CN111094955A - 使用饱和度剖面来估计地层性质 - Google Patents
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Abstract
一种估计多孔介质的性质的方法，包括：使多孔介质的样本饱和；在离心机中旋转样本，其中样本的第一端比样本的第二端更靠近离心机的旋转轴；获得第一性质的第一估计；使多孔介质的样本饱和；在离心机中旋转样本，其中样本的第二端比样本的第一端更靠近离心机的旋转轴；获得第一性质的第二估计；以及至少部分地基于第一性质的第一估计和第一性质的第二估计来确定多孔介质的第二性质。第一性质可以是T2分布，第二性质可以是T2截止点。
Description
优先权要求
本申请要求于2017年7月27日递交的美国专利申请No.15/661,852的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及估计地层性质，更具体地，涉及使用核磁共振(NMR)技术来估计地层性质。
背景技术
NMR测井技术有时被用于估计地层孔隙度和相关特征中。NMR测井测量包含在地层的充满流体的孔隙空间内的氢核的感应磁矩。NMR测井提供关于存在的流体量、这些流体的性质以及包含这些流体的孔隙的尺寸的信息。
NMR测井的优势是仅测量对包含在油、水和气中的氢质子存在的响应，而不受基质矿物的干扰。NMR测井可以提供关于流体以及流体与岩石之间的相互作用的信息。从时域弛豫时间分布转化的T2谱是孔隙尺寸分布的反映，这使得可以区分黏土束缚水(CBW)、束缚水(irreducible water)的毛体积(BVI)和自由水指数(FFI)，以准确估计可采储量并使用Coates或Schlumberger模型来推断渗透率。
在NMR中，T2是表征NMR信号的横向弛豫的时间常数。T2截止点是在NMR测井的解释中使用的参数，以区分束缚水的毛体积(BVI)和自由流体(FFI)。BVI和FFI用于计算可采储量，并且在自由流体模型中用于估计渗透率。
发明内容
本公开中所描述的方法和系统通过使用饱和度剖面(saturation profile)、切片选择(slice selection)T2和空间T2来改进多孔介质性质的测量，例如T2截止点确定。在实验室中，通过将100％饱和度的样本与束缚饱和度的相同样本的T2谱进行比较来确定T2截止点。由于其时间效率，通常使用离心机旋转来获得束缚状态。这些方法和系统结合饱和度剖面来识别真实束缚水段并使用所选择的切片的T2以仅测量束缚段。对束缚水段的识别可以减小或消除确定旋转速度的操作的不确定性。另外，这种方法可以为不同的位移压力提供可变的T2截止点。
这些方法和系统可以提供比基于整个样本的平均饱和度代表束缚水条件的假设的方法更准确的对感兴趣的性质的确定。对于低渗透率岩石，这种假设通常是不准确的，因为沿岩芯样本的长度存在饱和度梯度，这是由于在以一定的离心速度进行去饱和之后，沿样本长度的不同的离心力。这导致对BVI的高估，意味着对可采储量的低估。在高渗透率样本的情况下，饱和度梯度预计要比低渗透率岩石的饱和度梯度小得多，并且因为它对T2截止点的估计影响较小，所以通常可以忽略不计。为了从低渗透率岩石中获得更准确的T2截止点，不使用束缚水段的识别的方法可能需要以比所需的离心速度更高的离心速度旋转岩石。对于低渗透率石灰石岩石(类似垩白)，由于这些岩石易碎，并且通过高速离心，颗粒开始疏松从而导致数据不准确并可能破坏岩石，因此这可能是一个问题。
“束缚水饱和度(irreducible water saturation)”通常用于指代岩芯样本的饱和度，在该饱和度下，水的产生会减慢或停止，即使旋转速率增加。当已达到束缚水饱和度时，实际的饱和度剖面通常具有梯度。本公开使用“真实束缚水段”和“低饱和度部分”来指代样本入侵端(invading end)附近的段，其中条件接近实际束缚水饱和度。
大量实验表明，对于典型的砂岩，T2截止点约为33ms。典型碳酸盐的T2截止点在80ms至120ms之间变化，平均值为92ms。在许多情况下，直接使用这些值可以产生令人满意的结果，而无需在实验室中进行测量。然而，对于具有复杂岩性和孔隙系统的样本，通常需要在实验室中确定T2截止点。
一方面，估计多孔介质的T2截止点的方法包括：利用流体使多孔介质的样本饱和；在饱和时测量样本的T2分布；通过下列操作将样本准备用于不饱和测量：在离心机中旋转样本，其中样本的第一端比样本的第二端更靠近离心机的旋转轴；获得样本的饱和度剖面；以及识别样本的第一低饱和度部分；在样本的第一低饱和度部分上测量多孔介质的T2分布；通过将在样本的第一低饱和度部分上测量的T2分布与在饱和条件下测量的T2分布进行比较来获得多孔介质的T2截止点的第一估计；利用流体使多孔介质的样本饱和；在饱和时测量样本的T2分布；通过下列操作将样本准备用于不饱和测量：在离心机中旋转样本，其中样本的第二端比样本的第一端更靠近离心机的旋转轴；获得样本的饱和度剖面；以及识别样本的第二低饱和度部分；在样本的第二低饱和度部分上测量多孔介质的T2分布；通过将在样本的第二低饱和度部分上测量的T2分布与在饱和条件下测量的T2分布进行比较来获得多孔介质的T2截止点的第二估计；以及对T2截止点的第一估计与T2截止点的第二估计求平均。如此处所使用的，测量T2分布包括测量空间T2分布。
一方面，估计多孔介质的T2截止点的方法包括：利用流体使多孔介质的样本饱和；在饱和时测量样本的T2分布；通过下列操作将样本准备用于不饱和测量：在离心机中旋转样本，其中样本的第一端比样本的第二端更靠近离心机的旋转轴；获得样本的饱和度剖面；以及识别样本的第一低饱和度部分；在样本的第一低饱和度部分上测量多孔介质的T2分布；通过将在样本的第一低饱和度部分上测量的T2分布与在饱和条件下测量的T2分布进行比较来获得多孔介质的T2截止点的第一估计；
一方面，估计多孔介质的性质的方法包括：利用流体使多孔介质的样本饱和；在离心机中旋转样本，其中样本的第一端比样本的第二端更靠近离心机的旋转轴；测量多孔介质的第一性质以获得第一性质的第一估计；在获得第一性质的第一估计之后，利用流体使多孔介质的样本饱和；在离心机中旋转样本，其中样本的第二端比样本的第一端更靠近离心机的旋转轴；测量多孔介质的第一性质以获得第一性质的第二估计；以及至少部分地基于第一性质的第一估计和第一性质的第二估计来确定多孔介质的第二性质。
这些方法的实施例可以包括以下特征中的一个或多个特征。
在一些实施例中，获得样本的饱和度剖面包括对样本执行NMR测量。
在一些实施例中，方法包括确定样本是异质的。在一些情况下，确定样本是非均质的包括将样本的最大孔隙度与最小孔隙度进行比较。
在一些实施例中，识别样本的第一低饱和度部分包括识别样本的饱和度在样本的最小饱和度的10％以内的样本的一部分。
在一些实施例中，方法包括将在样本的第一低饱和度部分上测量的T2分布与在饱和条件下测量的T2分布进行比较，包括将在样本的第一低饱和度部分上测量的T2分布与在饱和条件下测量的T2分布的与样本的第一低饱和度部分相对应的一部分进行比较。在一些情况下，方法包括利用流体使多孔介质的样本饱和；在饱和时测量样本的T2分布；通过下列操作将样本准备用于不饱和测量：在离心机中旋转样本，其中样本的第二端比样本的第一端更靠近离心机的旋转轴；获得样本的饱和度剖面；识别样本的第二低饱和度部分；在样本的第二低饱和度部分上测量多孔介质的T2分布；通过将在样本的第二低饱和度部分上测量的T2分布与在饱和条件下测量的T2分布进行比较来获得多孔介质的T2截止点的第二估计；以及对T2截止点的第一估计与T2截止点的第二估计求平均。
在一些实施例中，方法包括在使样本饱和之后且在旋转样本之前测量多孔介质的第一性质以获得第一性质的第一估计。在一些情况下，第一性质和第二性质是不同的性质。在一些情况下，第一性质是T2分布。在一些情况下，第二性质是多孔介质的T2截止点。
在一些实施例中，确定多孔介质的第二性质包括：基于第一性质的第一估计来计算第二性质的第一估计；基于第一性质的第二估计来计算第二性质的第二估计；以及对第二性质的第一估计与第二性质的第二估计求平均。
在一些实施例中，测量多孔介质的第一性质以获得第一性质的第一估计包括识别样本的低饱和度部分并在样本的所识别部分上测量多孔介质的第一T2分布。在一些情况下，测量多孔介质的第一性质以获得第一性质的第二估计包括识别样本的低饱和度部分并在样本的所识别部分上测量多孔介质的第二T2分布。在一些情况下，方法包括：基于第一T2分布来计算多孔介质的T2截止点的第一估计；基于多孔介质的第一T2分布来计算多孔介质的T2截止点的第二估计；以及对T2截止点的第一估计与T2截止点的第二估计求平均。识别样本的低饱和度部分可以包括对样本执行NMR测量。
这些方法可以提高地层性质的准确性，例如T2截止点、BVI、FFI和导出的NMR渗透率。根据离心理论和对饱和度剖面的直接观察都表明，离心样本生产端(producing end)的饱和度显著高于入侵端的饱和度(束缚水饱和度段)。除非渗透率或旋转速度非常高，否则T2谱和根据整个岩芯的质量平衡的平均饱和度都包含饱和度显著偏大的段。与在对整个岩芯样本进行离心旋转之后测量T2谱的方法相反，本公开的方法对处于束缚状态的样本的一部分执行T2测量。这种方法可以避免在使用整个样本的值时系统地高估T2截止点和束缚水饱和度。
这些方法还提供了一种基于数据的方法来选择用于使岩芯样本脱水的离心机的旋转速度，而不是通过试错来选择旋转速度。这可以降低或消除通过试错或基于渗透率的一个速度来选择旋转速度时固有的操作不确定性。另外，这种方法可以避免在试错法中验证非均匀束缚水状态所需的额外步骤。
在附图和以下描述中阐述了本发明的一个或多个实施例的细节。本发明的其他特征、目的和优点将通过所述描述和附图以及权利要求书而显而易见。
附图说明
图1示出了确定样本的性质的方法。
图2包括完全饱和以及不饱和岩芯样本的光谱。
图3示出了在饱和条件下且在低饱和度部分达到图1的方法的最小长度之后的样本的饱和度剖面。
图4A、图4B和图4C示出了可操作为实现图1的方法的系统的组件。
图5示出了在2800RPM旋转之后和在5600RPM旋转之后，100％饱和度的低渗透碳酸盐岩芯样本的饱和度剖面。
图6A和图6B示出了在旋转之后沿岩芯样本的T2谱。
图7比较了高渗透率样本和低渗透率样本的饱和度剖面。
图8A示出了使用将毛细管压力绘制为饱和度的函数的图表来对束缚水饱和度进行估计。
图8B示出了使用将相对渗透率绘制为饱和度的函数的图表来对束缚水饱和度进行估计。
图8C示出了低、中和高渗透率岩芯样本的典型毛细管压力曲线。
图9示出了100％水饱和度的同质石灰岩岩芯样本的空间T2。
图10示出了100％水饱和度的不太同质的石灰岩岩芯样本的空间T2。
图11示出了确定样本的性质的方法。
图12A和图12B示出了两个取向上的异质岩芯样本的饱和度剖面。
在各个附图中，类似的附图标记表示类似的元件。
具体实施方式
本公开中所描述的方法和系统提供了一种基于在多孔介质样本的低饱和度部分中对多孔介质的至少一个性质的测量来确定多孔介质的性质(例如，T2截止点)的方法。与对整个样本进行观测相比，在样本的低饱和度部分中的观测为假设束缚水条件的计算提供了更好的基础。
在以下示例中，将基于在样本的低饱和度部分中对多孔介质的至少一个性质的测量来确定多孔介质的性质的方法应用于对地层的T2截止点的估计。然而，也可以将该方法应用于对在均匀饱和度分布的假设下测量的其他参数的估计，例如多孔板的电阻率和毛细管压力。
图1示出了估计多孔介质的性质的方法100。方法100包括利用流体使多孔介质的样本饱和110。如果在随后的计算中使用饱和时的特征，则在饱和样本上测量多孔介质的第一性质112。在离心机中旋转样本以去除流体114。可以基于样本的渗透率来选择初始旋转速度。J函数又名Leverett J函数，其是基于毛细管压力和其他参数的无量纲函数，并且可以用于估计初始旋转速度。例如，J函数为3通常是合适的。Leverett J方程为：
其中k是渗透率，
是孔隙度，σ是界面张力(72用于空气/水系统)，θ是接触角(假设为零)，PC是毛细管压力，J是Leverett J数，Δρ是空气与水之间的密度差，ω是离心机速度，r1和r2分别是从离心机旋转中心到岩芯底部的距离和从离心机旋转中心到岩芯顶部的距离。
因此，可以使用方程(1)来计算某个J数，然后根据方程(2)估计ω。
在旋转之后，测量样本的饱和度剖面116，并且将其用于识别样本的低饱和度部分118。检查样本的低饱和度部分的长度120以验证该长度超过最小值。如果样本的低饱和度部分的长度没有超过最小长度，则在测量饱和度剖面之前，重复利用旋转以更高的速度旋转样本，识别样本的低饱和度部分，并检查长度，直到样本的低饱和度部分的长度超过最小值。当样本的低饱和度部分的长度超过最小值时，在样本的所识别部分中测量多孔介质的第一性质122。可选地，至少部分地基于在样本的低饱和度部分中测量的第一性质来确定多孔介质的第二性质124。
在一种应用中，可以将方法100应用于来自地层的岩芯样本以估计地层的T2截止点。利用盐水使来自感兴趣地层的清洁和干燥的岩芯样本饱和。在饱和之后，使用NMR技术来获得饱和样本的饱和分布和T2谱/空间T2。如Vashaee,S.,B.Newling和B.J.Balcom在“Local T2measurement employing longitudinal Hadamard encoding and adiabaticinversion pulses in porous media.”Journal of Magnetic Resonance 261(2015):141-148.中所描述的，可以通过施加磁场梯度以及极化磁场来获取饱和度剖面和切片选择T2分布。尽管大多数新的NMR仪器具有测量饱和度剖面所需的磁梯度，但是一些较旧的NMR仪器没有该能力。
在离心机中旋转样本以去除流体114。在旋转之后，使用NMR技术来测量样本的饱和度剖面116，并且将其用于识别样本的低饱和度部分118。
如前所述，检查样本的低饱和度部分的长度以验证样本的低饱和度部分的长度超过最小长度。该最小长度是特定于样本的，并且可以是例如总样本长度的设定距离或百分比。岩芯样本通常长约2英寸(约5厘米)且直径约1英寸(约2.5厘米)。对于这些尺寸的样本，已发现样本的低饱和度部分的最小长度为0.4英寸(1厘米)是合适的。当样本的低饱和度部分的长度超过1cm时，测量样本的低饱和度部分的T2谱，然后将其用作使用参考图2解释的过程来估计T2截止点的基础。实施方法100的一些方法将最小值设置为样本长度的百分比(例如，>30％、>40％、>50％或>60％)。识别和长度检查也可以由操作员在视觉上手动进行。
图2示出了一个图表，其中将T2谱的孔隙度增量(左侧的垂直轴)和累积曲线的孔隙度累积量(右侧的垂直轴)绘制为T2弛豫时间的函数。在该图表上显示在完全饱和条件下从岩芯样本获得的T2谱210和累积曲线212，以及从岩芯样本的低饱和度部分(例如，参考图1所描述的)获得的T2谱214和累积曲线216。低饱和度累积曲线216的平台向左延伸至与饱和累积曲线212的交点218。T2截止点被视为交点218的T2弛豫时间，在该交点处，饱和曲线212上的累积值等于不饱和曲线216的最终累积值。对于该样本，T2截止点为42.400ms。低饱和度时的T2谱所覆盖的区域等于垂直线左侧的100％水饱和度谱的局部区域即BVI，并且垂直线右侧的局部区域是FFI。可以使用诸如Timur-Coates之类的模型来通过这些参数导出渗透率。
对于高渗透率样本，整个样本可以处于低饱和度条件下，并且可以直接将饱和曲线与低饱和度曲线进行比较。如果只是样本的一部分处于低饱和度条件，则必须对样本的低饱和度部分的T2谱进行归一化。通过岩芯长度与低饱和度部分长度的比率将低饱和度部分的T2谱转换为整个岩芯，并将转换后的谱与100％饱和度的谱进行比较。
图3示出了岩芯样本220以及在饱和条件下测量的饱和度剖面222和在样本的低饱和度部分的长度超过参考图1描述的方法的最低标准之后测量的饱和度剖面224的相关绘图。在NMR仪器的视场中，饱和度剖面被示出为沿样本的不同位置观测到的孔隙度。NMR技术测量含水量。因此，旋转样本之前的孔隙度为100％饱和度。可以通过将观测到的含水量(报告为孔隙度)除以100％饱和度的孔隙度来计算旋转样本之后沿样本的饱和度。在该视场中，通常将NMR结果报告为孔隙度，并且将孔隙度用作饱和度的代名词。
图4A、图4B和图4C示出了可操作为实现图1的方法的系统的组件。图4A示出了离心机，图4B示出了NMR系统，图4C示出了岩芯样本。
图5示出了以100％饱和度测量的低渗透率碳酸盐岩芯样本的饱和度剖面250，在以2800转/分钟(RPM)旋转之后测量的饱和度剖面252，以及在以5600RPM旋转之后测量的饱和度剖面254。这些结果与通过离心机在毛细管压力下使用的理论是一致的，在该理论中，已知在旋转期间沿样本的长度的饱和度是不一致的。样本的平均孔隙度约为0.33孔隙度单位(p.u.)。孔隙度/饱和度的5％变化约为0.02p.u.。在以2800RPM旋转约6小时后，视场中约1.9cm的位置处的孔隙度约为0.09p.u.。0.12p.u.的孔隙度(比最小孔隙度高约10％)在视场中的约1.8cm处，并且样本的低饱和度部分的长度约为0.1cm。
当样本的低饱和度部分的长度小于1cm时，以更高的速率再次旋转样本。在以5600RPM旋转样本约6小时之后，视场中约1.9cm处的位置的孔隙度约为0.03p.u.。0.06p.u.的孔隙度(比最小孔隙度高约10％)在视场中的约0.5cm处，并且样本的低饱和度部分的长度约为1.4cm。当样本的低饱和度部分的长度大于1cm时，测量样本的低饱和度部分的T2谱，然后将其用作使用稍后在本公开中解释的过程来估计T2截止点的基础。
图5还示出了仅使用在样本的低饱和度部分中测量的性质可以如何显著改善使用在整个样本中测量的性质的结果。在5600RPM的旋转之后，样本被认为处于束缚水状态，因为一端的低饱和度接近稳定值，并且由于毛细管端部效应，以较高的RPM进行进一步旋转并未进一步降低较高的饱和度。从饱和度剖面252和饱和度剖面254可以看出，饱和度分布远非均匀。样本的低饱和度部分的平均孔隙约为0.04p.u.，接近真实束缚水饱和度。相反，整个样本的平均饱和度约为0.09p.u.。平均饱和度显著高于真实束缚水饱和度，并且依赖于平均饱和度的过程将大大低估多孔介质地层的可采储量。
图6A和图6B示出了饱和度的非均匀分布对T2谱260的影响。图6A和图6B中的图形是来自另一样本的空间T2，所述样本处于通过在离心机中旋转而产生的束缚状态。空间T2提供沿样本的长度的许多位置处的T2分布。类似于图5中的图形，总幅度(饱和度)沿岩芯(图6A)具有非均匀的分布，并且较低饱和度(真实束缚饱和度)的T2谱向较低的T2区域(图6B)的左侧移位。仅对整个岩芯执行一次T2测量的方法获得图6A和图6B中所有谱的组合，包括来自低饱和度区域外部的谱。结果是，整个岩芯的T2谱具有更大的幅度和更长的T2mean。总之，仅执行一次T2测量的方法实际上获得饱和度显著高于真实束缚水饱和度的向右移位(较长的T2)的T2谱。
对样本中的饱和度变化进行考虑允许参考图1描述的方法产生比依赖于假设—在去饱和后沿岩芯的饱和度分布大致均匀，并且T2测量在这种均匀饱和度下进行—的方法更准确的结果。由于当达到平衡时，岩芯中不应有任何压力差，因此该假设对于多孔板去饱和方法可能是有效的。然而，参考图1描述的方法比多孔板去饱和方法快得多，并且不受限制多孔板去饱和方法的低渗透岩芯样本的压力上限的限制。这些方法避免了以平均饱和度测量T2的缺点，即在系统上高于低渗透率样本的真实束缚水饱和度。
图7示出了为什么该误差对于高渗透率样本不那么显著。图7比较了在100％饱和度下测量的低渗透率石灰岩岩芯的饱和度剖面270，在束缚水饱和度下测量的低渗透率石灰岩岩芯的饱和度剖面272，以及在100％饱和度下测量的高渗透率石灰岩岩芯的饱和度剖面274，和在束缚水饱和度下测量的高渗透率石灰石岩芯的饱和度剖面276。如参考图5所讨论的，整个低渗透率样本的饱和度剖面272的平均孔隙度远高于该分布的低饱和度部分的平均孔隙度。相反，整个高渗透率石灰石岩芯的饱和度剖面276的平均孔隙度非常接近样本的入侵端的饱和度。
参考图1所描述的方法还降低了与旋转速度的选择相关联的操作不确定性以达到束缚水饱和度，这可能部分归因于BVI或不可动水的概念的歧义。
图8A(https://www.spec2000.net/15-swirr.htm)将毛细管压力表示为饱和度的函数。图8B(https://www.spec2000.net/15-swirr.htm)将相对渗透率表示为饱和度的函数。图8C示出了低、中和高渗透率岩芯样本的典型毛细管压力曲线。在测井中，束缚水主要与图8A中所示的过渡区上方的原生水饱和度有关。在石油或天然气区，原生水或束缚水被认为是不可移动的。即使束缚状态是通过不同的处理(用于相对渗透率的岩芯驱替(coreflood)和用于毛细管压力的离心机或多孔板)获得的，也可以将束缚水饱和度概念应用于获得毛细管压力和相对渗透率中。如图8A和图8B中所示，这些值通常相等或非常接近，特别是对于高渗透样本。对于毛细管压力曲线如图8C中所示的高渗透样本，较小的毛细管压力(约50psi)可以去除几乎所有的可动水，并且在毛细管曲线的垂直部分指示的较高旋转速度下几乎没有产生水。如果样本具有复杂的孔隙系统或低渗透率，则达到束缚水饱和度所需的毛细管压力会更高，并且会随着图8C所示的中渗透率样本和低渗透率样本而变化。
存在获得合适的离心机旋转速度的若干方法以达到束缚状态。如果发送用于测试的样本的岩石物理方面掌握有地层的位移压力，则可以选择适当的旋转速度以提供已知的位移压力。备选地，大多数服务实验室基于样本类别或简单的相关性来选择旋转速度。例如，对于砂岩，将100psi的位移压力用于渗透样本，将200psi的位移压力用于中低渗透样本，将300psi的位移压力用于超低渗透样本，并且将400psi的位移压力用于碳酸盐样本。岩石密度或J函数也被用于选择旋转速度。使用这些简单的相关性的选择速度可能高于或低于正确速度。如果允许，则可以使用另外的更高速度，并且可以测量增量产生以验证束缚状态。如果继续产生，则可以以甚至更高的速度执行进一步的验证。其大体上是一种试错法，这会增加所需时间和测试成本。
相反，识别和测量样本的低饱和度部分的性质使得能够通过定量标准而不是通过试错来选择位移压力或旋转速度以达到束缚饱和度。如图8C中所示，该方法对于具有复杂孔隙系统的岩芯样本特别奏效。对于这些岩芯样本，随着旋转速度的增加，增量产生可能不会接近零，这使得难以识别束缚水状态。另外，本公开中所描述的旋转速度的定量选择避免了通过增加旋转速度并检查质量损失以进行验证来确定束缚状态所涉及的额外步骤。在试错法中，增量产生主要来自高饱和度端，而低饱和度端几乎没有变化。
预期主要基于对中低渗透率岩芯样本和具有复杂孔隙系统的岩芯样本进行测量，来实现由识别和测量样本的低饱和度部分的方法所提供的更高的准确度。
对于同质样本，基于每个样本的一部分的特征来确定多孔介质的性质通常是合适的。然而，对于异质样本，样本的不同部分具有不同的性质，并且基于每个样本的一部分的特征来确定多孔介质的性质可能是有问题的。
例如，图9示出了同质石灰石样本278的空间T2，图10示出了异质石灰石样本280的空间T2。对于同质石灰石样本300，在样本如图所示取向或样本翻转的情况下，应用参考图1所描述的方法将获得大致相同的结果。相反，将参考图1所描述的方法应用于异质石灰石样本280将得到与如图所示取向的样本和翻转的样本不同的结果。
图11示出了基于在样本的低饱和度部分中的测量来确定多孔介质的性质的方法300。方法300包括利用流体使多孔介质的样本饱和310。如果在随后的计算中使用饱和处的特征，则在饱和样本上测量多孔介质的第一性质312。在离心机中旋转样本以去除流体314。在旋转之后，测量样本的饱和度剖面316，并且将其用于识别样本的低饱和度部分318。在样本的所识别部分中测量多孔介质的第一性质320。可选地，确定样本是同质的还是异质的322。可以通过空间T2的视觉分析来执行该确定。在100％水饱和度下，饱和度剖面的波动指示同质程度。例如，如果最大孔隙度比最小孔隙度大10％以上(例如，大20％以上、大30％以上或大40％以上)，则认为样本是异质的。
如果样本是同质的，则将所测量的第一性质用作第一性质的确定值。如果样本是异质的或者未执行同质/异质确定，则在离心机中翻转样本，重复步骤310至步骤320，并将第一性质的测量值的平均值用作确定的第一性质。
在一种应用中，方法300可以应用于来自地层的岩芯样本以估计地层的T2截止点。利用盐水使来自感兴趣的地层的清洁且干燥的岩芯样本饱和。在饱和之后，使用NMR技术来获得饱和样本的饱和度剖面和T2谱。在离心机中旋转样本以达到束缚水饱和度状态。在旋转之后，使用NMR技术来测量样本的饱和度剖面，并将其用于识别样本的低饱和度部分。
BVI是根据接近入侵端的样本的低饱和度部分估计的，其示出了其两端之间最大值为10％的饱和度变化。建议该区域的长度覆盖样本长度的几乎一半。这可以通过逐渐增加离心速度并重复旋转和测量步骤来实现。备选地，以上参考图1描述的定量方法可以用于提供适当的旋转速度并识别样本的低饱和度部分。
对BVI的低饱和度区域内的T2分布求和，以获得单个T2分布，并绘制单个T2分布的累积孔隙度。将低饱和度部分谱的T2谱和相关累积曲线与针对100％饱和度的岩芯的相同部分所观测的T2谱和相关累积曲线进行比较，以确定T2截止点。预期该方法比先前参考方法100描述的通过岩芯长度与低饱和度部分长度之比将低饱和度部分的T2谱转换为整个岩芯的方法更适合于异质样本。
对于同质样本，将该T2截止点确定为所分析的多孔介质的T2截止点。对于异质样本，在离心机中翻转样本，并重复所述过程以产生T2截止点的第二估计。将T2截止点的两个估计值的平均值确定为要分析的多孔介质的T2截止点。
图12A和图12B示出了方法300的影响。图12A示出了异质样本的100％饱和度和束缚水饱和度条件下的饱和度曲线。图12B示出了相同的异质样本在翻转之后的100％饱和度和束缚水饱和度条件下的饱和度曲线。仅使用初始分析，T2截止点被估计为115ms。基于初始样本和翻转样本的平均值分析，T2截止点被估计为80ms。这将在感兴趣的地层的估计的可采油储量中导致7％的差异。
已经描述了本发明的多个实施例。然而，应理解，可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下作出各种修改。因此，其他实施例在所附权利要求的范围内。
Claims (23)
1.一种估计多孔介质的T2截止点的方法，所述方法包括：
利用流体使所述多孔介质的样本饱和；
在饱和时测量所述样本的T2分布；
通过下列操作将所述样本准备用于不饱和测量：
在离心机中旋转所述样本，其中所述样本的第一端比所述样本的第二端更靠近所述离心机的旋转轴；
获得所述样本的饱和度剖面；以及
识别所述样本的第一低饱和度部分；
在所述样本的所述第一低饱和度部分上测量所述多孔介质的T2分布；
通过将在所述样本的所述第一低饱和度部分上测量的T2分布与在饱和条件下测量的T2分布进行比较来获得所述多孔介质的所述T2截止点的第一估计；
利用所述流体使所述多孔介质的所述样本饱和；
在饱和时测量所述样本的T2分布；
通过下列操作将所述样本准备用于不饱和测量：
在离心机中旋转所述样本，其中所述样本的第二端比所述样本的第一端更靠近所述离心机的旋转轴；
获得所述样本的饱和度剖面；以及
识别所述样本的第二低饱和度部分；
在所述样本的所述第二低饱和度部分上测量所述多孔介质的T2分布；
通过将在所述样本的所述第二低饱和度部分上测量的T2分布与在饱和条件下测量的T2分布进行比较来获得所述多孔介质的所述T2截止点的第二估计；以及
对所述T2截止点的所述第一估计和所述T2截止点的所述第二估计求平均。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，获得所述样本的饱和度剖面包括：对所述样本执行NMR测量。
3.根据权利要求1所述的方法，包括：确定所述样本是异质的。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，确定所述样本是异质的包括：将所述样本的最大孔隙度与最小孔隙度进行比较。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，识别所述样本的第一低饱和度部分包括：识别所述样本的一部分，其中所述样本的饱和度在所述样本的该部分的最小饱和度的10％以内。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，将在所述样本的所述第一低饱和度部分上测量的T2分布与在饱和条件下测量的T2分布进行比较包括：将在所述样本的所述第一低饱和度部分上测量的T2分布与在饱和条件下测量的T2分布的与所述样本的所述第一低饱和度部分相对应的一部分进行比较。
7.一种估计多孔介质的T2截止点的方法，所述方法包括：
利用流体使所述多孔介质的样本饱和；
在饱和时测量所述样本的T2分布；
通过下列操作将所述样本准备用于不饱和测量：
在离心机中旋转所述样本，其中所述样本的第一端比所述样本的第二端更靠近所述离心机的旋转轴；
获得所述样本的饱和度剖面；以及
识别所述样本的第一低饱和度部分；
在所述样本的所述第一低饱和度部分上测量所述多孔介质的T2分布；以及
通过将在所述样本的所述第一低饱和度部分上测量的T2分布与在饱和条件下测量的T2分布进行比较来获得所述多孔介质的所述T2截止点的第一估计。
8.根据权利要求7所述的方法，包括：确定所述样本是异质的。
9.根据权利要求8所述的方法，包括：
利用所述流体使所述多孔介质的所述样本饱和；
在饱和时测量所述样本的T2分布；
通过下列操作将所述样本准备用于不饱和测量：
在离心机中旋转所述样本，其中所述样本的第二端比所述样本的第一端更靠近所述离心机的旋转轴；
获得所述样本的饱和度剖面；
识别所述样本的第二低饱和度部分；
在所述样本的所述第二低饱和度部分上测量所述多孔介质的T2分布；
通过将在所述样本的所述第二低饱和度部分上测量的T2分布与在饱和条件下测量的T2分布进行比较来获得所述多孔介质的所述T2截止点的第二估计；以及
对所述T2截止点的所述第一估计和所述T2截止点的所述第二估计求平均。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，获得所述样本的饱和度剖面包括：对所述样本执行NMR测量。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，识别所述样本的第一低饱和度部分包括：识别所述样本的一部分，其中所述样本的饱和度在所述样本的该部分的最小饱和度的10％以内。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，将在所述样本的所述第一低饱和度部分上测量的T2分布与在饱和条件下测量的T2分布进行比较包括：将在所述样本的所述第一低饱和度部分上测量的T2分布与在饱和条件下测量的T2分布的与所述样本的所述第一低饱和度部分相对应的一部分进行比较。
13.一种估计多孔介质的性质的方法，所述方法包括：
利用流体使所述多孔介质的样本饱和；
在离心机中旋转所述样本，其中所述样本的第一端比所述样本的第二端更靠近所述离心机的旋转轴；
测量所述多孔介质的第一性质以获得所述第一性质的第一估计；
在获得所述第一性质的所述第一估计之后，利用所述流体使所述多孔介质的所述样本饱和；
在离心机中旋转所述样本，其中所述样本的第二端比所述样本的第一端更靠近所述离心机的旋转轴；
测量所述多孔介质的所述第一性质以获得所述第一性质的第二估计；以及
至少部分地基于所述第一性质的所述第一估计和所述第一性质的所述第二估计来确定所述多孔介质的第二性质。
14.根据权利要求13所述的方法，包括：确定所述样本是异质的。
15.根据权利要求13所述的方法，包括：在使所述样本饱和之后且在旋转所述样本之前测量所述多孔介质的所述第一性质以获得所述第一性质的所述第一估计。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一性质和所述第二性质是不同的性质。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一性质是T2分布。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第二性质是所述多孔介质的T2截止点。
19.根据权利要求13所述的方法，其中，确定所述多孔介质的第二性质包括：基于所述第一性质的所述第一估计来计算所述第二性质的第一估计；基于所述第一性质的所述第二估计来计算所述第二性质的第二估计；以及对所述第二性质的所述第一估计和所述第二性质的所述第二估计求平均。
20.根据权利要求13所述的方法，其中，测量所述多孔介质的第一性质以获得所述第一性质的第一估计包括：识别所述样本的低饱和度部分并在所述样本的所识别部分上测量所述多孔介质的第一T2分布。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，测量所述多孔介质的第一性质以获得所述第一性质的第二估计包括：识别所述样本的低饱和度部分并在所述样本的所识别部分上测量所述多孔介质的第二T2分布。
22.根据权利要求21所述的方法，包括：基于所述第一T2分布来计算所述多孔介质的T2截止点的第一估计；基于所述多孔介质的所述第一T2分布来计算所述多孔介质的T2截止点的第二估计；以及对所述T2截止点的所述第一估计和所述T2截止点的所述第二估计求平均。
23.根据权利要求20所述的方法，其中，识别所述样本的低饱和度部分包括：对所述样本执行NMR测量。
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