CN106050225B - 一种核磁共振测井t2谱100％纯水谱的确定方法 - Google Patents
一种核磁共振测井t2谱100％纯水谱的确定方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种核磁共振测井T2谱100％纯水谱的确定方法，包括：首先根据已知的岩石物理实验特征建立勘探地区储层束缚水饱和度Swi与T2几何均值T2g的关系，然后利用球管薄膜模型逐点计算测井T2谱束缚水饱和度Swi及T2几何均值T2g，并建立核磁共振离心谱，在核磁共振离心谱基础上构建100％纯水核磁共振谱。当储层含油气时核磁信号与100％纯水核磁信号存在显著的差异，利用这种差异对储层流体进行准确的识别。本发明利用核磁共振测井资料构造100％纯水谱能够反映储层真实的孔隙结构，且通过对比实测核磁共振谱与构造纯水谱的差异有效识别储层流体性质，回避了由于原油性质、观测模式导致的核磁共振测井流体识别困难的难题，提高了核磁共振测井资料的应用，增强了解决地质问题的能力。
Description
技术领域
本发明涉及岩心核磁共振、核磁共振测井及储层评价领域，特别涉及一种核磁共振测井T2谱100％纯水谱的确定方法。
背景技术
核磁共振是磁场中原子核对电磁波的一种响应。核磁共振测井的原始数据是幅度随时间衰减的自旋回波串，自旋回波串包含了储层物性、孔隙类型、孔径大小、流体类型及其分布等十分丰富的信息，可以表示为多个衰减指数的叠加：
其中：M(t)——核磁共振测井测量得到的随时间t变化的回波幅度；
T2,i——第i个组分的横向弛豫时间，i＝1，...，N；
Mi(0)——对应于T2,i组分的核磁共振孔隙度，i＝1，...，N。
通过适当的刻度，根据自旋回波串信号强度可以得到核磁孔隙度，并通过多指数拟合自旋回波串，可以得到每一深度点的分布曲线，即核磁共振测井T2谱。该测井T2谱横坐标为T2时间值，纵坐标为孔隙度分量。
核磁共振测井在评价储层品质方面具有独特的优势，通过解谱得到测井T2谱，可以直观的反映孔径大小及其分布。当储层饱含水时，大孔喉对应较大T2值，小孔喉对应较小T2值，从而达到评价孔隙结构的目的。但是当储层含油气时，计算的核磁孔隙度偏低，测井T2谱的幅度和峰值位置不再反映储层孔喉分布，若直接使用测井T2谱进行储层品质的评价必然是不恰当的，所以很有必要对测井T2谱进行含烃校正。
目前国内研究人员从核磁共振实验及测井T2谱出发对储层含烃校正做了相关研究工作。
①优化观测模式。在原始数据采集上，可以采用特殊的观测模式以便提供孔隙度校正信息。
②数值模拟方法。参见2016年1月第2期《石油勘探与开发》杂志中，胡法龙、周灿灿等著作的《核磁共振测井构造水谱流体识别方法及应用》的文章，其中记载了数值模拟方法的应用，利用Tw和TE测量下的T2分布，构造Tw长等待时间和TE下完全含水状态下T2分布，从而达到储层评价的目的。
③其他数学统计方法。参见2000年6月第3期《测井技术》杂志中，高敏等著作的《用核磁共振测井资料评价储层的孔隙结构》的文章，其中记载了区域性T2g与各孔隙结构参数关系，进一步消除储层含烃的影响；参见2012年2月 02期《石油天然气学报》杂志中，肖飞、何宗斌等著作的《核磁共振测井连续表征储层孔隙结构方法研究》的文章，其中记载了通过测井T2谱计算孔隙结构等相关参数，然后与实验值对比，最后利用含油饱和度作为校正系数消除二者之间的误差；参见2010年石油技术交流会上，刘忠华、周灿灿等著作的《一种利用核磁共振测井资料评价储层孔隙结构的新方法》的文章，其中记载了核磁三孔隙组分百分含量与孔隙结构类型的关系，用以准确识别高产油气层，这种方法适用于多相流体存在的地层。
以上提出的各种含烃校正方法具有各自的优势和局限性。第1种方法的优点是可以从原始数据采集上获得高质量的油气水分离信号，但其应用上的局限性是需要慎重进行测前设计，但目前来说国内测前设计方面研究较少。方法2 的优点是可以从根本上得到完全含水的T2分布，但是算法等复杂，不易推广。最后一种方法区域应用性较强，不具有普遍规律，没有从根本上解决含烃对谱分布的影响。
为了解决核磁测井应用中T2谱受含烃影响不能很好反映储层品质的实际难题，应该采用全新的研究思路与方法，避开岩心实验或其他信息标定的传统思路与方法，提出确定核磁共振测井含烃校正的一种可靠方法和技术，克服现行方法的技术局限性。
发明内容
本发明的目的是利用测井T2谱构造100％纯水谱而实现含烃校正，利于后续流体识别及储层品质评价等。
为实现上述目的，本发明提供了一种核磁共振测井T2谱100％纯水谱的确定方法，包括以下步骤：
步骤(1)通过岩心核磁共振实验获取实验核磁共振T2饱和谱和离心谱数据；
步骤(2)根据步骤(1)得到的岩心核磁共振T2饱和谱和离心谱实验数据验数据计算岩心束缚水饱和度Swi及核磁共振T2谱几何均值T2g并建立二者关系，采用最小二乘法确定待定系数a、b；
步骤(3)利用球管薄膜模型计算核磁共振T2谱的岩心束缚水饱和度Swi，并构建离心谱；
步骤(4)根据步骤(2)确定的待定系数a、b，计算含水饱和度SW＝1时的核磁共振T2谱几何均值T2g；
步骤(5)借助正态分布函数在核磁共振T2谱上构建一个自由水谱；
步骤(6)，将步骤(3)构建的离心谱与步骤(5)构建的自由水谱相加得到一个总谱，利用规划求解的方法使得构建的总谱孔隙度和几何均值T2g′与步骤(3)中计算岩心束缚水饱和度Swi产生的中间参数测井孔隙度及步骤(4) 中确定的核磁共振T2谱几何均值T2g值误差最小，此时得到的总谱即为100％纯水谱。
进一步的，所述步骤(1)中，核磁共测井振T2实验按照《岩样核磁共振参数实验室测量规范SY/T 6490-2007》标准规定的流程进行。
进一步的，所述步骤(2)中岩心束缚水饱和度Swi及核磁共振实验T2谱几何均值T2g，具体按照如下公式进行计算：
其中：为岩心离心谱孔隙分量；为岩心饱和谱孔隙分量；T2,i为实验 T2谱的横向弛豫时间。
进一步的，所述步骤(2)中，建立岩心束缚水饱和度Swi及核磁共振T2谱几何均值T2g的关系如下：
进一步的，在进行步骤(3)操作时，需对核磁测井资料处理得到标准T2谱，处理方法对于P型核磁参考《DPP核磁处理技术手册》。
在进行步骤(3)操作之前，还需利用中子-密度曲线进行测井孔隙度的计算，通过下式实现：
其中：为测井密度孔隙度；为测井中子孔隙度。
所述测井孔隙度的计算按照石油天然气行业标准《生产测井解释规程SY/T5793-1993》规定的流程进行。
进一步的，所述步骤(3)利用球管薄膜模型计算测井T2谱的束缚水饱和度Swi并构建离心谱，是根据球管薄膜模型确定的权系数计算得到：
其中：为离心谱分量；为束缚水孔隙度；Wi为权系数分量；m 为系数；Swi为束缚水饱和度；为测井孔隙度；为测井T2谱孔隙分量；T2,i为测井T2谱的横向弛豫时间。
进一步的，所述步骤(5)借助正态分布函数在测井T2谱上构建一个自由水谱：
其中：A为构建自由水谱的幅度值；u为构建自由水谱的期望值；σ为构建自由水谱的标准差；x为构建自由水谱各组分的时间值，与测井T2谱时间一致； f(x)为构建自由水谱的幅值。
本发明将自由水谱与离心谱相加得到一个总谱，利用规划求解方法使得构建的总谱孔隙度和测井T2谱几何均值T2g′与步骤(3)中的测井孔隙度及步骤 (4)中确定的T2g值误差最小，此时得到的总谱即为100％纯水谱，
本发明实现了多相流体存在情况下利用核磁共振测井资料构造100％纯水谱，纯水谱能够反映储层真实的孔隙结构，并且通过对比实测核磁共振谱与构造纯水谱的差异能够有效识别储层流体性质，在构建水谱基础上可以进行储层品质的评价，回避了由于原油性质、观测模式等导致的核磁共振测井流体识别困难的难题，并且可以通过对比构造水谱与实测谱之间的差异达到流体识别的目的。提高了核磁共振测井资料的应用，增强了解决地质问题的能力。
附图说明
图1为本发明一种核磁共振测井T2谱100％纯水谱的确定方法流程示意图。
图2为本发明一种核磁共振测井T2谱100％纯水谱的确定方法实施例T2g确定方法示意图。
图3为本发明一种核磁共振测井T2谱100％纯水谱的确定方法实施例m值确定方法示意图。
图4为本发明一种核磁共振测井T2谱100％纯水谱的确定方法实施例单峰型示意图。
图5本发明一种核磁共振测井T2谱100％纯水谱的确定方法实施例双峰型示意图。
图6本发明一种核磁共振测井T2谱100％纯水谱的确定方法实施例双峰型示意图。
图7为本发明一种核磁共振测井T2谱100％纯水谱的确定方法计算机流程图。
图8为本发明一种核磁共振测井T2谱100％纯水谱的确定方法某地区某井实际处理的效果图。
图9为本发明一种核磁共振测井T2谱100％纯水谱的确定方法某地区计算的孔隙度与岩心分析孔隙度结果对比图。
图10为本发明一种核磁共振测井T2谱100％纯水谱的确定方法某地区计算的 T2g与岩心分析T2g结果对比图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。
通过对核磁共振T2谱的形态研究，在大量实验数据和实测资料的基础上，提出了一种核磁共振测井T2谱100％纯水谱的确定方法，该方法的流程示意图如图1 所示。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
第一步，按照《岩样核磁共振参数实验室测量规范SY/T 6490-2007》标准规定的流程进行岩心核磁T2实验，获取实验核磁共振T2谱饱和谱和离心谱数据。
第二步，根据第一步得到的岩心核磁共振T2饱和谱和离心谱实验数据计算束缚水饱和度Swi及核磁共振T2谱几何均值T2g，并建立二者关系，如图2所示，具体确定方法如下：
其中：为岩心离心谱孔隙分量；为岩心饱和谱孔隙分量；T2,i为实验T2谱的横向弛豫时间；
具体实施过程中，采用最小二乘法确定待定系数a、b，a值取0.878，b值取1.149。
第三步，利用球管薄膜模型计算测井T2谱的束缚水饱和度Swi并构建离心谱，具体确定方法如下：
其中：为离心谱分量；为束缚水孔隙度；Wi为权系数分量；m 为系数；Swi为束缚水饱和度；为测井孔隙度；为测井密度孔隙度；为测井中子孔隙度；为测井T2谱孔隙分量；T2,i为测井T2谱的横向弛豫时间。
我们发现，利用球管模型时权系数曲线更加平滑，取值更加合理：当T2小于某一个值时，孔隙空间充满了束缚流体，此时权系数为1，随着孔喉半径的增大，不可动流体所占空间比例不断减小，权系数趋近于0，权系数是T2值的函数。对于要准确构造离心谱，则上述参数m值取值很关键，我们通过大量实验数据分析，发现m值与T2截止值T2cutoff有很好的线性关系，即：
m＝c*T2cutoff+d
如图3所示，具体实施过程中，采用最小二乘法确定待定系数系数c、d，c 值取0.196，d值取-0.364；当缺少地区经验T2截止值时，默认m取2.46。
第四步，根据第二步中确定的T2g～Swi关系以及待定系数a、b，计算SW＝1 时的核磁共振T2谱几何均值T2g。
第五步，借助正态分布函数在测井T2谱上构建一个自由水谱：
其中：A为构建自由水谱的幅度值；u为构建自由水谱的期望值；σ为构建自由水谱的标准差；x为构建自由水谱各组分的时间值，与测井T2谱时间一致； f(x)为构建自由水谱的幅值。
第六步，将第五步构建的自由水谱与第三步构建的离心谱相加得到一个总谱，具体实施过程中，我们采用规划求解的方法，使得构建的总谱孔隙度和核磁共振几何均值T2g′与第三步中的测井孔隙度及第四步中确定的T2g值误差最小，此时得到的总谱即为100％纯水谱，即：
|T2g′-T2g|→0
对于要准确构造纯水谱，则上述A、u、σ三个参数的确定也是至关重要，在具体实施过程中，采用规划求解方法确定，但是通过大量数据分析发现，三个参数都有一个明确的取值范围，A值取值在0.35附近，u值取值在1.70附近，σ取值在0.44附近。
按照以上思路，利用构造水谱法我们对某地区的部分岩心做了计算，如图 4-6，岩心数据如表1。
同时我们在geolog中编写了该方法的程序，实现了自动处理。流程图如图 7所示。
表1
利用构造水谱法自动构造核磁共振测井T2谱100％纯水谱方法以及自主开发的软件包，我们对某油田某井进行了处理，如图8所示为某油田某井实际处理的效果图，处理的效果图如下：
图中第一道为CAL(井径曲线)、SP(自然电位曲线)和GR(自然伽马曲线)，第二道为深度，第三道为三孔隙度曲线，第四道为电阻率曲线，第五道为实测T2谱孔隙分布谱，第六道和第七道分别为构造离心谱与纯水谱。从图上可以看出，利用构造水谱法得到的100％纯水谱在含水地层与实测谱形态基本一致，说明该方法的可信性。
和现有的通过含烃校正得到纯水谱的方法相比，构造水谱法可以快速便捷的逐点计算每个深度点的100％纯水谱，受流体类型等的影响较小。利用自主开发的软件包，我们就可以得到一系列连续的和测井井段相匹配的纯水谱，进而利用该孔隙分布更加准确的对储层品质及流体类型进行评价。利用构造法，我们对某地区的岩心做了计算，图9中的两条边界线分别是±5％为误差的分界线，图10中的两条边界线是以±5％为误差分界线，从图9和图10上可以看出构造法的结果可以很好的替代岩心分析的结果。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种核磁共振测井T2谱100％纯水谱的确定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)，对岩心进行核磁共振T2实验，获取核磁共振T2饱和谱和离心谱实验数据；
步骤(2)，根据步骤(1)得到的岩心核磁共振T2饱和谱和离心谱实验数据计算岩心束缚水饱和度Swi及核磁共振T2谱几何均值T2g，并建立二者关系，采用最小二乘法确定待定系数a、b；
步骤(3)，利用球管薄膜模型计算核磁共振T2谱的岩心束缚水饱和度Swi，并构建离心谱，根据球管薄膜模型确定的权系数计算得到：
其中，为离心谱分量；为束缚水孔隙度；Wi为权系数分量；m为系数；Swi为束缚水饱和度；为测井孔隙度；为测井T2谱孔隙分量；T2，i为测井T2谱的横向弛豫时间；
步骤(4)，根据步骤(2)确定的待定系数a、b，计算含水饱和度SW＝1时的核磁共振T2谱几何均值T2g；
步骤(5)，借助正态分布函数在核磁共振T2谱上构建一个自由水谱；
步骤(6)，将步骤(3)构建的离心谱与步骤(5)构建的自由水谱相加得到一个总谱，利用规划求解的方法使得构建的总谱孔隙度和几何均值T2g′与步骤(3)中计算岩心束缚水饱和度Swi产生的中间参数测井孔隙度及步骤(4)中确定的核磁共振T2谱几何均值T2g值误差最小，此时得到的总谱即为100％纯水谱。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，岩心核磁共振T2实验按照《岩样核磁共振参数实验室测量规范SY/T 6490-2007》标准规定的流程进行。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，岩心束缚水饱和度Swi及核磁共振T2谱几何均值T2g，具体按照如下公式进行计算：
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，建立岩心束缚水饱和度Swi及核磁共振T2谱几何均值T2g的关系如下：
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行步骤(3)操作之前，还需利用中子-密度曲线进行测井孔隙度的计算，通过下式实现：
其中：为测井密度孔隙度；为测井中子孔隙度。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述测井孔隙度的计算按照石油天然气行业标准《生产测井解释规程SY/T 5793-1993》规定的流程进行。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(5)借助正态分布函数在核磁共振T2谱上构建一个自由水谱：
其中：A为构建自由水谱的幅度值；u为构建自由水谱的期望值；σ为构建自由水谱的标准差；x为构建自由水谱各组分的时间值，与测井T2谱时间一致；f(x)为构建自由水谱的幅值。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述步骤(6)中建立的100％纯水谱进行储层品质评价，并通过与测井T2谱对比进行储层流体识别。
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