核磁测井资料在低阻油气层评价中应用研究 毕业设计

核磁测井资料在低阻油气层评价中应用研究 毕业设计 本科毕业设计(论文) 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目 核磁测井资料在低阻油气层评 价中应用研究 学生姓名 学 号 1002030153 教学院系 地球科学与技术学院 专业年级 勘查技术与工程2010级 指导教师 职 称 副教授 单 位 西南石油大学 完成日期 2014年6月 Southwest Petroleum University Graduation Thesis Grade: 2010 Name: Liu Gaoyuan Speciality: Prospecting Techniques and Engineering Instructor: Sun Jiaxv School of resource and environment 2014.6 摘 要 四川油气田合川构造的碎屑岩储层类型为含高束缚水饱和度的低阻油气藏气藏。因而用常规测井资料难以准确识别储层流体性质,特别是储层是否产水的难题较难解决。但利用核磁共振资料,不仅可以很好的评价储层物性,还可以计算地层可动水饱和度和束缚水饱和度,准确评价储层是否含可动水,从而攻克低阻油气藏储层流体性质的判别难题。 本文通过收集各种资料，系统地总结低阻油气藏成因、归类、评价方式，并着重阐述核磁测井在低阻油气藏中的应用。同时，揭示了核磁测井在评价低阻油气藏在储层参数与储层流体性质识别方面的优势与作用，以理论基础结合合川构造实例与阿尔齐公式，推导自由水含水饱和度公式。 关键词:合川构造;低阻油气藏;核磁测井;束缚水饱和度 Abstract Clastic reservoirs of oil and gas fields in Sichuan Hechuan type structure with high irreducible water saturation of low resistivity reservoir gas reservoir. Thus using conventional logging data is difficult to accurately identify the reservoir fluid properties, particularly if the reservoir water production problems more difficult to solve. But the use of nuclear magnetic resonance data, not only can be a good evaluation of reservoir properties, can also calculate the formation movable water saturation and irreducible water saturation, accurate evaluation of whether or not containing movable water reservoir, thus overcome the low resistivity reservoir fluid reservoir determining the nature of the problem. In this paper, by collecting a variety of data, the system summarizes the causes of low resistivity reservoir, classification, evaluation methods, and focus on narrative NMR logging in the low-resistivity reservoir. At the same time, revealing the free water water saturation equation NMR logging evaluation in low resistivity reservoirs and reservoir fluid properties of reservoir parameters to identify the strengths and roles in order to combine the theoretical basis Aikawa construct examples and Al Qi formula is derived. Keywords: Hechuan structure; Low resistivity reservoir; NMR logging; Irreducible water saturation 目录 1绪论................................................................................................................................1 1.1研究目的与意义.....................................................................................................1 1.2国内外研究现况.....................................................................................................1 1.3主要研究内容 ........................................................................................................4 1.4研究方法及思路.....................................................................................................4 2低阻油气藏概述 ..............................................................................................................6 2.1低阻油气藏概念.....................................................................................................6 2.2低阻油气藏概成因机理 ..........................................................................................6 2.2常规低阻油气藏评价方法.......................................................................................7 3核磁测井方法及其与常规测井方法在低阻油气层应用对比 ............................................. 12 1核磁测井成像技术 ............................................................................................... 12 3. 3.2应用核磁估算地层束缚水含量.............................................................................. 13 3.3核磁测井与常规测井在低阻油气田应用对比......................................................... 15 17 4地层自由水电阻率推算.................................................................................................. 4.1核磁测井测量束缚水饱和度 ................................................................................. 17 4.2阿尔奇公式.......................................................................................................... 17 4.3地层自由水电阻率 ............................................................................................... 18 5核磁共振测井在合川构造低阻油气藏的应用实例 ........................................................... 19 5.1合川构造低阻油气藏概况..................................................................................... 19 5.2利用核磁共振资料判别地层可动水含量................................................................ 19 5.3应用实例 ............................................................................................................. 20 6结论与认识 ................................................................................................................... 23 致谢 ................................................................................................................................ 24 参考文献 ......................................................................................................................... 25 1绪论 1.1研究目的与意义 伴随着社会的发展，石油工业技术也是大力发展，日异月新。虽然目前，以电阻率-孔隙度系列为主的常规测井仍然是测井解释和评价的主要手段，在常规油气层的识别和评价中发挥重要作用。但随着以低阻为主要特征的隐蔽油气藏勘探开发，常规测井技术的“盲区”日益显现。自意识到低阻油气层的重要意义以来，我们就努力对低阻油气层的特征、识别进行研究，随着认识不断加深，我们也得到了一系列有效的方法及技术。但是由于低阻油气层成因复杂和成藏条件特殊，在实际生产中我们仍还不能有效的揭示这类油气层，造成了极大的资源浪费。 为了更好的开发低阻油气层，各种专门测井技术也就应运而生诸如:常规测井信息技术 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 、电阻率和中子伽马时间推移测井技术、自然电位测井识别低阻油气层技术、核磁共振测井评价低阻油气层技术、MDT低阻储层流体识别测井技术、阵列感应成像分析技术、储层定量评价方法、双饱和度评价方法„„而在这些测井方法之中，他们针对不同成因的低阻油气层，其特点又不尽一样，可谓纷繁复杂。 而在本次设计中试图探讨核磁测井技术在低阻油层评价中的应用，其具构想是利用物质核磁共振特性在钻孔中研究岩石特性,主要利用脉冲法研究岩石的弛豫特性。由于氢原子核具有最大的磁旋比和最高的共振频率,是在钻孔条件下最容易研究的元素。氢是孔隙液体中的主要成分,因此核磁测井是研究孔隙流体含量和存在状态的有效方法,并可以提供不同尺寸孔隙分布,进而得出束缚水饱和度等重要参数。再结合阿尔奇公式中提供的地层电阻率参数，以推算出地层自由水电阻率。 本设想是在低阻油气层中，对于自由水电阻率又一算法。观测其曲线幅度变化，可识别低阻油气层中油、气、水层。希望本构想能在复杂的低阻油气层测井技术与评价方法中起到对于常规自由水电阻率算法佐证作用。 1.2国内外研究现况 长期以来，人们习惯于用深侧向或深感应电阻率测井来区分油层和水层，并基于地层电阻率、孔隙度和孔隙结构参数来定量解释地层的含水饱 1 和度，因而，人们花很大的精力和时间在地层真电阻率的获取上。当油层电阻率与水层电阻率的比值大于3时，这种方法可以得到另人满意的含水饱和度值。但是，当油层与水层的电阻率值相同或者低于水层电阻率时，仅仅凭借深侧向或深感应电阻率测井来判断油层和水层，并以地层电阻率为基础计算含水饱和度已无法得到令人满意的结果。由于大量电阻率油层的存在，研究其成因和类型，寻找有效的识别和定量解释方法十分必要。 目前，国内对于低电阻率油层的研究仍处于一半定性一半定量阶段，即根据实验室的化验分析数据寻找低电阻率油层与正常电阻率油层在组成成分、孔隙结构等微观方面的不同，进而归纳总结出本地区油层低电阻率的成因，然后根据油层低电阻率的成因机理选择现有的含水饱和度解释模型，例如Waxman- Smits方程等，计算低电阻率油层的含水饱和度。由于低电阻率油层的成因十分复杂，有时是几种因素同时作用造成的，因而现有的含水饱和度模型往往不能满足需要，使准确地定量解释低电阻率油层的含水饱和度十分困难，因此低电阻率油层的含水饱和度还处于半定量解释阶段。随着实验仪器和方法的不断完善，为了更加清楚地认识低电阻率油层，并准确地评价其含油性和产油性，低电阻率油层的研究势必要以实验为基础从岩石的微观结构入手，完善低电阻率油层的成因机理理论，并在此基础上结合沉积环境，如地层水，岩石孔隙结构等特性建立新的适应于低电阻率油层的含水饱和度解释模型。 有关低阻油气层的定义，目前人们对其描述并不统一，国内外不同学者根据特定条件下的低阻油层发育特征给出了内涵完全不同的定义，在检索文献中出现了多种定义和描述: [5]欧阳健等结渤海湾地区第三系低电阻攻关各油田取得的共识，油气层与水层的测井电阻率比值小于2，甚至与水层电阻率相同的油层定义为低电阻率油层。 [4]曾文冲，欧阳健等低阻油气层的实质是以束缚水为主要成分的高含水饱和度油气层，普遍具有低含油饱和度特点。一般采用相对的概念进行定义。所谓低电阻率油气层系指含油饱和度接近或低于50，电阻率指数I- 3的油气层。其电阻率与水层较接近，在高矿化度地区，绝对值十分低，接近或低于周围泥岩电阻率。 [11]刘志慧等将低阻油层描述为感应电阻率比本地区正常油气层的电阻 2 率低，甚至和水层电阻率相近的油气层。 [20]周海民等将低阻油层定义为与临近水层电阻率差异小 、电阻增大率小于2的油气层。 [4]曾文冲等曾根据实际资料分析，对低阻油气层的定义和特点进行了详细的阐述，并将低阻油气层定义为油气层电阻率与相邻水层之比(即电阻增大率D介于1-3的纯油气层定义为低阻油气层。 鉴于低阻油气藏在石油勘探开发中的重要地位，无数学者已对核磁测井定量评价低阻油气藏进行了大量研究工作，且取得了一系列显著的成果，为低阻油气藏定量评价工作奠定了坚实基础。 (1)储层孔隙度 核磁测井评价油气藏优势诸多，其中孔隙度测量方便精确尤为显著。因核磁测井技术可不受地层岩石骨架、泥质、围岩等因素直接测量地层孔隙度。避开其他常规测井求取孔隙度时不可避免的参数影响，提供精确孔隙度数值。此外当地层有且仅有单项流体时，核磁测井还能提供地层孔隙度孔径尺寸。 [14]赵永刚(2007)、吴丰(2007)通过对比核磁共振成像测井解释的孔隙度与岩心化验分析的孔隙度，发现除了少数几个点孔隙度数值差异较大外，其他数值相当吻合(如图1-1)，该例说明核磁成像测井技术对于地层孔隙度测量有极高的精确度。 图1.1某井岩心孔隙度与测井孔隙度对比图 3 (2)流体识别 通过对氢核核磁共振信号的观测，如T加权法识别地层孔隙中轻烃性质及其含1 量。 [9][9]楚泽涵(2008)、黄隆基(2008)等知名学者通过大量的实例、生产经验归纳总结出地层不同流体中含氢指数: ?水:定义常温常压条件下地 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 水含氢指数为1，即HI=1。由于井底条件下水密度五明显变化，所以HI=1。 ?纯烃:纯烃的含氢指数可用体积密度d、摩尔质量W、化学分子式中烃原子m 数N确定。公式:HI=d×N/0.11W。 hhm ?原油:由于原油是含烃量不同的有机分子组成的碳烃混合物，其含氢指数与其粘度有关，可用如扩散分析法或扩散增强法来识别高粘度油。其中API,25?原油含氢指数接近1;API,17?原油含氢指数明显减小。 ?天然气天然气通常由甲烷为主，另含有其他少量烷烃和惰性气体，所以其含氢量较低，核磁测井不易观测。 )渗透率 (3 当地层孔隙有且仅有单相流体时，横向弛豫时间T分布经过标定能够直接与孔2 隙尺寸相对应。根据标定得到的孔隙孔径，可进一步算的泥质束缚水体积、有效孔隙度、毛细管束缚水体积、自由流体体积，从而确定储层渗透率。 1.3主要研究内容 (1)研究低阻油层的形成机理及其低阻油层的评价方法; (2)常规测井方式在低阻油气藏中应用及与核磁测井对比; (3)核磁测井技术在低阻油气藏中的应用: ?应用核磁测井技术估算地层孔隙度， ?应用核磁测井技术估算地层束缚水含量及其饱和度; (4)结合阿尔奇公式推算出地层自由水电阻率; (5)核磁共振测井在合川构造低阻油气藏的实例应用。 1.4研究方法及思路 (1)收集资料:收集不同地区低阻油气藏油田案例，了解常规测井方法对于低阻油气藏的评价应用，了解核磁测井基本原理及其应用方法。 4 (2)分析基本的地质特征:根据所收集的低阻油气藏资料，分析并归纳研究区的基本的地质特征。 (3)根据核磁测井相应信息特征，写出束缚水饱和度公式，结合阿尔齐公式，进行自由水饱和度公式推到。 (4)实例应用:收集核磁测井在低阻油气藏的实例应用，通过侧面应证核磁测井含水饱和度测量方式。如图1.2所示为论文研究流程图。 收集整理基础资料 低常核合 阻规 磁川 油测测油 藏 井 井 田 低阻油藏成因 常规测井方法应用 核磁测井方法应用 方束公阿 式法缚尔 应对水齐 用 公比 公 式 式 自由水饱和度公式推导 实例印证 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 编写 图1.2 研究流程图 5 2低阻油气藏概述 2.1低阻油气藏概念 人们对油层的界限，往往是以相同储层物性条件下电阻率的高低做为油层、水层定性识别的依据的。人们一般认为，储层含油，则电阻率增高，含水则电阻率降低。但是，当成藏地质条件发生变化，或者储层结构、岩性和流体性质发生了变化，就有可能使储层电阻率发生变化，从而出现所谓的高阻水层和所谓的低阻油层。 判断低电阻率油藏，应该采用相对概念的方法，区分油气、水层的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 是随地层条件(如孔隙度等)的变化而变化的，应充分考虑不同地区、不同井深地质条件变化的影响，具体电阻率数值上没有一个固定的标准。一般说来所谓的低电阻率油层，是指那些地层电阻率小于或接近于围岩电阻率，或者与水层电阻率差别不大甚至出现相互交叉变化的不易识别的油层。实际工作中又从以下几个方面来作界定: ?从油层电阻率绝对值考虑:国内大多数油田的油层电阻率范围在4-100Ω?m之间，小于这一电阻率“下限”的油层即可称之为低电阻率油层。 ?与邻近水层比较:这类低电阻率油层通常不以电阻率绝对值的大小来定义，而以电阻率指数小于3进行定义。这就意味着，其电阻率与邻近水层十分接近，甚至出现相互交叉的现象。 ?与相邻围岩层比较:与上下泥岩电阻率比较，油层电阻率与周围泥岩电阻率相同、甚至明显低于它。此时往往没有考虑油层电阻率绝对值大小或与邻近水层进行比较，如果在钻遇的目的层段没有水层时，解释难度就更大。 2.2低阻油气藏概成因机理 因为低阻油气层的成因复杂、类型多种多样，形成过程不尽一致，所以不同成因、类型、形成过程的低阻油气藏其构造特征也不相同。低阻油气藏可形成与储层沉积、油气成藏、成岩作用和裸眼钻探等不同的过程中，而在这千差万别的成藏过程中受到的影响因素也随之变化、有时甚至差异很大。以上诸般种种给我们的探测、归类、研究带来极大不便，现将其成因类型大致分类如下表2.1。 6 表2.1成因分类表 序号 低阻成因 形成过程 作用原理 高不动水饱和度作用 沉积 改善导电网络 1 粘土附加导电作用 沉积、成岩 改善导电网络 2 导电矿物作用 沉积 改善导电网络 3 油水分异作用 成藏 含有饱和度低 4 油水层矿化度差异作用 成藏、成藏后 地层水电阻率不同 5 钻井液侵入 裸眼钻探 油层、水层电阻率相对差6 异较小 2.2常规低阻油气藏评价方法 (1)低阻油气藏的电测识别 电测井是如今测量与评价油气层的主要方法之一。其主要原理为:由于储层孔隙尺径大小不同，导致孔隙内含流体性质不同。其中较小孔径孔隙主要含水，称为共存水。共存水的一般含有一定浓度的导电离子，一般表现为低阻;较大孔径的孔隙主要含油气，因为油气不导电表现为高阻。综上所述，一般情况下油(油水)层电阻率远高于水层，其数值大约在1.5—3被左右。 但由于低阻油气藏的底层电阻率特殊性，常规电测识别法并不能很好的对低阻油气藏进行精确评价。 (2)储层定量综合评价方法 研究目标地区实际资料;认识油藏地质特征;分析油藏形成条件、油藏类型、油水分布;认识储层的岩性特征、粘土成分、胶结物含量类型、孔及结构等，最后运用测井信息以及路径资料进行综合定量评价低阻油气层。 (3)阵列感应评价方法 当储层被钻井液侵入形成低阻油气藏时，可用阵列感应测井与侧向测井相结合的方法对目标储层进行研究分析，判别储层流体性质。由于双侧向测井是由仪器直接供给直流电径向探测储层，故储层侵入带与原状带地层电阻率成串联;而阵列感应测井是由交变磁场在地层中产生次生感应电流，并环绕井轴流动探测，故地层侵入带与原状带电阻率成并联。正因为 7 两者的不同探测原理，导致其测量的地层电阻率不同。 侧向测井:R=R+R (2.1) lldit 感应测井:1/R=1/R+1/R (2.2) lidit 式中:R:深沉向电阻率; lld R:感应向电阻率; lid R:入侵带电阻率; i R:原状带电阻率。 t 当泥浆侵入水层时:深侧向测井侵入带电阻率略大于原状带电阻率，感应测井侵入带电阻率略小于原状带电阻率。 当泥浆侵入油气层时:深侧向测井与感应测井变化相似，侵入带电阻率都稍低于原状带电阻率。 HC-X井须二段低阻气层实例图如图2.1。 图2.1 HC-X井须二段低阻气层实例图 (4)自然电位测井评价方法 8 低电阻率油层和水层在自然电位测井上存在着明显的差异，低电阻率油层的自然电位异常幅度低于水层的。在油田储量评价中依据油田的DST和MDT测试资料并结合自然电位测井制定如下的交会图可以帮助区分低电阻率油层和水层。 下图2.2为秦皇岛32-6油田含油性与地层电阻率交会图 图2.2秦皇岛32-6油田含油性与地层电阻率交会图 图中的横坐标是自然电位异常幅度相对值(记做Rsp )，其算法如下: Rsp=SP测量-SP泥岩/SP水层-SP泥岩 (2.3) 式中:Rsp——一个无量纲值，即在计算Rsp之前要对自然电位测井曲线进行基线偏 移校正。 SP测量——校正后的SP曲线在目的层段的测井值，mV; SP水层——校正后的SP曲线在典型水层的测井值，mV; SP泥岩——校正后的SP曲线在泥岩段的测井值，mV 。 从深侧向电阻率与自然电位相对比值交会图可以看出，低电阻率油层和水层在深侧向电阻率测井上十分接近，根本无法仅凭深侧向电阻率测井来准确区分它们。但是 9 它们的自然电位异常幅度相对比值有明显差异。 (5)利用微侧向电阻率测井识别低电阻率油层 在实际生产测井中某些低电阻率油层和水层在微侧向电阻率测井上有明显的差异，低电阻率油层具有较高的微侧向电阻率值，而水层具有较低的微侧向电阻率值，因此微侧向电阻率测井是识别低电阻率油层的又一测井方法。下图2.3为渤海地区新近系低电阻率油层范例。 图2.3渤海地区新近系低电阻率油层 微侧向电阻率测井不仅可以帮助我们判别低电阻率油层和水层，更主要的是微侧向电阻率测井具有较自然电位测井更高的纵向分辨率，对于储层底部的薄水层具有很好的识别能力，可以弥补自然电位测井受层厚影响大的不足。 (6)碳氧比(C/O)测井法 碳氧比(C/O)测井，是一种新型的脉冲中子测井方法。该方法依据快 10 中子非弹性散射理论，具有能穿透仪器外壳、井内流休、套管和水泥环等介质而直接探测地层的优点。C/O测井分别选取碳元素和氧元素作为地层中油和水的指示元素，选取硅和钙为岩性指示元素，这样选取指示元素的原因可归结为:油中含有大量碳元素，几乎不含氧元素;水中有大量氧元素，几乎不含碳元素。 当低电阻率储层在利用微侧向电阻率和自然电位测井不能确定储层是否含油时，C/O测井是判别低电阻率油层的又一有效方法。 11 3核磁测井方法及其与常规测井方法在低阻油气层应用对比 近几十年来，储层孔隙度测量评价多用中子、密度、声波曲线等方式测绘，但大多数传统测井方法只能提供简单的孔隙度值，而且在实际生产作业中传统孔隙度测量方法更是容易受到诸多因素干扰:泥质、井眼、钻井液等。 对于流体含量、性质判别来讲，传统的电法、综合判别发、陈列感应法等传统测井方法本身局限颇多，或是适用测量情况单一。 综上，传统测井方法在条件特殊、种类繁多的低阻油气藏中无疑处处掣肘，测量结果每每也不尽如人意。自90年代至今，原中国石油天然气集团公司油气勘探部引进了核磁共振成像测井(MRIL:Magnetic Resonance Imaging Logging)彰显了其独特的魅力:核磁共振成像测井在自由流体孔隙度测量、毛细管孔隙度测量、粘土束缚水测量、流体性质判别等多方面具有优越性。本章就此简单介绍核磁共振成像测井测井原理、应用核磁估算底层束缚水含量以及其与常规测井方法在低阻油气藏应用对比。 3.1核磁测井成像技术 (1)核磁共振成像测井测井基本原理 核磁共振测井的理论基础为利用原子核磁性以及其在外加磁场作用下的进动特性，又由于氢原子核具有最大的磁旋比和最高的共振频率，是在钻孔条件下最容易研究的元素，故以下以氢原子为例说明。带电氢原子核本身会不停自旋产生磁场，大量原子核在无外加磁场时保持自旋，对外表现为无磁性。当质子在外部磁场的作用下，会做定向排列(极化)，仪器高强度磁场会极化质子使其磁场方向与仪器磁场方向一致。极化前后对比图，见下图3.1。 12 图3.1极化前后对比图 对于被磁化后的氢核自旋系统，设定系统磁场为B，在此磁场的垂直方向上再0 加上一个交变磁场B，使两者动频率相等。那么处于低能状的磁场矩将吸收交变磁1 场的能量，跃迁到高能态即核磁共振。在外加交变磁场施加前，氢核自旋系统处于平衡状态，宏观磁化矢量M与静磁场B方向相同;在外加交变磁场施加时，磁化矢量0 偏离原方向;当在外加交变磁停止后，氢核自旋从高能级的非平衡状态回复到原平衡状态，此回复过程即弛豫。又因为宏观磁化方向可分为横向、纵向两分量，两者弛豫恢复时间分别用T、T表示。 12 由于岩石、流体之间物性不同，其弛豫方式、弛豫特征也不尽相同。在实际生产测井中以此来获得岩石物理信息、辨别流体。 3.2应用核磁估算地层束缚水含量 由于不同流体的物性不同，其横向弛豫时间也不相同。核磁测井技术通过测量地层中流体质子的横向弛豫时间识别流体性质。因为自由流体横向弛豫并不因空间因素而做变化，只作自由弛豫，体现其本身性质。束缚流体由于受到表面弛豫的影响，横向弛豫速度加快，横向弛豫时间大幅度变小。束缚水与自由水两者之间差异明显。 如今，核磁测井技术测量毛管束缚水饱和度的常见方法的有:小孔隙束缚水饱和度模型和薄膜束缚水饱和度模型以及渐变截至值计算束缚水饱和度模型。 )小孔隙束缚水模型 (1 在核磁测井解释中，假定一个孔隙大小界限值，如果孔隙度小于该值则孔隙中所有流体均处于束缚状态，孔隙中被润湿相流体(一般为水)所充填;如果孔隙度大于该值，则孔隙中所有流体都是可动的(高敏2000)，如图3.2所示。 13 图3.2小孔隙束缚水模型图 在T分布谱上，与假定的孔隙度大小界限值相对应T值称为T截止值，记作:222T。T截止值将岩层中孔隙分布划分为束缚水孔隙部分和可动流体孔隙部分。以2ctoffo2 上束缚水体积模型称为小孔隙束缚水模型，根据其原理又称为截止值模型，其确定束缚水体积和可动流体体积的方法称为T截止值法。应用该方法可以将束缚水饱和度2 表示为: BVIS, (3.1) wirBVI，FFI (3.2) BVI,P,iT,T22cutoff (3.3) FFI,P,it,T22cutoff 式中:T——T截至值; 2ctoffo2 BVI——毛管束缚水孔隙体积; FFI——自由流体孔隙体积。 (2)薄膜束缚水模型 相对的在薄膜束缚水模型中:假定所有孔隙系统，无论其孔径大小，都一定存在润湿相流体(一般为水)束缚在孔隙表面，而束缚在孔隙表面的水在底层压力下无法流动。其含量多少则随孔径大小变化而所占比重不同。在经孔隙度刻度后的T分布谱2上，每个T时间都存在一个一一对应的系数，来表征束缚水所占的比重。确定T分22谱上该系数所组成的系数组，就可由T分布计算出所有孔隙中所含束缚水的体积，2 余下部分即为可动流体体积。 这种束缚水体积模型称为薄膜束缚水模型，其中T分谱上T时间一一对应的一22组系数称为T谱系数，所以该模型又称为T谱系数模型，根据此模型来求取底层束22 缚水体积的方法称为T谱系数法(孙建孟2001)。应用该方法确定毛管束缚水饱和度表2 示为: BVIS, (3.4) wirBVI，FFI (3.5) BVI,CP,iii (3.6) ，，FFI,1,CP,iii 式中:C——束缚水T谱分布系数。 i2 (3)渐变截至值计算束缚水模型 薄膜束缚水模型比起小孔隙束缚水模型无疑更为准确。但是因为系数较多，在实 14 际生产中并没有一组通用系数，太多误差可以给系数组选取造成影响。由于小孔隙束缚水模型不能完全反映束缚水的存在状态;薄膜束缚水模型系数选取困难。 先采用小孔隙束缚水模型测量得到束缚水饱和度。又在大孔隙内表面采用束缚水薄膜模型。因为束缚水薄膜的厚度取决于毛管压力的大小，所以孔隙体积越大，丢失的束缚水体积越大，如图3.3所示为渐变截止值。该方法计算束缚水孔隙度的表达式如下: 2丶TT，，,,TT丶丶2max2,,,,,，,BIVmTmTii22，，，， (3.7) ,,,,丶TTTT,,,TT,i2i2i,,i，，22min2 图3.3渐变截止值 3.3核磁测井与常规测井在低阻油气田应用对比 近年来随着油气勘察开发，人们越来越多的意识到与常规油层不同的特殊类型油层。其中低阻油气藏便是其中之一。此类型油气藏往往底层电阻率偏低、有单砂体展布的同时拥有巨大挖掘潜力。现对比核磁测井与常规测井在低阻油气藏应用如下: (1)孔隙度 在常规的几种孔隙度测井(中子、密度、声波)中，其应用条件比较严格:在地质条件比较简单，岩性比较单一的情况下才能够依靠传统三种测井方式获得准确的地层孔隙度参数。但在状况复杂，储集类型多样的低空低渗的低阻油气藏中，储层岩石骨架比孔隙贡献更多，常规测井方法对岩石骨架响应可能比孔隙流体更加灵敏。 此外，当钻井液入、井眼、泥饼等因素对常规孔隙度测量方式也有很大的影响。而且仪器的灵敏区域也经常不明显。 (2)流体识别 15 在常规的几种流体识别测井(电法、阵列感应)中，电法测井由于其测井基本原理导致该方法在低阻油气藏评价中容易形成误判“水层”。而阵列感应测井试用范围太小，对于低阻油气藏而言，该法仅试用与钻井液入侵形成低阻油气藏。 而对核磁测井而言，实际中由于受到噪声干扰，差谱定性分析法往往不太可靠。更多时候需要通过时间域分析，对双水模型TW测井资料进行处理，完成流体识别。 (3)渗透率 影响岩层渗透率的因素颇多，主要包括岩石不同结构、构造特征、岩石孔隙结结构。常规渗透率测井往往无法直接得到储层渗透率，多用测井资料综合解释，但精度不高。 16 4地层自由水电阻率推算 4.1核磁测井测量束缚水饱和度 目前为止，特殊测井技术中能够推算出束缚水饱和度的方法有且仅有核磁共振测井。其不同于常规推算方式(利用原始油层测井数据推算、岩心水驱油实验数据)，该方式因为是逐层测量数据，所以结论更加可靠实用。 核磁测井仪器通过一系列标定刻度，可直接测的束缚流体孔隙体积(详见本文3.2)。由于在实际生产中大部分油气田的束缚流体主要是束缚水，因此核磁测井得到的束缚流体孔隙体积可视为束缚水孔隙体积。 束缚水孔隙体积占油层孔隙总体积的百分比，即为束缚水饱和度。 4.2阿尔奇公式 Archie公式于1942年由美国壳牌公司发表，是用测井资料定量解释油水层的经典公式。其主要适用范围为砂岩，符合大多数低阻油气藏地质条件。 Archie公式主要包括两个公式: (1)地层因素公式: m (4.1) F,RR,a,0w 式中:R——100%饱含地层水时的地层电阻率; 0 R——地层水电阻率; w m——岩石的胶结指数; a——与岩石有关的比例系数。 (2)电阻增大系数公式: I,RR,bS (4.2) t0nw 式中:R——含油气地层电阻率; t n——饱和度指数; b——与岩性有关的常数。 由上面2式可知，对于含水饱和度小于1的纯砂岩(即在纯净砂岩的孔隙中除了水之外还有石油或天然气等其他类型的流体)中有公式: 1,,,,mn,,，，S,a，b，R，，R，, (4.3) wwT 式中:S——含水饱和度; w R——地层水电阻率; w 17 R——地层电阻率; T φ——孔隙度。 其中m、n、a、b、R均可由实验室岩电分析得出结果。S、φ可又核磁测井得Tw 出目的层数据。 4.3地层自由水电阻率 由4.2所示，根据Archie公式推导得到公式: 1,,，，,,mn,, (4.4) ，，R,S，R，,a，bwwT,,，，式中:R——地层水电阻率，由底层自由水电阻率和底层束缚水电阻率串联组成的。 w 所以推导公式得: R=R×(1,S) (4.5) wfwwc式中:S——束缚水饱和度。 wc 18 5核磁共振测井在合川构造低阻油气藏的应用实例 随着四川汕气田天然气勘探与开发的进一步深化，川中地区的须家河碎屑岩储层目前成为四川油气田勘探与开发的重点。合川构造是继广安气田须家河气藏后的又一重大发现，该构造须二储层物性好，单井产量高，是四川碎屑岩储层勘探的重点区块。这些油田在带给我们大量的石油地质储量的同时，也给我们带来了一系列的前所未有的挑战。其中较为引人关注的是大量低电阻率油层的存在。这里所说的低电阻率油层是指油气层与水层的测井电阻率比值小于2，甚至与水层电阻率相同的油气层。如何正确地识别低电阻率油层并准确地定量解释低电阻率油层在油田勘探、评价和开发阶段具有十分重要的意义。利用核磁测井定量解释低阻率油层含水饱和度，并且取得了一定的成绩。 5.1合川构造低阻油气藏概况 根据合川已钻井的岩心分析，须二段的孔隙度分布区间大约为为0.5%一9.35 %， 3渗透率小于(0.05一4.25)×10，说明合川区块须二段基质渗透率较低，属裂缝一孔隙型储层。据合川区块793个岩心实测含水饱和度统计，以60%一90%区间样品数最多，占总样品数的80.3%，从区域研究表明，须二储层表现为高含水饱和度特征。 由于合川构造须二储层为含高束缚水储层，因此，利用常规测井资料分析储层由于不能准确判断地层束缚水饱和度和可动水饱和度，故容易造成流体性质判别失误。阵列感应曲线由于受地层高束缚水影响，深感应曲线值低于2Ω?m，电阻率非常低。 5.2利用核磁共振资料判别地层可动水含量 在合川构造的须二储层中，由于储层流体性质只有气水两相，因此利用移谱法判别含气的效果是相当好的，在此不作赘述。但是由于储层段电阻率较低，因此判断储层究竟有无可动水，这才是问题的关键。经过研究分析，利用核磁共振测量的地层有效孔隙度与常规资料结合，可解决这一问题。方法如下: (1)利用标准T测井获得的地层有效孔隙度MPHE与根据常规测井资料的中2 子一密度孔隙度交会得到地层总孔隙度φ，可以得到束缚水饱和度S。 twb ，，S,,,MPHE, (5.1) wbtt (2)然后再利用电阻率资料，根据双水模型或Waxman一Smith模型，计算地 19 ，， ,, ,, ,,层水饱和度S。双水模型计算地层水饱和度公式如下: w,,S111mnWB,，tWS,, ,,RaRTW,,,, ,,1(5.2) , ,,SW,,,,11 ,,,,, RR,,CWW,,，，式中:R——地层真电阻率; T φ——中子一密度交会的地层总孔隙度; t a、m、n——分别为岩性系数、胶结指数及饱和度指数; S——地层总含水饱和度; w R——泥质束缚水电阻率; CW R——地层水电阻率。 w 最后根据地层水饱和度判别储层流体性质，如果S?S，则判断储层流体性质wwb 几乎不含可动水，储层为纯气层;如果S》S，则判断储层含可动水，储层将要产wwb 水。 5.3应用实例 (1)气水同层的判别实例 HC-F井的须二段储层如图所示，孔隙发育，物性良好，但电阻率较低，仅2Ω?m,4Ω?m，用常规资料判断储层流体性质较难。分析核磁共振资料，发现移谱测井资料指示该段长回波间距谱峰明显较短回波间距前移，含气特征明显。经过核磁共振含水饱和度程序处理，发现2210m,2219m段不含可动水，解释为气层，但2232m,2244m该段含部分可动水，因此分析认为在2232m,2244m段储层也将产水，解释为气水层。 433最终在这两段试油:产气:1135×l0m/d;产水:10.8m/d，证实测井解释正确。 20 图5.1 HC-F井的须二段储层 (2)纯气层判别实例 HC-XX井的须二段储层如图所示，孔隙发育，物性良好，但电阻率较低，也仅2Ω?m,40Ωm，仅仅只川常规资料判断储层流体性质较难。分析核磁共振资料，发现移谱测井资料指示该段长回波间距谱峰明显较短回波间距前移，含气特征明显。经过核磁共振含水饱和度程序处理，在2545m,2270m及2276m,2856m段地层含水饱和 21 度与束缚水饱和度几乎相等，储层不含可动水，分析储层不产水，解释为气层。最终 4在这两段试油产纯气:12.92×10m3/d，无水。 图5.2 HC—XX井的须二段储层 22 6结论与认识 通过合川须二气藏为高束缚水饱和度气藏，常规资料难以准确评价流体性质这一特点。利用核磁共振资料结合常规资料，准确区分储层束缚水含量和可动水含量，研究了合川构造低阻气藏的流体性质。取得了以下成果和认识: 对比了常规测井、核磁测井、常规测井与核磁结合等情况下储层参数计算的优劣，揭示了核磁测井在评价复杂储层参数与储层流体性质识别方面的优势与作用，推导了自由水含水饱和度公式。 总之，低阻油气藏评价是一项复杂的工程，核磁测井的应用恰好能对症下药。 23 致谢 通过本次毕业设计，不管是知识层面的能力还是技能层面的能力，相较之前，均得到极大地锻炼与提高。在这一过程中，首先十分感谢我的指导老师孙嘉戌副教授。正是在老师的悉心指导与帮助下，我才能顺利完成本次毕业设计;并对测井曲线所包含并反映的地质信息有了更加深刻和丰富的认识，锻炼了我的逻辑思维能力，提取关键信息的能力，并逐步掌握了解决实际问题的基本能力。 在软件的学习使用过程和资料收集整理以及论文写作过程中，任冠雄同学给予了我较大帮助，让我能够及时有效地对井资料进行处理与解释。每当我遇到知识盲点时，同学们总能提供恰当的帮助，让我及时补充知识;每当我对一个问题想法模糊时，和同学的讨论能帮我有效理清想法。 当然，本次毕业设计的顺利完成，也离不开学院各位老师的关心和帮助，他们总能解答我提出的各种问题，并进行积极引导，让我对问题的解决始终抱有积极主动的心态。 最后，衷心感谢给予我帮助的老师、师姐、同学～ 24 参考文献 [1]XIE RanHong,XIAO LiZhi,WANG ZhongDong,DUNN Keh Jim.The influence factors of NMR logging porosity in complex fluid reservoir.Science in China Series D,Earth Sciences,2008 [2]Zhang H F, Fang Z L. Petroleum Geology. Beijing: Petroleum Industry Press, 2001. (In Chinese) [3]张莉萍,高勇,杨伟金,肖荣华.核磁共振测井在合川构造低阻油气藏的应用.石油仪 器,2008 [4]曾文冲.油气藏储集层测井评价技术「M].北京:石油工业出版社，1991, P10 [5]欧阳健.渤海油田低阻油气藏测井识别评价方法研究?北京:地球物理测井,1992 [6]吕洪志等.渤海新近系低电阻率油层成因及测井响应特征「J].中国海上油气，2006, v61.18(2): 97-102 核磁共振测井理论与应用「M].北京:石油工业出版社，1998 [7]陆大卫，江国法等. [8]《测井学》编写组.测井学「M].第1版.北京.石油工业出版社，1998: P210-228 [9]楚泽涵，黄隆基等.地球物理测井方法与原理?北京:石油工业出版社，2008?1 [10]Xiao L Z. Some important issues for NMR logging applications in China (in Chinese). Well Log Tech, 2007, 31(5): 401―407 [11]曾文冲，刘志慧?低电阻率油气层的类型、成因及评价方法的分析(上)[J]?地球物理 测井,1991 [12]雍世和,张超谟.测井数据处理与综合解释[M].北京:石油工业出版社,2002 [13]中国石油勘探与生产公司?低阻油气藏测井识别评价方法与技术「M].北京:石油工 业出版社,2006 [14]赵永刚, 吴非. 核磁共振测井技术在储层评价中的应用[J]. 天然气工业, 2 0 0 7 , 2 7 (7 ) [15]高敏. 用核磁共振测井资料评价储层的孔隙结构[J].测井技术, 2000 , 2 4 (3 ) [16]司马立强,张凤生等.塔河油田碳酸盐岩真假储层测井识别方法研究[J]. 西南石油 大学学报(自然科学版),2012,34(6):73-76 [17]齐宝权,夏宏泉,张贤辉.NMR测井识别储层流体性质的方法及应用[J]. 西南石油 学院学报,2001,23(1) [18]徐广田. 利用深侧向与深感应电阻率差值识别油水层[J].国外测井技术，2005， 25 20(3):13-14. [19]朱日荣. 苏北盆地低电阻率油藏的成因及评价技术研究[C]//第十四届测井年会论文集. 北京:石油工业出版社,2005:169-187. [20]潘和平,周海民,樊政军,等.低电阻率油气层测井评价[J].勘探地球物理进展,2002,25( 6):11- 161 序号 名称 规格型号 单位 数量 备注 一 制冷系统 1 压缩机组 4AV10 台 4 2 冷凝器 LN-70 台 1 3 贮氨器 ZA-1.5 台 1 4 桶泵组合 ZWB-1.5 台 1 5 氨液分离器 AF-65 台 1 6 集油器 JY-219 台 1 7 空气分离器 KF-32 台 1 8 紧急泄氨器 JX-108 台 1 9 冷风机 KLL-250 台 8 10 冷风机 KLD-150 台 4 11 冷风机 KLD-100 台 2 12 阀门 套 86 13 电磁阀 套 6 14 管道及支架 吨 18.6 3 15 管道及设备保温 m22 16 管道保温包扎 镀锌板 吨 1.6 17 附件 套 1 二 气调系统 1 中空纤维制氮机 CA-30B 台 1 2 二氧化碳洗涤器 GA-15 台 1 3 气动电磁阀 D100 台 14 4 电脑控制系统 CNJK-406 台 1 5 信号转换器 8线 台 1 6 果心温度探头 台 7 37 库气平衡袋 5 m 个 7 8 库气安全阀 液封式 个 7 9 小活塞空压机 0.05/7 台 1 10 PVC管 套 1 11 附件 套 1 三 水冷系统 1 冷却塔 DBNL-100 台 2 3 2 水泵 SBL80-160I 台 2 3 水泵 SBL50-160I 台 2 4 阀门 套 30 26 5 管道及支架 吨 2.8 6 附件 套 1 四 电仪控系统 1 电器控制柜 套 1 2 照明系统 套 1 3 电线电缆 套 1 4 桥架管线 套 1 5 附件 套 1 27