致密砂岩储层岩心流体饱和度分析技术探讨.docx

          致密砂岩储层岩心流体饱和度分析技术探讨                    摘要：随着油田进入开发中后期，主力区块勘探与开发程度较高，油田勘探目标向致密砂岩储层、复杂断块转变，而致密砂岩储层由于受到物性差，润湿性复杂、孔喉结构复杂、非均质性严重等因素的影响，可动流体饱和度等特征明显不同于一般常规储层核磁共振录井技术具有分析快速、一次分析可提供物性及含油性多项参数、并且不受样品形状的限制，可分析岩心、旋转式井壁取心及岩屑样品等特点，在致密砂岩储层流体饱和度分析中发挥重要的作用 关键词：致密砂岩储层；核磁共振；可动流体分析1 前言致密砂岩储层的物性差，一般孔隙度小于10％，渗透率小于0.1mD，非均质性强，在世界范围内分布广泛，储量非常可观，对其进行深入研究对于储层的勘探开发具有十分重要的意义对于常规储层，已经进行了大量的实验及理论分析来研究毛管压力曲线特征、电性特征及可动流体饱和度特征，并在油气勘探和开发中得到了十分广泛的应用而致密砂岩储层由于受到物性差，润湿性复杂、孔喉结构复杂、非均质性严重等因素的影响，其毛管压力、电性和可动流体饱和度等特征明显不同于一般常规储层。

而核磁共振录井技术正是解决这一问题的新兴录井技术，具有分析快速、一次分析可提供物性及含油性多项参数、并且不受样品形状的限制，可分析岩心、旋转式井壁取心及岩屑样品等特点，解决了常规分析周期长、污染环境的问题2 核磁共振原理核磁共振技术可以用来测量储层中可动流体百分数和束缚水饱和度优点是能够深入到物质内部而不破坏测量对象，而且测量准确、耗时短、分辨率高，因而在科学研究和生产中核磁共振技术得到了广泛的应用核磁共振是以氢原子核（质子１Ｈ）自旋的共振跃迁作为探测对象的谱学方法原子核是由质子和中子构成，质子带电，中子不带电，质子与中子统称为核子原子核可分为有自旋和无自旋的原子核研究表明：所有含奇数个核子及含偶数个核子但原子序数为奇数个原子核，都具有自旋这样的核，自身不停的旋转，在外加磁场中，犹如一个旋转的陀螺有自旋的原子核才是核磁共振研究的对象，在石油工业的应用中核磁共振最常用的是1H 核磁共振录井检测的是岩样(岩心、旋转井壁取心)孔隙内流体(油或水等)中的氢原子核，在外加磁场中，整个自旋系统被磁化，宏观上产生一个静磁化矢量的和单位体积内核磁矩的矢量和称为宏观磁化矢量(M)磁化矢量的大小与氢核的个数成正比，即与流体量成正比。

样品中的1H在主磁场B0的作用下，系统达到平衡状态（Z轴方向，M0与流体量成正比），对M0施加一个外来能量，M0将偏离平衡态，比如施加90o脉冲，M0将从平衡状态的Z轴方向旋转到非平衡状态的XY平面上90o脉冲消失后，M0必然要向平衡状态的Z轴方向恢复，这一过程叫做弛豫过程弛豫分为纵向弛豫T1（自旋-晶格弛豫）和横向弛豫T2（自旋-自旋弛豫）, T1和T2包含着相同的信息，但T1的测量时间很长，因此在岩石核磁共振应用中广泛采用T23致密砂岩储层岩心流体饱和度分析3.1 核磁共振与岩石物性、孔隙流体关系岩石孔隙内流体弛豫速度的快慢即弛豫时间T2的大小取决于固体表面对流体分子作用力的强弱，单个孔道内弛豫可以看作是单指数弛豫，但岩石孔隙是由不同大小的孔道组成的，每种尺寸的孔隙有其自己的特征弛豫时间T2i，因此在岩石中存在多种指数衰减过程总的弛豫为这些弛豫的叠加 S(t)=∑Aiexp(-t/T2i) 式中：Ai为第i组分所占的比例；T2i为第i组分的弛豫时间，与岩石内在的比表面S/V或孔径有关T2衰减曲线经过数学反演技术，可以计算出不同大小孔隙中流体所占的份额，即所谓的弛豫时间谱，通常称为T2谱。

T2谱的下包面积对应于流体量(总液量、油量、水量)，T2谱的横坐标T2弛豫时间的大小反映流体受到固体表面的作用力强弱，这种作用力强弱的内在机制取决于三个方面：一是岩样内的孔隙大小，二是岩样内的固体表面性质，三是岩样内饱和流体的流体类型和流体性质由于弛豫时间的大小隐含着孔隙大小、固体表面性质、流体性质等信息，因此反过来，我们测到弛豫时间后，就可以对岩样内的孔隙大小、固体表面性质及流体类型、流体性质等进行分析3.2 核磁共振测量参数核磁共振录井测量的参数主要有孔隙度、渗透率、含油饱和度、可动流体饱和度、束缚流体饱和度、岩石孔径分布等参数 （1）孔隙度测量方法弛豫时间谱积分面积的大小与岩石中所含流体多少成正比，对弛豫时间进行刻度可获得岩石的孔隙度因此，在实际测量中，首先测量标准样，取不同孔隙度的标准样品，建立刻度关系式，然后测量实际岩样，将其信号幅度代入刻度关系式，即可计算得到岩样孔隙度2）含油饱和度测量方法油和水中都含有氢原子，将它们的核磁信号分开是比较困难的，但如果将岩样浸泡在 MnCL2水溶液中一定时间后，顺磁离子 Mn2+将扩散到水中，使得水的弛豫时间缩短到仪器的探测极限以下，此时进行核磁检测将检测到油相的核磁信号，油相核磁信号与油水两相总信号的比值即为含油饱和度。

3）束缚水和可动水饱和度测量方法弛豫时间谱代表岩石孔径分布情况，根据油层物理学理论，当孔径小到某一程度后，孔隙中的流体将被毛管力所束缚而无法流动，因此对应在弛豫谱上存在一个界限值，当孔隙流体的弛豫时间大于某一弛豫时间时，流体为可动流体，反之为束缚流体这个弛豫时间界限，称为可动流体截止值，即 T2截止值3.3 T2截止至的确定核磁共振岩石物性及流体分析参数都是直接或间接地基于对 T2谱处理和计算得到的岩样 T2谱的形态及分布与回波数、B 脉冲数、等待时间（TW）、回波时间（TE）的测量参数有关，在测量参数一定的情况下，T2谱的形态及分布主要受岩性、孔隙结构、地层水矿化度、孔隙流体性质及含量等因素的影响T2谱有一个非常关键的参数—T2截止值，它是可动流体与束缚流体的分界线，在 T2分布谱上，认为小于该值的流体为束缚流体，大于该值的流体为可动流体岩样有效孔隙度、渗透率、可动流体与束缚流体饱和度等参数都与 T2截值的选取有关，T2截止值选取的准确与否，直接影响核磁共振测量参数的准确性 经检索确定 T2截止值的方法较多，常用的方法有孔隙度累加法、压汞毛细管曲线法、束缚水饱和度反算法、综合物性指数确定法、岩心离心实验法等。

这些方法在核磁测井上应用广泛，而核磁录井国内外广泛应用的是岩心离心实验法室内大量岩心分析的实验结果表明：饱和水砂岩岩样的核磁共振 T2谱通常为双峰，右峰通常对应于可动流体，左峰通常对应于束缚流体；可动流体 T2截止值通常在两峰之间的凹点附近 目前核磁录井 T2截止值的确定方法是在一个区块、层位选取一定量的岩心样品进行离心实验，然后取平均值，即为该区块的 T2截止值4 结束语随着近几年勘探逐步深入，勘探对象更加多样，勘探区块油水关系更加复杂，松辽盆地中浅层作为主要的新增储量接替地区，岩性油气藏油水分布复杂、无统一油水界面，导致油水层识别难，需要多学科进行综合研究核磁共振分析技术不仅可以提供可靠的储层物性参数，还可以通过岩心样品中油水信号的分布特征定性判断油水的赋存状态，克服了传统储集层评价的局限性，在致密砂岩储层流体饱和度分析中发挥重要的作用 参考文献：[1]李志涛，王志占，赵蕾．核磁共振岩样分析技术及应用[J]．西北大学学报，2011，12（1）：18-20，30-33． [2]宋超，宋明会．T2弛豫谱在核磁共振录井解释中的应用[J]．录井工程，2006，17（3）：49-52．[3] 杨正明，张英芝，郝明强，等．低渗透油田储层综合评价方法[J]．石油学报，2006，27（2）：64-67． [4] 郝明强，李树铁，杨正明，等．可动流体相对体积对低渗透油藏开发效果的影响[J]．新疆石油地质，2006，27（3）：335-337．  -全文完-。