CN108005633A

CN108005633A - 致密气藏的二维核磁共振测井观测模式参数确定方法

Info

Publication number: CN108005633A
Application number: CN201711205678.3A
Authority: CN
Inventors: 张世懋; 葛祥; 张正玉; 吴见萌; 彭光明; 龚达波; 冉旭; 吴玉友; 谢泽秀; 林绍文; 李阳兵; 张筠
Original assignee: Sinopec Oilfield Service Corp; Sinopec Southwest Petroleum Engineering Co Ltd Logging Branch
Current assignee: Sinopec Oilfield Service Corp; Sinopec Southwest Petroleum Engineering Co Ltd Logging Branch
Priority date: 2017-11-27
Filing date: 2017-11-27
Publication date: 2018-05-08

Abstract

本发明公开了一种致密气藏的二维核磁共振测井观测模式参数确定方法，采用MRIL‑P型核磁共振测井仪，包括用于致密气藏二维核磁共振测井数据采集的6组回波序列，观测模式待确定参数包括T_W1‑6，T_E1‑6，NE_1‑6，共18组参数取值，其中T_E4‑6应选取仪器满足较小孔隙中的流体信号采集的可测回波间隔，T_E1‑3选择较T_E4‑6长的回波间隔以增加测井数据的信噪比与采集效率；第一组回波序列满足地层中所有流体均被极化，余下5组流体中氢原子散相前的首波幅度可用于反演T₁值。通过本方法得到的观测模式可以用于利用MRIL‑P型核磁共振测井仪开展致密气藏的二维核磁共振测井数据采集，采集到的结果可靠。

Description

致密气藏的二维核磁共振测井观测模式参数确定方法

技术领域

本发明涉及一种致密气藏的二维核磁共振测井观测模式参数确定方法。

背景技术

1、一维核磁共振测井局限性。储层评价是致密气藏勘探开发的重要基础，流体性质的有效判识更是储层评价中的重要环节，针对气井的开发，储层是否产水直接关系着气井生命周期的长短。利用测井方法识别储层是否产水，是油气勘探开发的重要环节之一。常规测井方法与一维核磁共振测井技术在面对识别致密气藏是否产水方面存在多解性，无法准确区分可动水，因此二维核磁共振测井在致密气藏的应用前景广阔。

2、国内多家测井公司拥有哈里伯顿公司生产的MRIL-P型核磁共振测井仪，该测井仪单支价格在一千万元以上，经前人实验与测井实践证实，可用于采集二维核磁共振测井。而目前国内测井公司多将MRIL-P型核磁共振测井仪用于开展一维核磁共振测井，限制了仪器的应用能力。

3、致密气藏二维核磁共振测井观测模式设计。采集二维核磁共振测井资料，选择适用于目的储层与其流体性质的观测模式，是测井采集前必要的环节，也是决定二维核磁共振测井资料是否有效、采集的信息是否准确、测井作业是否高效的重要基础。目前国内在确定二维核磁共振测井观测模式时，均是在现有模式中进行优选，没有系统的设计方案；针对致密气藏(孔隙度<10％)采集二维核磁共振测井资料，若观测模式选择不合理，可能会导致测井资料的信噪比降低或是天然气、可动水信号未能被准确采集，影响测井资料的质量，误导气藏的勘探开发决策。

现有技术主要有以下缺点：

1、实验室二维核磁共振测井设备与MRIL-P型核磁共振测井仪的结构、测量原理存在较大差别，因此适用于实验室设备的观测模式设计并不适用于测井仪器；实验室二维核磁共振测井观测模式的设计原则并未考虑井下高温、高压、在泥浆介质中测量等特殊环境因素，因此在设计原则上和测井观测模式设计存在巨大差异。

2、目前国内外现有二维核磁共振测井仪与MRIL-P型核磁共振测井仪的结构、测量原理存在较大差别，两种仪器的观测模式、设计原则无法通用；国外公司仅提供二维核磁共振测井技术服务，不单售测井仪，服务费用高昂，提高了技术应用成本。

3、现有MRIL-P型核磁共振测井仪观测模式均是基于国外具有更高孔隙度储层的实践经验，而国外的高孔隙度、高渗透率气藏与国内较常见的致密气藏二维核磁共振测井响应存在较大差异，这导致了现有观测模式下采集的二维核磁共振测井资料在致密气藏中的应用效果差，测井耗时长，限制了技术的推广应用能力，提高了技术应用成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种技术成本低、能够为气藏的勘探开发提供决策依据的致密气藏的二维核磁共振测井观测模式参数确定方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

1、二维核磁共振实验、数值模拟结果均表明，二维核磁共振技术可以在不受岩石骨架影响的前提下，有效解决储层气、水关系识别难题。

2、经研究证实，国内多家测井公司现有的数十支MRIL-P(每支价值一千余万元)型一维核磁共振测井仪，可以通过优选现有或设计观测模式的方式，实现二维核磁共振测井数据的采集。

3、核磁共振测井虽然从原理上不受岩石骨架特性影响，但却间接的受到观测模式参数选择、储层流体赋存特征差异等因素的共同影响。二维核磁共振测井观测模式优化主要的控制因素包括等待时间(T_W)、回波间隔(T_E)、回波数(NE)三个重要参数。

4、二维核磁共振测井观测模式设计有别于一维核磁共振测井，为保证测得的回波中包含弛豫、扩散信息，应在多Tw和多T_E模式下采集弛豫信息进行联合反演，求解出地层的纵向弛豫时间T₁或扩散系数D。为满足地层流体信号均可被有效采集，等待时间T_W应满足大于等于3倍的地层有效流体最大T1时间即T_1,MAX，回波的测量时间的3倍应大于等于过渡带所含流体的最大横向弛豫时间即T_2,MAX,可由关系式表示：

T_W≥3×T_1,MAX；

3×T_E×NE≥T_2,MAX；

式中T_W为等待时间，单位ms；TE为回波间隔，单位ms；T_1,MAX为有效流体最大纵向弛豫时间，单位ms；T_2,MAX为有效流体最大横向弛豫时间，单位ms。

致密气藏的二维核磁共振测井观测模式参数确定方法，采用MRIL-P型核磁共振测井仪，它包括用于致密气藏二维核磁共振测井数据采集的6组回波序列，观测模式待确定参数包括T_W1-6，T_E1-6，NE_1-6，共18组参数取值，其中T_E4-6应选取仪器满足较小孔隙中的流体信号采集的可测回波间隔，T_E1-3选择较T_E4-6长的回波间隔以增加测井数据的信噪比与采集效率；由于第一组回波序列用于提取二维核磁共振测井数据中的T₂值，应满足地层中所有流体均被极化，余下5组流体中氢原子散相前的首波幅度可用于反演T₁值，设计流程如下：

步骤一：确定参数T_W1-6

取值公式如下：

T_W1＝3×T_1，MAX，(T_1，MAX＝MAX{T_1GAS，T_1MW，T_1MUD})

T_W2＝3×MAX{T_1GAS，T_1MW，T_1MUD＜T_1MAX}

T_W3＝3×T_1CUTOFF

T_W4＝3×T_1CBW

T_Wπ＝3×T_W(π-2)/10，(n＝5,6)

步骤二：确定参数T_E1-6

T_E(1-3)＝T_E，MIN

T_E(4-6)＝MIN{T_B，MIN＜T_E≤0.9ms}

步骤三：确定参数NE_1-6

取值公式如下：

NE₁＝T_2，MAX/(3×T_E1)，(T_2，MAX＝MAX{T_2GAS，T_2MW，T_2MUD})

NE₂＝20；NE_n＝10，(n＝3，4，5，6)

其中，T_1GAS，T_1W，T_1MUD分别代表天然气、可动水、泥浆滤液的纵向弛豫时间；T_2GAS，T_2W，T_2MUD分别代表天然气、可动水、泥浆滤液的横向弛豫时间；T_1CUTOFF为可动流体纵向弛豫时间截止值；T_1CBW为粘土束缚水纵向弛豫时间截止值；T_Wn为第n组回波序列的等待时间，T_En为第n组回波序列的回波间隔，N_En为第n组回波序列的回波数。

作为优选方式，NE₂取20，NE_3-6取10即可满足T1的反演。

作为优选方式，基于岩心实验结果与核磁共振测井实践，在致密气藏中不同流体弛豫时间之间的关系为T_1GAS>T_1MW>T_1MUD、T_2MW>T_2GAS>T_2CUTOFF，因此T_1,MAX应为T_1GAS；因核磁共振测井探测范围可能包含过渡带流体信息，为确保有效流体信号均被采集到，需明确可动地层水与钻井液滤液的T₂值并选择较大的T₂值作为T_2,MAX。

作为优选方式，T_W1-6的取值分别为12000、2200、300、100、30、10；T_E1-6的取值分别为0.9、0.9、0.6、0.6、0.6、0.6；NE_1-6的取值分别为400、20、10、10、10、10。

根据上述方法，可得到致密气藏二维核磁共振测井观测模式。

本发明的有益效果是：

1、发明的致密气藏二维核磁共振测井观测模式设计原则与设计的观测模式TGR01可以用于利用MRIL-P型核磁共振测井仪开展致密气藏的二维核磁共振测井数据采集，采集到的结果可靠，解释结论符合地质规律，得到了测试结论验证。

2、通过对比，证实了利用TGR01观测模式(依据本发明中设计原则确定的观测模式)采集的二维核磁共振测井数据，天然气弛豫时间谱更为显著，二维交会图中天然气信号更易识别，更加符合实际的单井测试天然气产量，实现了设计的目的。

3、本发明确定的观测模式设计原则可在拥有MRIL-P型核磁共振测井仪的公司、其他致密气藏研究区推广应用，适用性较强，更有利于拓宽国有企业和部分私营企业现有资产的应用范围，降低成本，提升其使用价值。

附图说明

图1为致密气藏二维核磁共振测井观测模式设计流程与参数取值图；

图2为优选实施例的致密气藏观测模式参数取值；

图3为致密气储层蒸馏水饱和岩心T2谱分布情况之一；

图4为致密气储层蒸馏水饱和岩心T2谱分布情况之二。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

现有技术介绍：

1、在开展二维核磁共振实验室观测时，通常在满足目标流体可被完全观测到的基础上，根据实验目的和目标设定观测模式；

2、目前现有的国内外少量二维核磁共振测井仪通过修改仪器硬件结构，调整CPMG回波序列的形式实现储层二维核磁共振测井数据的采集；

3、目前针对致密气藏(储层平均孔隙度小于10％的气藏)，基于MRIL-P型核磁共振测井仪的测量，均是在已有观测模式中进行优选。

现有技术的不足：

如图1～图4所示，二维核磁共振测井观测模式设计原则

实验证实6组回波序列可以满足致密气藏二维核磁共振测井数据采集，因此观测模式待确定参数包括TW1-6，TE1-6，NE1-6，共18组参数取值，其中TE4-6应选取仪器可测的尽可能小回波间隔以满足较小孔隙中的流体信号采集，TE1-3选择较TE4-6略长的回波间隔以增加测井数据的信噪比与采集效率；由于第一组回波序列用于提取二维核磁共振测井数据中的T2值，应满足地层中所有流体均被极化，余下5组流体中氢原子散相前的首波幅度可用于反演T1值，经实验室反演与测井实践证实，NE2取20，NE3-6取10即可满足T1的反演，具体设计流程如图1所示。其中，T_1GAS，T_1W，T_1MUD分别代表天然气、可动水、泥浆滤液的纵向弛豫时间；T_2GAS，T_2W，T_2MUD分别代表天然气、可动水、泥浆滤液的横向弛豫时间；T_1CUTOFF为可动流体纵向弛豫时间截止值；T_1CBW为粘土束缚水纵向弛豫时间截止值；T_Wn为第n组回波序列的等待时间，T_En为第n组回波序列的回波间隔，N_En为第n组回波序列的回波数，TF代表的是流体的弛豫时间，图1中的T2F代表流体的横向弛豫时间(T_2GAS、T_2MW、T_2MUD的总称)，T1F代表的是流体的纵向弛豫时间(T_1GAS、T_1MW、T_1MUD的总称)。

图1中还给出了参数的取值依据，具体取值依据如下：

T_1F可由实验室岩心核磁共振实验测定，也可利用经验公式估算；

T_1CUTOFF可由岩心实验室方法测定或参考干层核磁共振测井响应；

T_1CBW可由岩心实验测定或观察纯泥岩层核磁共振测井谱峰估算；

根据变T_E岩心实验对比结果，考虑资料信噪比，确定回波间隔；

T_2F可由实验室岩心核磁共振实验测定；

其中T_Wn＝3×T_W(n-2)/10以及NE₂＝20；NE_n＝10，(n＝3，4，5，)则为经验取值。

2、致密气藏观测模式设计

基于岩心实验结果与核磁共振测井实践，在致密气藏中不同流体弛豫时间之间的关系为T_1GAS>T_1MW>T_1MUD、T_2MW>T_2GAS>T_2CUTOFF，因此T_1,MAX应为T_1GAS；T_2,MAX可能为T_2MW。又因核磁共振测井探测范围可能包含过渡带流体信息，为确保有效流体信号均被采集到，需明确可动地层水与钻井液滤液的T₂值并选择较大的T₂值作为T_2,MAX。

利用蒸馏水饱和岩心，在实验室采集岩心的T₂谱，可从T₂谱的分布状态直观判断自由水在T₂谱的响应特征与边界值。通过观察两口井中22个致密气储层饱含蒸馏水岩心样本的T₂谱分布特征发现，可动水峰右边界值约为100ms(如图3和图4所示)。岩心实验室分析环境多为均匀磁场环境，而实际测井过程中还应考虑梯度磁场环境下可动水的扩散系数，因此测井采集的水峰T₂值可能会更小。

以川西致密中浅层开发井为例，钻井液类型为钾石灰聚磺或其他聚合物钻井液，粘度为40～70s，代入公式进行估算发现T_2MUD应为300～400ms，显然T_2MUD>T_2MW，T_2,MAX应为泥浆滤液的横向弛豫时间，将实验室分析与测井估算结果代入观测模式设计公式(图1中的公式)，可确定出适用于川西致密气藏二维核磁共振测井设计观测模式的参数取值，将设计的观测模式命名为TGR01，其具体参数见图2。

本发明关键点和保护点是：

1、致密气藏二维核磁共振测井观测模式设计流程与参数取值原则；

2、适用于致密气藏二维核磁共振测井采集的TGR01观测模式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.致密气藏的二维核磁共振测井观测模式参数确定方法，采用MRIL-P型核磁共振测井仪，其特征在于：它包括用于致密气藏二维核磁共振测井数据采集的6组回波序列，观测模式待确定参数包括T_W1-6，T_E1-6，NE_1-6，共18组参数取值，其中T_E4-6应选取仪器满足较小孔隙中的流体信号采集的可测回波间隔，T_E1-3选择较T_E4-6长的回波间隔以增加测井数据的信噪比与采集效率；由于第一组回波序列用于提取二维核磁共振测井数据中的T₂值，应满足地层中所有流体均被极化，余下5组流体中氢原子散相前的首波幅度可用于反演T₁值，设计流程如下：

步骤一：确定参数T_W1-6

取值公式如下：

T_W1＝3×T_1，MAX，(T_1，MAX＝MAX{T_1GAS，T_1MW，T_1MUD})

T_W2＝3×MAX{T_1GAS，T_1MW，T_1MUD＜T_1MAX}

T_W3＝3×T_1CUTOFF

T_W4-3×T_1CBW

T_Wn＝3×T_W(n-2)/10，(n＝5，6)

步骤二：确定参数T_E1-6

TB_(1-3)＝T_B，MIN

T_E(4-6)＝MIN{T_E，MIN＜T_B≤0.9ms}

步骤三：确定参数NE_1-6

取值公式如下：

NE₁＝T_2，MAX/(3×T_E1)，(T_2，MAX＝MAX{T_2GAS，T_2MW，T_2MUD})

NE₂＝20；NE_n＝10，(n＝3，4，5，6)

其中，T_1GAS，T_1W，T_1MUD分别代表天然气、可动水、泥浆滤液的纵向弛豫时间；T_2GAS，T_2W，T_2MUD分别代表天然气、可动水、泥浆滤液的横向弛豫时间；T_1CUTOFF为可动流体纵向弛豫时间截止值；T_1CBW为粘土束缚水纵向弛豫时间截止值；T_Wn为第n组回波序列的等待时间，T_En为第n组回波序列的回波间隔，NE_n为第n组回波序列的回波数。

2.根据权利要求1所述的致密气藏的二维核磁共振测井观测模式参数确定方法，其特征在于：NE₂取20，NE_3-6取10即可满足T1的反演。

3.根据权利要求1或2所述的致密气藏的二维核磁共振测井观测模式参数确定方法，其特征在于：基于岩心实验结果与核磁共振测井实践，在致密气藏中不同流体弛豫时间之间的关系为T_1GAS＞T_1MW＞T_1MUD、T_2MW＞T_2GAS＞T_2CUTOFF，因此T_1，MAX应为T_1GAs；因核磁共振测井探测范围可能包含过渡带流体信息，为确保有效流体信号均被采集到，需明确可动地层水与钻井液滤液的T₂值并选择较大的T₂值作为T_2，MAX。

4.根据权利要求1或2所述的致密气藏的二维核磁共振测井观测模式参数确定方法，其特征在于：T_W1-6的取值分别为12000、2200、300、100、30、10；T_E1-6的取值分别为0.9、0.9、0.6、0.6、0.6、0.6；NE_1-6的取值分别为400、20、10、10、10、10。

5.适用于致密气藏的二维核磁共振测井观测模式，其特征在于：该模型是通过权利要求1所述方法得到的观测模型。