CN115032222A - 致密岩石核磁共振t2截止值的拟合计算方法 - Google Patents

致密岩石核磁共振t2截止值的拟合计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种致密岩石核磁共振T2截止值的拟合计算方法，该致密岩石核磁共振T2截止值的拟合计算方法包括：步骤1，将样品进行预处理；步骤2，开展常规物性测试实验，获取样品的孔隙度和渗透率；步骤3，开展饱和样品核磁共振实验，获取饱和样品T2分布数据；步骤4，开展离心后样品核磁共振试验，获取离心样品T2分布数据；步骤5，建立核磁共振T2截止值拟合公式。本发明提供了一种致密岩石核磁共振T2截止值的拟合计算方法，该方法操作简单，可为核磁共振测井中T2截止值的选取及束缚水饱和度的求取提供支撑。

Description

致密岩石核磁共振T2截止值的拟合计算方法
技术领域
本发明涉及油气田开发地质领域，特别是涉及到一种致密岩石核磁共振T2截止值的拟合计算方法。
背景技术
核磁共振技术是表征储层孔隙结构并获取岩石可动流体饱和度的一项重要技术，具有安全无损快捷的优点，且可通过核磁共振测井应用于非取心井中。该技术通过T2弛豫时间获取岩样的孔隙结构及可动流体信息，理论上T2分布与孔隙大小存在线性关系，也就是说，较大的T2弛豫时间对应较大的孔隙半径。
确定样品的T2截止值是核磁共振实验中的一项关键技术。核磁共振T2截止值是区分可动流体与束缚流体的界限，饱和样品T2谱中大于T2截止值的部分为可动流体，反之则为束缚流体。这意味着T2截止值的确定直接关系到对储层可动流体的评价，进而影响到对储层评级及经济价值的评价结果。
目前确定T2截止值的方法主要包括经验值法、毛管压力法、形态分析法以及离心法等。早期研究中多采用固定的T2截止值，例如碳酸盐岩样品T2截止值一般取100ms，碎屑岩样品T2截止值一般取33ms，这种方法被称为经验值法。经验值法过程简单，但现有研究认为不同样品的T2截止值变化范围很大，对不同地区不同层位的储层使用固定T2截止值会导致较大的误差，这一现象在非常规储层中尤为明显。
为获取不同样品的T2截止值，一些研究借助压汞实验获取的毛管压力曲线确定T2截止值，即毛管压力法。这种方法中，先利用同一样品的压汞毛管压力曲线确定样品束缚水饱和度，再将束缚水饱和度与孔隙度相乘得到束缚流体含量，最后在饱和样品T2谱中寻找到该束缚流体含量对应的T2值，即为T2截止值。毛管压力法较为准确，但存在压力点确定问题。过大的压力点会导致将部分束缚流体计算为可动流体，过小的压力点则会导致确定的束缚水饱和度较高。另外，压汞实验会对岩心造成污染，该方法也无法应用在核磁共振测井中。
形态分析法则根据饱和T2谱的形态特征人工确定或根据经验公式计算每个样品的T2截止值，这种方法不需要进行岩心实验，可直接应用于核磁共振测井中，但该方法结果受人工对T2谱分类的影响，准确性较低，同时存在工作量较大的问题。
离心法中，首先对饱含流体样品进行核磁共振测试，获取饱和样品的T2分布谱，然后对样品在一定条件下进行离心并对离心后样品进行核磁共振测试，获取离心样品的T2分布谱，最后通过对比饱含流体及离心后样品的T2谱曲线获取T2截止值。该方法结果最为准确，也是目前应用最为广泛的方法。但离心法需要进行大量的离心操作，耗费的时间和人力成本较大，同时也存在结果无法直接应用于核磁共振测井这一问题。
在申请号：CN201410555235.7的中国专利申请中，涉及到一种核磁共振测井T2谱中T2截止值的确定方法，尤其是一种依据核磁共振测井T2谱各时间点T2谱强度所反映的孔隙结构特征构建T2截止值的方法。本发明能节省原本大量岩心的实验分析标定T2截止值的时间和成本；同时，也不用建立在T2谱分类基础上经验公式求取T2截止值，实现的T2截止值动态自动求取，该方法实现了科学简便快速求取T2截止值。
在申请号：CN201811203489.7的中国专利申请中，涉及到一种核磁共振测井T2截止值的逐点计算方法，对目标工区的岩样核磁共振实验数据，分别计算核磁共振T2谱的截止时间几何平均值Gc和伪几何平均值G'，构建Gc、G'数据矩阵后，由最小二乘法算法确定目标工区的伪T2截止值T2'c。由T2'c计算核磁共振T2谱的伪截止时间几何平均值G'c，确定T2截止值T2cutoff与G'c之间的拟合关系式。计算目标工区的实测核磁共振测井资料的G'c，再利用前述确定拟合关系式，实现核磁共振测井T2截止值的逐点计算方法。
在申请号：CN200510072232.9的中国专利申请中，涉及到一种核磁共振测井T2谱T2截止值的确定方法，包括以下步骤：步骤1、对核磁共振测井T2谱按形态特征进行分类；步骤2、根据不同类型的测井T2谱拟合得出其离心谱；步骤3、将离心谱进行面积积分，得出离心谱的面积；步骤4、计算测井T2谱的面积；步骤5、将测井T2谱的面积进行累加，当累加面积等于或与离心谱面积最相近时，此时对应的T2值即为T2截止值。
以上现有技术与本发明并不相同，不能解决核磁共振T2截止值确定及在核磁共振测井上应用的问题，我们发明了一种核磁共振T2截止值的拟合计算方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种致密岩石核磁共振T2截止值的拟合计算方法，以减少离心过程耗费的时间和人力成本，同时该方法可直接应用于核磁共振测井，为油气田的勘探与开发提供技术支撑。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：致密岩石核磁共振T2截止值的拟合计算方法，该致密岩石核磁共振T2截止值的拟合计算方法包括：步骤1，将样品进行预处理；步骤2，开展常规物性测试实验，获取样品的孔隙度和渗透率；步骤3，开展饱和样品核磁共振实验，获取饱和样品T2分布数据；步骤4，开展离心后样品核磁共振试验，获取离心样品T2分布数据；步骤5，建立核磁共振T2截止值拟合公式。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
在步骤1中，对样品进行预处理，包括钻取柱状岩样、洗油和烘干。
在步骤1中，切取长度和直径均为2.5cm的柱状样品并进行洗油处理，之后将样品置于烘箱中至样品恒重备用。
在步骤1中，洗油处理采用蒸馏抽提法，溶剂选用65％三氯甲烷和35％甲醇的混合溶液，为防止粘土矿物转化，烘干温度不超过63℃。
在步骤2中，对样品进行常规物性测试，确定样品的孔隙度和渗透率，常规储层样品渗透率测试采用稳态法，非常规储层样品渗透率测试采用脉冲衰减法。
在步骤3中，开展饱和样品核磁共振测试，获取饱和样品T2分布数据，其中饱和流体根据地层水的矿化度和类型配备。
在步骤4中，开展离心样品核磁共振测试，获取离心样品T2分布数据，其中常规储层离心力使用0.689MPa、100psi，非常规储层离心力根据样品情况确定，要求可动水含量随离心力增大不再明显减少。
在步骤5中，利用离心样品T2分布数据计算离心后样品的累积孔隙度，并在饱和样品T2谱上寻找一点，使其左侧累积孔隙度与离心样品总累积孔隙度相等，该点对应T2值即为T2截止值；之后利用步骤2获取的岩心孔隙度和渗透率，利用数学回归分析方法，得出T2截止值与储层常规物性参数的转换关系，即核磁共振T2截止值的拟合计算公式。
在步骤5中，核磁共振T2截止值拟合计算公式为：
Figure BDA0002959422640000041
其中T2cutoff为T2截止值，ms；
Figure BDA0002959422640000042
为孔隙度，％；K为渗透率，mD；a、b和c为常数，通过回归求得。
本发明提供了利用孔隙度和渗透率预测核磁共振T2截止值的一种可行方法，与常规方法相比，该方法操作简单方便，可显著降低离心过程中的人力和时间成本，且可直接与核磁共振测井资料结合，在油田储层可动流体评价中具有较为广阔的应用前景。该致密岩石核磁共振T2截止值的拟合计算方法可以减少离心过程耗费的时间和人力成本，同时该方法可直接应用于核磁共振测井，为油气田的勘探与开发提供技术支撑。
附图说明
图1为本发明的核磁共振T2截止值的拟合计算方法的流程图；
图2为本发明一具体实施例中典型样品的核磁共振T2谱的示意图；
图3为本发明一具体实施例中实测T2截止值确定方法(离心法)的示意图；
图4为本发明一具体实施例中核磁共振T2截止值拟合效果图；
图5为本发明一具体实施例中算T2截止值与实测T2截止值对比图。
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文配合附图所示，对本发明作进一步详细说明。下文所述实验方法中，如未注明具体技术或条件者，均按国家标准、行业标准或产品说明书执行。
如图1所示，图1为本发明的核磁共振T2截止值的拟合计算方法的流程图。
在步骤101中，依据《岩心分析方法》GB/T 29172-2012标准规定的流程对样品进行预处理，制备长度和直径均为2.5cm的规则柱状致密砂岩样品并进行洗油处理，之后将样品置于烘箱中进行烘干至样品恒重备用。
在步骤102中，开展常规物性测试，依据《岩心分析方法》GB/T29172-2012标准规定的流程，确定样品的孔隙度和渗透率。其中常规储层样品渗透率测试采用稳态法，非常规储层样品渗透率测试采用脉冲衰减法。
在步骤103中，开展饱和样品核磁共振测试，依据《岩样核磁共振参数实验室测量规范》SY/T 6490-2014标准规定的流程，获取饱和样品T2分布数据，其中饱和流体根据地层水的矿化度和类型配备。
在步骤104中，开展离心样品核磁共振测试，依据《岩样核磁共振参数实验室测量规范》SY/T 6490-2014标准规定的流程，获取离心样品T2分布数据。其中常规储层离心力使用0.689MPa(100psi)，非常规储层离心力根据样品情况确定，要求可动水含量随离心力增大不再明显减少。
在步骤105中，利用步骤3和4中获取的饱和样品和离心样品T2分布数据计算实测T2截止值，计算过程依据《岩样核磁共振参数实验室测量规范》SY/T 6490-2014标准规定执行，具体过程为：利用离心样品T2分布数据计算离心后样品的累积孔隙度，并在饱和样品T2谱上寻找一点，使其左侧累积孔隙度与离心样品总累积孔隙度相等，该点对应T2值即为T2截止值。之后利用步骤2获取的岩心孔隙度和渗透率，利用数学回归分析方法，得出T2截止值与储层常规物性参数的转换关系，即核磁共振T2截止值的拟合计算公式。核磁共振T2截止值拟合计算公式见公式(I)。
Figure BDA0002959422640000051
其中T2cutoff为T2截止值，ms；
Figure BDA0002959422640000052
为孔隙度，％；K为渗透率，mD；a、b和c为常数，通过回归求得。
为更加明确本发明效果，在应用本发明的实施例中，以胜利油田某区块超低渗-特低渗储层为具体实例详细说明具体过程。
本发明中实例样品取自渤海湾盆地惠民凹陷中央隆起带某区块沙河街组基山砂岩储层中，储集层孔隙度为3.6％-18.1％，空气渗透率为0.009-5.464mD。表1为该实例储层样品孔隙度、渗透率、实测T2截止值及计算T2截止值数据。
表1胜利油田某区块基山砂岩储层核磁共振T2截止值拟合数据表
序号 孔隙度(％) 渗透率(mD) 实测T<sub>2</sub>截止值 计算T<sub>2</sub>截止值
1 11.68 0.271 10.93 23.06
2 17.06 3.036 42.37 34.44
3 15.33 2.589 53.67 36.29
4 9.89 0.026 25.66 5.46
5 17.12 1.856 26.59 29.93
6 8.84 0.076 33.47 17.11
7 16.22 1.269 28.29 28.24
8 9.66 0.130 13.16 20.31
9 15.71 1.347 36.12 29.73
10 9.43 0.103 7.80 18.66
11 13.71 0.420 10.92 23.11
12 18.05 2.691 28.28 31.48
13 17.87 1.766 20.64 28.07
14 8.65 0.079 6.09 17.79
15 10.87 0.625 35.26 32.04
16 6.86 0.070 22.69 20.13
17 3.65 0.009 11.28 8.02
18 8.84 0.060 5.57 14.93
步骤1，首先在岩性均匀部分钻取直径和长度均为2.5cm的规则柱状岩样，并利用三氯甲烷(65)和甲醇(35)的混合溶液对样品进行洗油处理，样品清洗过程采用蒸馏抽提法，最大限度的去除样品中的残留油和地层水。之后将柱状样品置于烘箱中进行烘干至样品恒重备用(每2小时使用高精度天平称重一次，连续3次测量样品质量变化量小于0.01g)，以去除样品中的残留水和易挥发杂质，为防止粘土矿物发生转化，烘干温度为63℃。
步骤2，开展常规物性测试工作，获取样品的孔隙度和渗透率。由于样品渗透率较低，属于超低渗-特低渗储层，渗透率测试选用脉冲衰减法，实验在Coretest公司的AP-608自动渗透率-孔隙度测试仪上进行，围压选用3.45MPa(500psi)。
步骤3，开展饱和样品核磁共振实验，实验在纽迈公司的MesoMR23-060H-I型核磁共振仪上进行，获取饱和样品T2分布数据(图2)。其中饱和流体按照该实例储层地层水的矿化度和类型配备，为保证较高的信噪比，实验中使用的参数主要为：回波间隔(TE)为0.1ms，完全恢复时间(Tw)为3s，扫描次数(NS)为128，回波个数(NECH)为8192。
步骤4，对完成步骤3中核磁共振测试的饱和样品进行离心，离心过程在卢湘仪公司的GL-21M高速冷冻离心机上进行。由于该实例储层属于非常规储层，经多次测量确定离心机转速为10000r/min，对应的离心力为3.785MPa(549psi)，离心时长为150分钟。对离心后样品开展核磁共振实验，实验在纽迈公司的MesoMR23-060H-I型核磁共振仪上进行，获取离心样品T2分布数据(图2)，实验中参数同步骤3中饱和样品核磁共振测试。
步骤5中，利用步骤3和4中获取的饱和样品和离心样品T2分布数据计算实测T2截止值，具体过程为：利用离心样品T2分布数据计算离心后样品的累积孔隙度，并在饱和样品T2谱上寻找一点，使其左侧累积孔隙度与离心样品总累积孔隙度相等，该点对应T2值即为T2截止值(图3)。之后利用步骤2获取的岩心孔隙度和渗透率，利用数学回归分析方法，得出该实例储层核磁共振T2截止值的拟合计算公式：
Figure BDA0002959422640000071
其中T2cutoff为T2截止值，ms；
Figure BDA0002959422640000072
为孔隙度，％；K为渗透率，mD。
图4为该实例储层的核磁共振T2截止值拟合效果图，图5为该实例储层的计算T2截止值与实测T2截止值对比图，结果显示该方法应用效果较好。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对前述实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (9)

1.致密岩石核磁共振T2截止值的拟合计算方法，其特征在于，该致密岩石核磁共振T2截止值的拟合计算方法包括：
步骤1，将样品进行预处理；
步骤2，开展常规物性测试实验，获取样品的孔隙度和渗透率；
步骤3，开展饱和样品核磁共振实验，获取饱和样品T2分布数据；
步骤4，开展离心后样品核磁共振试验，获取离心样品T2分布数据；
步骤5，建立核磁共振T2截止值拟合公式。
2.根据权利要求1所述的一种核磁共振T2截止值的拟合计算方法，其特征在于，在步骤1中，对样品进行预处理，包括钻取柱状岩样、洗油和烘干。
3.根据权利要求2所述的一种核磁共振T2截止值的拟合计算方法，其特征在于，在步骤1中，切取长度和直径均为2.5cm的柱状样品并进行洗油处理，之后将样品置于烘箱中至样品恒重备用。
4.根据权利要求3所述的一种核磁共振T2截止值的拟合计算方法，其特征在于，在步骤1中，洗油处理采用蒸馏抽提法，溶剂选用65％三氯甲烷和35％甲醇的混合溶液，为防止粘土矿物转化，烘干温度不超过63℃。
5.根据权利要求1所述的一种核磁共振T2截止值的拟合计算方法，其特征在于，在步骤2中，对样品进行常规物性测试，确定样品的孔隙度和渗透率，常规储层样品渗透率测试采用稳态法，非常规储层样品渗透率测试采用脉冲衰减法。
6.根据权利要求1所述的一种核磁共振T2截止值的拟合计算方法，其特征在于，在步骤3中，开展饱和样品核磁共振测试，获取饱和样品T2分布数据，其中饱和流体根据地层水的矿化度和类型配备。
7.根据权利要求1所述的一种核磁共振T2截止值的拟合计算方法，其特征在于，在步骤4中，开展离心样品核磁共振测试，获取离心样品T2分布数据，其中常规储层离心力使用0.689MPa、100psi，非常规储层离心力根据样品情况确定，要求可动水含量随离心力增大不再明显减少。
8.根据权利要求1所述的一种核磁共振T2截止值的拟合计算方法，其特征在于，在步骤5中，利用离心样品T2分布数据计算离心后样品的累积孔隙度，并在饱和样品T2谱上寻找一点，使其左侧累积孔隙度与离心样品总累积孔隙度相等，该点对应T2值即为T2截止值；之后利用步骤2获取的岩心孔隙度和渗透率，利用数学回归分析方法，得出T2截止值与储层常规物性参数的转换关系，即核磁共振T2截止值的拟合计算公式。
9.根据权利要求8所述的一种核磁共振T2截止值的拟合计算方法，其特征在于，在步骤5中，核磁共振T2截止值拟合计算公式为：
Figure FDA0002959422630000021
其中T2cutoff为T2截止值，ms；
Figure FDA0002959422630000022
为孔隙度，％；K为渗透率，mD；a、b和c为常数，通过回归求得。
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CN117129509A (zh) * 2023-10-27 2023-11-28 东北石油大学三亚海洋油气研究院 一种基于ki-ct计算页岩裂缝核磁共振测井t2截止值的方法

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