页岩储层岩芯核磁共振响应特征实验研究

 系统研究致密页岩储层核磁共振响应特征对于将核磁共振技术应用于该类油气资源开发具有重要的基础指导作用。综合使用核磁共振、气水离心等实验技术研究了页岩核磁共振T₂谱响应特征、核磁孔隙度、可动流体T₂截止值及岩石比表面分布等储层特征。研究结果表明,页岩T₂谱可以分为3种类型,即单峰T₂谱、含有孤立右峰的双峰T₂谱及左、右峰连续分布的双峰态T₂谱,页岩绝大多数T₂弛豫时间小于10ms,储层中裂缝孔隙约占总孔隙空间的9.16%。基于核磁共振T₂谱计算的页岩比表面主要分布在3.59—80.51μm^-1。页岩核磁孔隙度普遍小于水测孔隙度,平均误差约为22.33%,其与黏土孔隙、裂缝孔隙发育等因素有关。结合气水离心实验结果,计算得到页岩储层核磁共振可动流体T₂截止值分布在3.87—16.68ms,平均值为8.29ms,储层基质岩石游离气饱和度平均值约为9.72%。     

基于核磁共振测井的束缚水饱和度评价方法：以中东地区M层组的孔隙型碳酸盐岩储层为例

束缚水饱和度是储层流体性质识别和油气藏储层评价的关键参数。利用地球物理测井资料进行储层束缚水饱和度评价是目前广泛使用的方法,其中核磁共振测井一般通过确定横向弛豫时间截止值来计算储层束缚水饱和度,而在中东H油田M层组核磁共振实验研究中发现,部分实验样品出现了“扩散耦合”现象,导致通过T₂截止值难以准确求取储层束缚水饱和度。通过提取核磁共振T₂谱中反映孔隙结构与流体赋存状态信息的特征参数,并结合铸体薄片等资料探讨这些参数与束缚水饱和度之间的相关关系,规避T₂截止值从而避免“扩散耦合”现象对模型的影响。实验结果表明,束缚水饱和度与核磁孔隙度、区间孔隙分量及T₂几何均值之间具有相关性,并基于上述参数建立了束缚水饱和度预测模型,在中东H油田M层组中对预测模型进行实际井验证,取得良好应用效果,为后续判别储层流体性质与水淹层识别打下坚实基础。     

利用图论多分辨率聚类方法构建核磁可变T2截止值预测模型

准确求取T2截止值对核磁共振资料在储层评价中的应用至关重要,传统T2截止值获取方法受到区域性、储层非均质性等影响明显,实际使用中往往误差较大。本文基于岩心核磁实验,分析物性参数、核磁共振T2谱几何均值等参数与T2截止值之间的关系。考虑到储层非均质的影响,提出采用图论多分辨率聚类方法,利用邻近指数和核心代表指数划分测井相,结合铸体薄片等资料建立测井相与岩相的对应关系,建立基于测井相约束的可变T2截止值预测模型。在渤海盆地X油田实际应用中表明,本文提出的模型计算的T2截止值与岩心核磁实验T2截止值测量值误差较小,较传统方法优势明显,进一步提高了利用核磁共振资料计算储层参数的准确性与适用性。     

页岩、砂岩岩心核磁共振实验结果对回波间隔的敏感性差异

回波间隔(TE)参数的选取对核磁共振岩心分析实验结果影响很大,为确定TE值对不同岩样的核磁共振结果的影响程度,系统研究了页岩、砂岩岩心核磁共振岩心实验对TE值的敏感性。对相同状态下的岩心进行了多组TE值的核磁共振测量,分析了不同岩样核磁实验T2谱的形态、T2谱峰位置和核磁孔隙度与TE值的关系。结果表明,TE对于核磁共振岩心分析结果影响很大,而且对不同岩性岩心的敏感性有很大差异,砂岩岩心对TE值的敏感性较弱,不同TE值的测量结果,其T2谱的变化在形态上有所改变,但其主体位置和核磁孔隙度变化不大;页岩岩心对TE值非常敏感,不同TE值测量时,T2谱不但形态发生了明显的变化,而且其主体位置向右移动,核磁孔隙度也迅速减小。     

融合随钻核磁共振与机器学习的疏松砂岩储层孔隙结构评价新方法

针对疏松砂岩常规物性、压汞实验难度大,岩心标定测井评价孔隙结构精度低的特点,通过随钻核磁共振测井T₂谱、铸体薄片分析资料,采用特征参数提取、主成分分析、高斯混合聚类算法,对研究区储层孔隙结构进行分类。研究结果表明：随钻核磁共振T₂谱中能够提取表征孔隙连通性、大小及分布的13个特征参数,经主成分分析、高斯混合聚类算法处理解释后,研究区储层孔隙结构分为Ⅰ—Ⅴ共五类,T₂谱逐渐向左偏移,小孔隙占比逐渐增大,岩性从粗砂岩过渡至细-中砂岩,孔隙类型从粒间孔过渡至粒间溶孔,孔隙结构逐渐变差。     

基于减阻纳米流体岩心的润湿性反转表征

岩心润湿性反转是纳米流体减阻的关键机制之一,快速、可靠地表征这一变化特征十分重要。基于核磁共振技术探索针对同一岩心快速测试润湿性反转的T₂截止值方法,研究T₂截止值与润湿性的关系,纳米流体HNFⅡ对岩心润湿性的影响规律,以及纳米流体的减阻效果与机制。结果表明：T₂截止值与岩心片接触角基本成线性递增关系,随亲水性减弱而增大;纳米流体驱替后的岩心,水相渗透率提高33%～72%,表面接触角增幅分别为79%、103%、110%和114%,对应的T₂截止值增幅分别为17%、33%、54%和116%;岩心的T₂截止值与润湿性、渗透率三者的变化趋势一致,且接触角增幅与T₂截止值增幅为强相关(相关系数为0.94);纳米流体HNFⅡ使岩心由亲水性向疏水性反转,弛豫时间延长,T₂截止值变长,孔壁对水的引力减弱,从而水流阻力下降;T₂截止值与润湿性具有内在的一致性,可为岩心润湿性反转的快速测试方法提供理论依据。     

基于核磁与压汞资料的储层孔隙结构特征研究

X1井区位于酒泉盆地营尔凹陷长沙岭构造带，下白垩统下沟组一段（K₁g¹）储层岩石类型主要为岩屑砂岩和长石岩屑砂岩，发育砂泥岩薄互层，储层非均质性强，给储层评价带来较大困难。而流体识别、储层评价及后期开发措施在很大程度上依赖于对储层的孔隙结构的认识。以X1井区为例，对研究区的矿物成分进行统计分析、对电镜薄片观测的孔隙类型进行分类研究，重点根据该井区的压汞及核磁共振T₂谱等测试数据，建立了T₂谱与岩芯孔喉半径的定量计算方法，并结合核磁共振测井资料，形成了连续定量刻画储层孔喉半径变化特征的方法；对孔喉半径的定量刻画，可以为了解储层孔渗的变化提供思路，为研究区储层孔隙结构和储层非均质性研究提供更丰富的信息。     

中东H油田复杂碳酸盐岩储层评价及产能预测

利用岩芯资料分析了中东H油田MB2组颗粒灰岩与泥粒灰岩储层的岩石学特征、物性特征和储层的孔隙结构特征,研究结果表明,MB2组碳酸盐岩两种储层有较强的非均质性。根据孔喉半径分布曲线特征,把储层划分为大、中、小3种孔隙结构,结果显示MB2组上段颗粒灰岩以大孔和中孔为主,下段泥粒灰岩以中孔和小孔为主。利用毛管孔径划分的3种孔隙结构刻度了核磁T₂谱,结果显示其与核磁T₂谱划分的3种孔隙具有很好的一致性,找到了用核磁准确评价储层的孔隙结构的一种有效途径。此外,还对MB2组储层进行了产能预测。     

岩心润湿性对核磁共振可动流体T_2截止值的影响

对有代表性的低渗透储层密闭取岩心平行样进行原始润湿和强亲水岩心的T2截止值核磁共振离心实验标定,并将实验结果进行比较,分析2种不同润湿性条件下T2截止值的差异及影响因素。研究表明:强亲水岩心的T2截止值比对应保持原始润湿性岩心的T2截止值普遍偏小,强亲水5块岩心实测T2截止值的分布范围为9.64~13.89 ms,平均值为12.58 ms;保持原始润湿性5块岩心实测T2截止值的分布范围为11.57~20.03 ms,平均值为16.33 ms。由于润湿性的影响,原始润湿岩心饱和水T2谱比对应的强亲水岩心T2谱偏右,T2几何平均值增大。岩心渗透率越大,含油性越好,岩石越亲油,则原始润湿岩心T2谱越偏右,T2几何平均值越大,导致T2截止值增大。岩心渗透率越小,岩石孔喉越细小,由于毛管力作用,原始润湿岩心束缚水饱和度更高,导致对应的T2截止值更大。     

页岩带压渗吸核磁共振响应特征实验研究

为进一步认识页岩气储层岩石中压裂液等外来流体的影响，选择四川某页岩气藏岩样完成了不带压和带压下渗吸核磁共振响应特征实验。结果表明，不带压自发渗吸过程中，岩样的T₂谱曲线峰值增加、两翼扩展，从单峰特征变成了双峰特征，表明页岩岩样中的渗吸量随时间的增加不断地增加，并形成了新的孔缝系统，这与扫描电镜实验观察的渗吸前后孔隙结构变化结果一致。带压渗吸过程中，岩样的T₂谱曲线表现为单峰特征，且基本上不发生变化；当卸载应力后完成不带压自发渗吸实验时，岩样的T₂曲线表现出了与之前不带压自发渗吸实验观察一致的结果，这说明岩样上作用的应力影响页岩的渗吸特征。因此，在页岩渗吸实验评价及应用中应考虑应力敏感性的影响。     

分频重构反演及在薄互层储层预测中的应用

塔北隆起却勒-羊塔地区古近系底砂岩段发育一套扇三角洲前缘砂、泥薄互层储层,通过对薄互层储层的钻井岩芯、录测井分析,探讨了常规曲线分频分量的储层地质含义,优选了薄互层岩性敏感曲线和地层平均速度敏感曲线。在曲线预处理、标准化处理等前提下,利用小波分频分解的原理和方法,分频提取储层岩性敏感伽马曲线的中频分量和地层平均层速度敏感声波曲线的低频分量。统计回归,建立伽马曲线与声波曲线的转换模型,模型法将伽马曲线转换为声波曲线量纲。小波分频重构融合伽马曲线中频分量和声波曲线低频分量信息,构建具有声波量纲的拟声波曲线。利用拟声波曲线约束地震反演,提高地震频带宽度和地震资料分辨率,预测了薄互层砂岩的分布区,薄层砂岩主要分布于北部的QL1 井和东部的YT5 井附近。     

电成像孔隙度谱在砂砾岩有效储层识别的应用

砂砾岩体储层非均值性强、孔隙结构复杂,测井识别储层有效性难度大.以红车断裂带佳木河组砂砾岩地层为研究对象,综合运用物性、岩石薄片、压汞等资料,将研究区储层孔隙结构划分为三种类型.鉴于中基性母岩顺磁矿物的影响,核磁共振测井对孔隙结构及储层有效性反应不灵敏,因此,充分利用电成像资料反映井壁砂砾岩体非均质性的优势,根据其电阻...     

基于机器学习算法预测核磁共振T2谱

近年来,深度学习算法被广泛应用于生成各种类型的数据。本文通过分析测井数据与核磁共振T2谱之间的映射关系,利用随机森林与LSTM网络模型实现了对核磁共振T2谱的重构。核磁共振测井每个深度获得的T2谱是在不同的时间序列中通过不同的布点数来显示形态上的变化的,随机森林算法能够处理高维度的核磁共振T2谱数据且不需要做特征选择,而LSTM可以很好地控制不同深度神经元对T2谱各分布点的影响,将这两种网络模型进行参数优化后对同一口井的预测结果进行对比分析。这里选取了中国海上A油田的测井数据作为例子进行方法测试。首先,利用灰色关联度算法分析T2几何均值与测井曲线的相关性。选取相关性高于设定值的测井曲线,将测井曲线标准化缩放在0~1后作为随机森林与LSTM模型的输入,预测同一地层T2谱形态分布规律并比较算法的优劣。在比较软件处理得到的核磁共振T2谱和预测结果后分析它们之间产生差异的原因。结果显示通过LSTM神经网络模型预测的数据与地层真实数据的符合度比随机森林算法更高,符合度可达90%以上。     

页岩气储层测井响应特征及识别方法研究

 页岩气是储存在页岩中以游离态和吸附态存在的天然气,正逐渐成为油气勘探的热点。地球物理测井技术具有纵向分辨率高、灵敏和信息量大等优势,在评价页岩气储层方面不可或缺。本文综述了页岩气储层的地质特征、测井响应特征,总结了国内外用测井技术识别页岩和含气页岩层的方法。指出测井组合法和交汇图法能够较好地识别页岩层;气测法、常规测井组合法、ΔlogR法和介电常数法等识别含气页岩层能取得较好效果。     

古潜山裂缝性油藏储层参数横向预测

对古潜山裂缝性复杂岩性油藏，任何单一的方法均不能对裂缝作出总体特征描述。将测井资料与地震资料相结合，充分发挥测井资料纵向分辨率高、地震资料横向分辨率高的优点，提出了一套古潜山裂缝识别和储层参数预测的方法。在单井测井资料精细分析和解释的基础上，通过测井与井旁地震资料精细标定、地震属性提取、归一化处理和优选，建立了地震属性与储层参数之间的关系，实现在井约束条件下的地震属性参数向储层参数的空间分布预测。该研究成果已在胜利油田数十口井中进行了推广应用，其有效孔隙度、次生孔隙度、泥质含量预测结果与测井解释结果吻合较好，两者误差相当小，取得了良好的应用效果。     

基于核磁共振测量的页岩气游离吸附比例关系确定研究-以涪陵页岩气储层为例

本文对页岩岩心开展了不同条件下饱和油水的核磁共振观测对比研究,并基于饱和油的核磁T2谱,确定了页岩有机孔中游离空间与吸附空间大小及比例。研究表明：1. 有机孔隙和无机孔隙的润湿性通过饱和油水的核磁响应得到体现,与自吸油状态下的核磁信号相比,干燥抽真空饱和油页岩的核磁T2谱在大孔段信号明显增大,反映出干燥后粘土孔喉能够允许更多的油分子进入有机孔中,此时核磁T2谱主要反映有机孔信号;2. 通过对地层条件下有机孔的模拟计算,确定了游离气和吸附气含量相等时对应的有机孔孔径大小,根据有机孔的核磁连续孔径分布,确定出储层游离气和吸附气所占比例。总体上,优质页岩气储层具有更大的核磁孔径响应分布及游离吸附比,对应着更好的资源潜力和产气能力。     

古潜山裂缝性油藏储层参数横向预测

对古潜山裂缝性复杂岩性油藏,任何单一的方法均不能对裂缝作出总体特征描述。将测井资料与地震资料相结合,充分发挥测井资料纵向分辨率高、地震资料横向分辨率高的优点,提出了一套古潜山裂缝识别和储层参数预测的方法。在单井测井资料精细分析和解释的基础上,通过测井与井旁地震资料精细标定、地震属性提取、归一化处理和优选,建立了地震属性与储层参数之间的关系,实现在井约束条件下的地震属性参数向储层参数的空间分布预测。该研究成果已在胜利油田数十口井中进行了推广应用,其有效孔隙度、次生孔隙度、泥质含量预测结果与测井解释结果吻合较好,两者误差相当小,取得了良好的应用效果。     

新场气田须五段岩石力学参数特征及测井解释

针对川西新场气田须五段储层泥页岩与砂岩储层互层,孔隙度、渗透率较低等特点,实验室内选取须五段地层砂/泥岩样式,利用"MTS岩石物理参数测试系统",模拟实际地层条件下岩样的岩石力学特征,结合普通薄片、铸体薄片等方法对砂、泥岩分别进行岩石力学性质的研究。实验研究表明:三轴条件下,砂泥岩的应力-应变曲线有一定差异,岩石总体表现为弹-塑性变形;抗压强度与围压、杨氏模量成正相关;泥岩地层具有较大的塑性,砂岩显示相对刚性。此外,利用测井和薄片数据,区分砂/泥岩提取了须五段测井纵横波时差校对关系,拟合出弹性模量和泊松比的动静转换公式;通过岩石密度、波阻抗和泥质指数得出抗压强度计算公式,抗张强度由抗压强度拟合得出,内聚力和内摩擦角利用修正后的经验公式计算,在此基础上构建了岩石力学参数测井解释剖面。研究成果对今后该地区的页岩气储层裂缝产生原因分析及气田的压裂优化设计提供了重要依据。