喉半径下限值确定模块302，用于根据碳含量测定结果确定待测样品的孔喉半径下限值；

T₂截止值确定模块303，用于根据孔喉半径下限值和待测样品的岩心弛豫率确定对应的T₂截止值。

具体的，本发明的具体实施时，孔喉半径下限值确定模块包括：

孔喉半径确定单元，用于根据碳含量测定结果，确定碳含量为零的测定点和相邻的碳含量非零的测定点分别对应的孔喉半径；

下限值确定单元，用于根据碳含量为零的测定点和相邻的碳含量非零的测定点所对应的两孔喉半径的平均值确定待测样品的孔喉半径下限值。

下面结合本方案的原理及具体实施例对本方案做进一步详细说明：

核磁实验中，孔隙中的流体有三种不同的弛豫机制：自由弛豫、表面弛豫和扩散弛豫。弛豫时间T₂可表示为：

当采用短TE且孔隙只含饱和流体时，表面弛豫起主要作用，即T₂直接与孔隙尺寸成正比：

由公式(2)可知，T₂分布图实际上反映了孔隙尺寸的分布。假设孔隙是一个半径为r的圆柱，则公式(2)可简化为：

则：r＝2ρ₂T₂ (4)

符号注释：

T₂：通过脉冲序列(CPMG)采集的孔隙流体的横向弛豫时间，ms；

T_2z：在足够大的容器中(大到容器影响可忽略不计)孔隙流体的横向弛豫时间，ms；

T_2b：表面弛豫引起的横向弛豫时间，ms；

T_2k：磁场梯度下由扩散引起的孔隙流体的横向弛豫时间，ms；

ρ₂：T₂表面弛豫率，μm/s；

孔隙的比表面积，1/μm。

r：孔隙半径，nm。

测定出致密油可动流体孔喉半径下限值，通过公式(4)计算即可得到对应的核磁T₂弛豫时间截止值，之后通过信号幅值面积比值即可计算相应可动流体饱和度。

本发明公开的核磁T₂弛豫时间截止值的方案具体步骤如下：

步骤(1)：选取一块致密油藏产油层段砂岩样品，通过测定样品中由粗变细厚度碳含量确定致密油可动流体孔喉半径下限值r_cutoff。如图4所示，其中r_cutoff取r₄与r₅平均值。

步骤(2)：通过孔喉半径与T₂信号值的关系即公式(2)求取对应的T₂截止值，通过大于T₂截止值信号幅值面积与总信号幅值面积比值即可计算可动流体饱和度。

图1离心实验准确测定致密油中束缚水饱和度适用性示意图(A：大孔型样品含水饱和度与离心力关系；B：大孔与小孔并存型样品离心样品含水饱和度与离心力关系，C：大孔型样品孔隙分布，D：大孔与小孔并存型样品样品孔隙分布。Sw：含水饱和度；Swi：样品实际束缚水饱和度；Swi’：离心实验测定束缚水饱和度；P：离心实验最大离心力；R：孔喉半径；P1：大孔型样品可动水离心出所需要的最大离心力；P2：大孔与小孔并存型样品小孔中可动水离心出所需要的最小离心力；P3：大孔与小孔并存型样品小孔中可动水离心出所需要的最大离心力；)；

图5为本发明实施例中，确定致密砂岩储层聚集孔喉半径下限测定方法原理图(r为相应孔喉半径)

图6本发明方法计算得到的T₂截止值与现有技术计算得到的T₂截止值的结果比较(符号注释：T₂cutoff本发明方法计算得到的T₂截止值；T₂’cutoff：前人计算T₂截止值)。

发明效果：

真实性：本方法创新性利用实际样品测定的致密油可动流体孔喉半径下限值求取T₂截止值，由于实际样品测定的致密油可动流体孔喉半径下限值采用由粗变细孔喉测定碳含量逐渐逼近的方法，其数值真实反映了油在吼道中实际能够充注的最小半径值，即可动孔喉半径下限值，因此本方法相比离心法等其他方法更加具有真实性。

准确性：相比目前进行调研的其他几种求取T₂截止值的方法，本方法具有准确性。离心实验中的离心力需要足够大才能够将小孔中的可动水离心出，但是目前离心实验技术中的离心力往往不能够达到相应要求，最重要的是，在实际离心实验中很难判定是否已经完全将可动水离心出岩心，只能通过判断可动水随着离心力继续增大不再明显减少就停止离心，而这种判断明显不具备科学性。本方法通过准确测定致密油可动流体孔喉半径下限值，带入公式即可准确求取T₂截止值，进而求取准确的可动流动饱和度。

具体实施方式：

吉林油田扶余油层致密油R59井S121进行实验为例。致密油可动流体孔喉半径下限值实验测定数据如下：1号点：吼道半径110nm，碳含量36％；2号点：吼道半径88nm，碳含量24％；3号点：吼道半径76nm，碳含量15％；4号点：吼道半径42nm，碳含量7％；5号点：吼道半径18nm，碳含量0％。取42nm与18nm平均值30nm作为致密油可动流体孔喉半径下限值。核磁T₂谱岩心弛豫率取15μm/s，岩心弛豫率一般采用经验值。砂岩的弛豫率经验值一般取值15μm/s。

孔喉半径下限值为30nm，则相应的T2截止值为1.5ms(图6)。

前人针对T₂截止值进行了大量计算，致密储层的T₂截止值一般取30ms。本方法计算的得到的1.5ms数据相比前人研究更加准确，特别是针对于致密储层，如果采用30ms，则可动流体百分数为大于30ms的信号幅值面积813与总信号幅值面积4739的比值，为17％；本方法计算的得到的1.5ms对应的可动流体百分数为大于1.5ms的信号幅值面积2902与总信号幅值面积4739的比值为61％，其中确定幅值面积即为信号值的积分。由于该井属于2013年新井，笔者选取了邻近井位的产液情况，计算得到的可动流体饱和度为58％。本方法采用的T₂截止值计算的可动流体饱和度更加准确。

如上所述，得到对应的核磁T₂弛豫时间截止值，之后通过信号幅值面积比值即可计算相应可动流体饱和度，因此本发明还公开了一种可动流体饱和度确定方法，方法包括：

确定待测样品的T₂截止值；

根据确定的T₂截止值的信号幅值面积与总信号面积比值确定可动流体饱和度，其中确定待测样品的T₂截止值包括：

对待测样品进行碳含量测定，生成碳含量测定结果；

根据所述碳含量测定结果确定待测样品的孔喉半径下限值；

根据所述孔喉半径下限值和待测样品的岩心弛豫率确定对应的T₂截止值。

以及一种可动流体饱和度确定装置，装置包括：

截止值确定模块，用于确定待测样品的T₂截止值；

饱和度确定模块，用于根据确定的T₂截止值的信号幅值面积与总信号面积比值确定可动流体饱和度，其中截止值确定模块包括：

测定模块，用于对待测样品进行碳含量测定，生成碳含量测定结果；

孔喉半径下限值确定模块，根据所述碳含量测定结果确定待测样品的孔喉半径下限值；

T₂截止值确定模块，用于根据所述孔喉半径下限值和待测样品的岩心弛豫率确定对应的T₂截止值。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种致密油核磁共振T₂截止值确定方法，其特征在于，所述的方法包括：

对待测样品进行碳含量测定，生成碳含量测定结果；

根据所述碳含量测定结果确定待测样品的孔喉半径下限值；

根据所述孔喉半径下限值和待测样品的岩心弛豫率确定对应的T₂截止值；

所述的根据所述碳含量测定结果确定待测样品的孔喉半径下限值包括：

根据碳含量测定结果，确定碳含量为零的测定点和相邻的碳含量非零的测定点分别对应的孔喉半径；

根据碳含量为零的测定点和相邻的碳含量非零的测定点所对应的两孔喉半径的平均值确定待测样品的孔喉半径下限值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据所述孔喉半径下限值和待测样品的岩心弛豫率确定对应的T₂截止值包括：

根据所述孔喉半径下限值和待测样品的岩心弛豫率利用公式r＝2ρ₂T₂确定对应的T₂截止值，其中，

ρ₂：核磁共振信号T₂的表面弛豫率，μm/s。

3.一种致密油核磁共振T₂截止值确定装置，其特征在于，所述的装置包括：

测定模块，用于对待测样品进行碳含量测定，生成碳含量测定结果；

孔喉半径下限值确定模块，用于根据所述碳含量测定结果确定待测样品的孔喉半径下限值；

T₂截止值确定模块，用于根据所述孔喉半径下限值和待测样品的岩心弛豫率确定对应的T₂截止值；

所述的孔喉半径下限值确定模块包括：

孔喉半径确定单元，用于根据碳含量测定结果，确定碳含量为零的测定点和相邻的碳含量非零的测定点分别对应的孔喉半径；

下限值确定单元，用于根据碳含量为零的测定点和相邻的碳含量非零的测定点所对应的两孔喉半径的平均值确定待测样品的孔喉半径下限值。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的T₂截止值确定模块根据所述孔喉半径下限值和待测样品的岩心弛豫率利用公式r＝2ρ₂T₂确定对应的T₂截止值，其中，

ρ₂：核磁共振信号T₂的表面弛豫率，μm/s。

5.一种可动流体饱和度确定方法，其特征在于，所述的方法包括：

确定待测样品的T₂截止值；

根据确定的T₂截止值的信号幅值面积与总信号面积比值确定可动流体饱和度，其中确定待测样品的T₂截止值包括：

对待测样品进行碳含量测定，生成碳含量测定结果；

根据所述碳含量测定结果确定待测样品的孔喉半径下限值；

根据所述孔喉半径下限值和待测样品的岩心弛豫率确定对应的T₂截止值；

所述的根据所述碳含量测定结果确定待测样品的孔喉半径下限值包括：

根据碳含量测定结果，确定碳含量为零的测定点和相邻的碳含量非零的测定点分别对应的孔喉半径；

根据碳含量为零的测定点和相邻的碳含量非零的测定点所对应的两孔喉半径的平均值确定待测样品的孔喉半径下限值。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的根据所述孔喉半径下限值和待测样品的岩心弛豫率确定对应的T₂截止值包括：

根据所述孔喉半径下限值和待测样品的岩心弛豫率利用公式r＝2ρ₂T₂确定对应的T₂截止值，其中，

ρ₂：核磁共振信号T₂的表面弛豫率，μm/s。

7.一种可动流体饱和度确定装置，其特征在于，所述的装置包括：

截止值确定模块，用于确定待测样品的T₂截止值；

饱和度确定模块，用于根据确定的T₂截止值的信号幅值面积与总信号面积比值确定可动流体饱和度，其中截止值确定模块包括：

测定模块，用于对待测样品进行碳含量测定，生成碳含量测定结果；

孔喉半径下限值确定模块，根据所述碳含量测定结果确定待测样品的孔喉半径下限值；

T₂截止值确定模块，用于根据所述孔喉半径下限值和待测样品的岩心弛豫率确定对应的T₂截止值；

所述的孔喉半径下限值确定模块包括：

孔喉半径确定单元，用于根据碳含量测定结果，确定碳含量为零的测定点和相邻的碳含量非零的测定点分别对应的孔喉半径；

下限值确定单元，用于根据碳含量为零的测定点和相邻的碳含量非零的测定点所对应的两孔喉半径的平均值确定待测样品的孔喉半径下限值。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的T₂截止值确定模块根据所述孔喉半径下限值和待测样品的岩心弛豫率利用公式r＝2ρ₂T₂确定对应的T₂截止值，其中，

ρ₂：核磁共振信号T₂的表面弛豫率，μm/s。