CN110133035B - 核磁共振耦合恒速压汞定量表征砂岩储层孔喉结构的方法 - Google Patents
核磁共振耦合恒速压汞定量表征砂岩储层孔喉结构的方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
技术领域
发明属于油气藏储层描述技术领域,具体涉及核磁共振耦合恒速压汞定量表征砂岩储层孔喉结构的方法。
背景技术
评价储层孔喉结构的方法主要有:核磁共振、高压压汞、恒速压汞、扫描电镜等。扫描电镜无法定量表征储层立体孔喉特征,高压压汞反映的是小于最大进汞压力对应的喉道及其所控制的孔隙,恒速压汞仅能反映部分喉道和孔隙的分布特征。由于技术手段和实验压力等因素的局限性,扫描电镜、高压压汞和恒速压汞均无法描述全部的储层孔喉分布。核磁共振能够实现无损探测完整的孔喉分布,对于认知致密储层孔喉结构分布特征具有重要意义,核磁共振评价孔喉分布的核心参数在于表面弛豫率的求取,根本目的在于定量表征孔喉半径占比分布。
目前通过核磁共振与高压压汞的结合求取表面弛豫率的方法包括:《核磁共振谱的岩石孔喉结构分析》文章中提出的相关系数法、《核磁共振研究致密砂岩孔隙结构的方法及应用》文章中提出的累积频率分布法和《核磁共振与高压压汞实验联合表征致密油储层微观孔喉分布特征》文章中提出的差值最小法等。这些方法计算过程比较复杂,且不适用于仅进行了恒速压汞实验未进行高压压汞实验的情况。
文章《联合核磁共振和恒速压汞方法测定致密砂岩孔喉结构》中提出过核磁共振与恒速压汞的结合求取表面弛豫率的方法:利用恒速压汞准全孔隙分布的左峰来标定核磁共振T2频谱从而确定弛豫率。该方法要求恒速压汞准全孔隙分布的左峰与核磁共振T2谱基本一致,当岩样内部孔喉结构复杂,恒速压汞准全孔隙分布和核磁共振T2谱存在多峰,两者之间的一致性变差,该方法的适应性受到限制。
《一种碳酸盐岩储层孔洞定量评价的方法》提出了储层定量评价的方法:采用CT和核磁共振技术对岩心进行实验,建立所述岩心的孔洞半径与横向弛豫时间之间的对应关系,由储层的横向弛豫时间与孔隙度的对应关系,得到储层的孔洞半径区间与孔洞体积百分比的对应关系。该发明并未计算表面弛豫率,本发明计算了表面弛豫率,最终得到的是有效孔喉半径的完整分布图。
发明内容
本发明旨在针对上述问题,提出一种分别进行核磁共振实验和恒速压汞实验,可以计算储层岩石的表面弛豫率,进而利用表面驰豫率计算得到砂岩储层完整的孔喉半径占比分布特征的方法。
本发明的技术方案在于:
核磁共振耦合恒速压汞定量表征砂岩储层孔喉结构的方法,该方法如下:
1)选取目的砂岩储层的全尺寸岩心,钻取直径为38.1mm或25.4mm、长度为35-50mm的小岩样n块,分别进行干样和饱和模拟地层水条件下的核磁共振实验,得到消除干样影响后的饱和状态下的T2弛豫时间曲线,进一步转换成T2弛豫时间占比分布曲线;
2)对上述全部n块小岩样进行恒速压汞实验,得到恒速压汞孔喉占比分布曲线;
4)利用上述步骤得到的目的砂岩储层的表面弛豫率ρ,进一步采用核磁共振原理计算得到完整的有效孔喉半径占比分布图。
优选地,所述2)中恒速压汞实验中,根据GB/T 21650.1-2008压汞法可得,孔喉半径与恒速压汞的驱替压力之间的关系式为:
r=2σcosθ/pc (1);
式中:r为孔喉半径,单位为μm;σ为汞的界面张力,单位为N/m;在实验条件下σ=0.48N/m;θ为接触角,单位为°,在实验条件下θ=140°;pc为驱替压力,单位为MPa;进而得到恒速压汞孔喉占比分布曲线。
优选地,所述3)中T2max为T2弛豫时间占比分布曲线上占比不为0的最大T2弛豫时间;恒速压汞孔喉占比分布曲线上占比不为0的最大半径rmax即为实验岩样的最大有效孔喉半径。优选地,所述3)中耦合同一块小岩样对应的T2弛豫时间占比分布曲线上的最大弛豫时间T2max和恒速压汞孔喉占比分布曲线上的最大孔喉半径rmax,不同小岩样的表面弛豫率ρi的表达式为:
式中:ρi为不同小岩样的表面弛豫率,单位为μm/ms;rmax为占比不为0的最大孔喉半径,单位为μm;FS为形状因子;T2max为占比不为0的最大孔喉半径对应的最大弛豫时间,单位为ms。
优选地,所述4)中,获得完整的有效孔喉半径占比分布曲线的过程如下:
r=ρFST2 (4);
更优选地,所述球状孔喉结构FS=3,圆柱状孔喉结构FS=2。
与现有技术相比,本发明的优点和特色是:
(1)核磁共振反应了实验岩样完整的孔喉分布,恒速压汞能够反应实验岩样真实的大尺度孔喉分布,因此可选取核磁共振占比分布曲线和恒速压汞占比分布曲线上最右边的部分进行耦合,为了耦合计算的方便,同时考虑到相同实验岩样的最大孔喉半径是固定和唯一的,因此分别选取恒速压汞占比分布曲线和核磁共振占比分布曲线的最大值作为特征点进行耦合求取表面弛豫率,该方法更简单、快捷,便于推广应用;
(2)相比高压压汞、扫描电镜等方法,核磁共振能够实现无损探测完整的有效孔喉的弛豫时间分布特征,求取储层岩石表面弛豫率后可计算得到储层岩石的完整的有效孔喉半径占比分布图,实现了对砂岩储层有效孔喉结构分布的定量表征;
(3)本发明不受砂岩储层物性特征和储集空间类型的限制,应用范围广。
附图说明
图1为T2弛豫时间占比分布曲线。
图2为恒速压汞孔喉占比分布曲线。
图3为完整的有效孔喉半径占比分布图。
图4为具体实施例中T2弛豫时间占比分布曲线。
图5为具体实施例中恒速压汞孔喉占比分布曲线。
图6为具体实施例中完整的有效孔喉半径占比分布图。
具体实施方式
实施例1
核磁共振耦合恒速压汞定量表征砂岩储层孔喉结构的方法,该方法如下:
1)选取目的砂岩储层的全尺寸岩心,钻取直径为38.1mm或25.4mm、长度为35-50mm的小岩样n块,分别进行干样和饱和模拟地层水条件下的核磁共振实验,进而得到消除干样影响后的饱和状态下的T2弛豫时间曲线,进一步转换成T2弛豫时间占比分布曲线;
如图1所示,图1为根据核磁共振实验得到的消除干样影响后的饱和状态下的T2弛豫时间曲线,进一步转换得到的T2弛豫时间占比分布曲线,横坐标为T2弛豫时间,纵坐标为不同T2弛豫时间所占的比例,所有T2弛豫时间的占比总和等于1,曲线上T2max为T2弛豫时间占比分布曲线上占比不为0的最大T2弛豫时间点,本图表达了T2弛豫时间由小到大的分布规律。
2)对上述全部n块小岩样再进行恒速压汞实验,得到恒速压汞孔喉占比分布曲线;
如图2所示,本图为恒速压汞实验得到的恒速压汞孔喉占比分布曲线,横坐标为孔喉半径,纵坐标为不同孔喉半径所占的比例,所有孔喉半径的占比总和等于1,曲线上rmax为孔喉占比分布曲线上占比不为0的最大孔喉半径,本图表达了恒速压汞孔喉半径由小到大的分布规律。
4)利用上述步骤得到的目的砂岩储层的表面弛豫率ρ,进一步采用核磁共振原理计算得到完整的有效孔喉半径占比分布图。如图3所示。图3为核磁共振和恒速压汞耦合得到表面弛豫率ρ后,进一步采用核磁共振原理计算得到完整的有效孔喉半径占比分布图,表达了岩样完整的有效孔喉半径由小到大的分布规律。
实施例2
核磁共振耦合恒速压汞定量表征砂岩储层孔喉结构的方法,该方法如下:
1)选取目的砂岩储层的全尺寸岩心,钻取直径为38.1mm或25.4mm、长度为35-50mm的小岩样n块,分别进行干样和饱和模拟地层水条件下的核磁共振实验,进而得到消除干样影响后的饱和状态下的T2弛豫时间曲线,进一步转换成T2弛豫时间占比分布曲线;其中,T2max为T2弛豫时间占比分布曲线上占比不为0的最大T2弛豫时间;
2)对上述全部n块小岩样再进行恒速压汞实验,得到恒速压汞孔喉占比分布曲线;
恒速压汞实验中,根据GB/T 21650.1-2008压汞法可得,孔喉半径与恒速压汞的驱替压力之间的关系式为:
r=2σcosθ/pc (1);
式中:r为孔喉半径,单位为μm;σ为汞的界面张力,单位为N/m,在实验条件下σ=0.48N/m;θ为接触角,单位为°,在实验条件下θ=140°;pc为驱替压力,单位为MPa;进而得到恒速压汞孔喉占比分布曲线;其中,恒速压汞孔喉占比分布曲线占比不为0的最大半径rmax即为实验岩样的最大有效孔喉半径。
3)耦合同一块小岩样对应的T2弛豫时间占比分布曲线上的最大弛豫时间T2max和恒速压汞孔喉占比分布曲线上的最大孔喉半径rmax,不同小岩样的表面弛豫率ρi的表达式为:
式中:ρi为不同小岩样的表面弛豫率,单位为μm/ms;rmax为占比不为0的最大孔喉半径,单位为μm;FS为形状因子;T2max为占比不为0的最大孔喉半径对应的最大弛豫时间,单位为ms。
4)通过上述得到的目的砂岩储层的表面弛豫率ρ,根据核磁共振原理得到完整的有效孔喉半径占比分布图;
过程如下:
r=ρFST2 (4);
其中,球状孔喉结构Fs=3,圆柱状孔喉结构Fs=2。
具体实施例
某地区砂岩致密储层
1)选取该地区同一层位砂岩致密储层的典型全尺寸岩心,钻取小岩样(直径25.4mm、长度为35.4-36.1mm)4块;
2)按照《岩样核磁共振参数实验测量规范》(SY/T 6490-2014),先对4块小岩样进行干样条件下的核磁共振实验,再对小岩心进行饱和模拟地层水条件下的核磁共振实验,得到消除干样影响后的饱和状态下的T2弛豫时间曲线,进一步转换成T2弛豫时间占比分布曲线,如图4所示;图4为4块实验岩样的T2弛豫时间占比分布曲线,表达了4块实验岩样的T2弛豫时间分布规律。可以看出4块实验岩样的曲线整体相似,但又具有各自的特征,揭示了相同地区砂岩致密储层岩样的相似性和独特性;
3)从T2弛豫时间占比分布曲线上得到4块小岩样的最大弛豫时间T2max,结果见表1;
4)对上述全部4块小岩样进行恒速压汞实验,得到恒速压汞孔喉占比分布曲线,如图5所示;本图为4块实验岩样的恒速压汞孔喉占比分布曲线,表达了4块实验岩样的恒速压汞孔喉分布规律。可以看出4块实验岩样的曲线整体相似,但又具有各自的特征,揭示了相同地区砂岩致密储层岩样的相似性和独特性;
5)从恒速压汞孔喉占比分布曲线上得到4块小岩样的最大孔喉半径rmax,结果见表1;
6)采用耦合公式计算4块小岩样的表面弛豫率ρi,该区为致密砂岩储层,主要发育粒间孔和溶蚀孔,孔喉结构可简化为球状,取值FS=3,结果见表1;
7)采用公式计算得到该砂岩储层岩石的表面弛豫率ρ=0.16μm/ms;
8)将p=0.16μm/ms代入到公式,计算得到储层实验岩样的完整有效孔喉半径占比分布图,见图6。图6为核磁共振和恒速压汞耦合得到表面弛豫率ρ后,进一步采用核磁共振原理计算得到完整的有效孔喉半径占比分布图,本图揭示了该地区砂岩致密储层岩样完整的有效孔喉半径由小到大的分布规律。完整有效孔喉半径占比分布曲线的建立,为致密砂岩储层储集能力和渗流能力的研究奠定了基础,对致密砂岩储层油气藏的发现、勘探和开发具有指导意义。
表1不同岩样表面弛豫率结果
岩样编号 | T<sub>2max</sub>/ms | r<sub>max</sub>/μm | ρ<sub>i</sub>/(μm/ms) |
1号 | 932.6 | 400 | 0.14 |
2号 | 756.46 | 340 | 0.15 |
3号 | 657.93 | 390 | 0.2 |
4号 | 705.48 | 300 | 0.14 |
。
Claims (4)
1.核磁共振耦合恒速压汞定量表征砂岩储层孔喉结构的方法,其特征在于:该方法如下:
1)选取目的砂岩储层的全尺寸岩心,钻取直径为38.1mm或25.4mm、长度为35-50mm的小岩样n块,分别进行干样和饱和模拟地层水条件下的核磁共振实验,进而得到消除干样影响后的饱和状态下的T2弛豫时间曲线,进一步转换成T2弛豫时间占比分布曲线;
其中,T2弛豫时间占比分布曲线的横坐标为T2弛豫时间,纵坐标为不同T2弛豫时间所占的比例,所有T2弛豫时间的占比总和等于1;
2)对上述全部n块小岩样再进行恒速压汞实验,得到恒速压汞孔喉占比分布曲线;
其中,恒速压汞孔喉占比分布曲线的横坐标为孔喉半径,纵坐标为不同孔喉半径所占的比例,所有孔喉半径的占比总和等于1;
3)耦合同一块小岩样的T2弛豫时间占比分布曲线上占比不为0的最大T2弛豫时间T2max和恒速压汞孔喉占比分布曲线上占比不为0的最大孔喉半径rmax;得到各个小岩样的表面弛豫率ρi;
式中:ρi为不同小岩样的表面弛豫率,单位为μm/ms;rmax为恒速压汞孔喉占比分布曲线上占比不为0的最大孔喉半径,单位为μm;FS为形状因子;T2max为T2弛豫时间占比分布曲线上占比不为0的最大T2弛豫时间,单位为ms;
式中:ρ为该目的砂岩储层的表面弛豫率,单位为μm/ms;
4)利用上述步骤得到的目的砂岩储层的表面弛豫率ρ,进一步采用核磁共振原理计算得到完整的有效孔喉半径占比分布图。
2.根据权利要求1所述核磁共振耦合恒速压汞定量表征砂岩储层孔喉结构的方法,其特征在于:所述2)中的恒速压汞实验,孔喉半径与恒速压汞驱替压力之间的关系式为:
r=2σcosθ/pc (1);
式中:r为孔喉半径,单位为μm;σ为汞的界面张力,单位为N/m;在实验条件下σ=0.48N/m;θ为接触角,单位为°,在实验条件下θ=140°;pc为驱替压力,单位为MPa;进而得到恒速压汞孔喉占比分布曲线。
3.根据权利要求2所述核磁共振耦合恒速压汞定量表征砂岩储层孔喉结构的方法,其特征在于:所述4)中,获得完整的有效孔喉半径占比分布曲线的计算过程如下:
r=ρFST2 (4)。
4.根据权利要求3所述核磁共振耦合恒速压汞定量表征砂岩储层孔喉结构的方法,其特征在于:还包括,球状孔喉结构的形状因子FS=3,圆柱状孔喉结构的形状因子FS=2。
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