薄互层页岩油核磁共振测井响应特征——以准噶尔盆地二叠系风城组为例

为明确核磁共振测井仪纵向分辨率对薄互层陆相页岩响应特征的影响，以准噶尔盆地二叠系风城组3组薄互层接触面全直径岩心为研究对象，通过设计不同岩心取样方式，模拟核磁共振仪器不同纵向分辨对薄互层的核磁共振测量。研究核磁共振仪器纵向分辨率在不同薄互层厚度情况下横向弛豫时间T2谱的响应特征的差异，明确了核磁共振仪器纵向分辨率对T2谱形态、核磁总孔隙度、核磁T2特征截止值及几何平均值的影响。研究表明，当薄互层物性差别较大且仪器纵向分辨率较低时，T2谱形态不能准确反映真实储层特征，进行核磁测井资料解释需要考虑分辨率的影响；核磁孔隙度受仪器纵向分辨率影响较小，是薄互层探测区域的线性平均值；T2特征截止值和几何均值会受到较大影响，会造成核磁有效孔隙度、可动流体饱和度和核磁渗透率偏小。研究结果对薄互层型页岩储层核磁共振测井评价具有重要指导意义，为核磁共振测井在页岩薄互层储层性质评价提供了参考依据。     

火成岩储层核磁共振岩石物理影响特征

为研究火成岩储层中顺磁性物质对核磁共振测量结果的影响,分别选取7块含有顺磁性物质的人造岩心和60块实际火成岩岩心进行核磁共振实验研究,分析顺磁性物质质量分数以及不同回波间隔对核磁孔隙度测量结果的影响.研究表明:顺磁性物质会极大地减小核磁共振孔隙流体的横向弛豫时间T2,造成测量的孔隙度减小,而且不同岩性的火成岩样品,由于顺磁性物质质量分数不同,核磁孔隙度误差也不同,当顺磁性物质质量分数超过6%时,核磁孔隙度基本为零.     

一种估算砂岩核磁T_2谱新方法

根据核磁共振弛豫机制,基于三维数字岩心技术建立一种估算砂岩核磁共振横向弛豫(T_2)谱的新方法。采用过程模拟法重建砂岩三维数字岩心,通过Delaunay剖分将砂岩微观孔隙结构划分为多个四面体孔隙单元,再用几何方法和Monte Carlo方法相结合求出每个孔隙单元的表面积与体积之比(S/V),进而获得砂岩模拟的核磁T2谱。经过大量模拟试验筛选参数,减小计算误差。考虑单峰态和双峰态核磁T_2谱,模拟结果和实验结果基本吻合。该方法有助于研究粒度分布、孔隙结构等对岩石核磁共振响应的影响。     

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%。     

塔里木盆地致密砂岩气储层微观孔隙结构

为研究塔里木盆地库车坳陷储层储集条件及其微观孔隙结构,应用核磁共振技术测定不规则岩样核磁孔隙度与核磁渗透率,应用高速离心实验标定岩样T2截止值,划定可动流体饱和度与不同喉道半径控制的可动流体体积分数,应用低温氮气吸附实验,深入分析岩样微观孔隙结构,建立致密砂岩储层渗透率、可动流体饱和度与微观孔隙特征之间的关系。研究结果表明:库车坳陷J1a层位致密砂岩气藏在深度4~5 km的储层占主要部分,平均渗透率0.021×10-3~3.982×10-3μm2,平均孔隙度2.96%~7.17%;平均比表面1.83~2.35 m2/g,为页岩的1/10;该储层中半径为50 nm以下喉道控制孔隙占总孔隙60%左右,半径50 nm以下孔隙以介孔为主,平均占总孔隙的33.03%。当渗透率由0.1×10-3μm2以下逐渐增大至1×10-3μm2以上时,砂岩孔隙形状由墨水瓶孔为主逐渐变为平行板状孔,再逐渐变为V型孔。库车坳陷致密砂岩气物性较差,占总孔隙27%的由半径50 nm以下喉道控制的较大孔隙可以作为致密砂岩气藏进一步开发突破点。     

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。     

考虑分形特征的岩心扫描图像合理分割方法

考虑岩石的孔隙度和孔隙结构的分形特征的关系,结合图像分割Otsu算法,提出Otsu算法的分形校正算法。首先对三种砂岩岩心的扫描图像进行处理,得到结果与实验结果进行对比,发现分形校正算法能够大大提高图像分割的准确度;此外对致密性气藏岩心和页岩岩心进行处理,分形校正算法的结果同样更接近实验值。由于实验得到为岩心的有效孔隙度,因此比计算值偏小。对于实验难以测量孔隙度的岩心,可以采用Otsu分形校正算法对扫描图像进行处理,得到其孔隙度。     

低渗火山岩气藏可动流体T2截止值实验研究

使用核磁共振岩样分析技术与离心实验,确定出吉林、大庆和新疆3个地区低渗火山岩气藏储层标定可动流体T2截止值的合适离心力为2.76MPa,该离心力同时也是储层可动用流体对应的下限离心力。对3个地区102块不同岩性火山岩岩芯核磁实验研究表明：低渗火山岩气藏储层可动流体T2截止值分布范围很宽,不同地区和不同岩性火山岩储层T2截止值差别很大,102块岩芯T2截止值平均值为49.31ms,大于低渗砂岩但小于碳酸盐岩储层T2截止值;低渗火山岩T2截止值随岩芯渗透率的变化差异较大,与储层孔隙空间类型及孔喉连通性等因素密切相关。3个地区火山岩储层T2截止值从大到小依次为大庆、吉林和新疆火山岩,其中大庆流纹岩T2截止值平均值最大并且分布范围最宽,新疆玄武岩和安山岩最小。     

高孔低渗碳酸盐岩可动流体T_2截止值实验研究

利用核磁共振岩样分析技术确定高孔低渗碳酸岩可动流体T2截止值.结合离心实验,确定高孔低渗碳酸岩标定T2截止值的最佳离心力为2.76 MPa,此离心力同时也是对应储层可动用流体离心力的下限值,在该离心力下,对22块具有代表性的高孔低渗碳酸岩岩心进行离心,获得高孔低渗碳酸岩岩心的T2截止值为63.6 ms.利用此批岩心的T2截止值与孔隙度、渗透率进行对比,发现T2截止值与孔隙度没有相关性,与渗透率的相关性较低.     

长庆超低渗砂岩储层可动流体实验

 评价超低渗砂岩储层渗流能力及开发潜力时,可动流体及其赋存特征是重要参考因素之一。利用核磁共振测试实验及离心实验,对长庆油田的6块超低渗砂岩储层岩样进行离心标定,定量分析了不同尺寸喉道控制的可流动孔隙空间大小,结果表明,对于长庆超低渗储层砂岩,以往低渗储层砂岩离心法所用的经验值1.38MPa已不再适用,最佳离心力应为2.07MPa;有效喉道半径下限为0.07μm,T2截止值为12.47ms。将实验结果与长庆油田的另外3块特低渗砂岩、6块致密砂岩岩样的实验结果进行对比,结果表明,长庆超低渗砂岩岩样大喉道控制的可动流体百分数小于长庆特低渗砂岩岩样,而大于长庆致密砂岩岩样。     

原油的核磁共振弛豫特性

地下原油的成分复杂,粘度变化范围很大,具有很宽的核磁共振（NMR）弛豫分布特性。研究原油的NMR弛豫特性随原油粘度、NMR仪器测量频率以及测量回波间隔(TE)等的不同而发生的变化,对利用NMR测井资料准确识别和评价油水层具有重要的指导意义。利用两种工作频率（2MHz和23MHz）的NMR谱分析仪器测量了不同粘度原油样品的NMR弛豫时间。结果表明：轻质油的纵向弛豫时间（T₁）和横向弛豫时间（T₂）近似相等,且在双对数坐标系下与原油粘度、粘度/温度的比值成反比关系;稠油的T₁大于T₂,其T₁/T₂比值随测量频率、粘度/温度比值的增加而增大;仪器测量频率对轻质油弛豫影响很小,而对稠油的弛豫影响较大;随测量回波间隔的增加,稠油的视横向弛豫时间增大,且幅度减小。     

一种基于数字岩心表面弛豫率确定的新方法

在三维数字岩心的基础上,利用随机游走方法模拟了岩石的核磁共振响应,探索了最大值法、峰值法、叠加法三种确定岩心表面弛豫率的思路。通过实验测得的核磁共振T2谱转换为伪毛管压力曲线与岩心恒速压汞曲线进行刻度以及模拟高孔、高渗砂岩样品的核磁共振响应相结合的办法来确定岩心的表面弛豫率,进而对上述三种方法的可靠性进行验证。最终提出了最大值法确定岩心表面弛豫率的新方法,为准确求取岩石孔隙半径分布打下了坚实的基础。     

应用人工智能优化降低核磁共振孔隙度测量误差

核磁共振测量孔隙度通常偏小,这是因为储层岩石中含有顺磁物质和黏土.为此提出了一种通过采用人工智能算法,根据相关因素对核磁共振测量孔隙度进行校准的新方法.该方法首先根据信息增益的原则,通过数据挖掘找出与核磁孔隙度偏差相关的因素作为神经网络的参数,之后用常规方法测得的孔隙度对神经网络进行训练,并根据实验结果对网络的算法和参数进行优化,最终将实测核磁孔隙度的相对误差从29.35%降低到11.37%.这一结果表明应用人工智能算法能够有效提高核磁共振法测量孔隙度的精度.     

致密储层数字岩心重构及核磁共振响应模拟

基于物理过程法模拟沉积岩的沉积、压实和胶结过程,构建致密岩石的三维数字岩心。利用随机行走法模拟不同成岩过程岩石的核磁共振响应以及不同润湿性岩石孔隙中流体的核磁共振响应。模拟结果表明,岩石胶结成岩后孔隙半径减小导致核磁共振横向弛豫(T_2)分布的峰值向短弛豫方向移动,流体视扩散系数略小于自由扩散系数;致密岩石中随润湿相流体饱和度减小,润湿相T_2分布向短弛豫方向偏移,受限扩散越来越明显。     

地磁场对地面核磁共振(SNMR)信号的影响研究

核磁共振（NMR）作为一门新兴学科,随着科学技术的发展,核磁共振现象已由理论研究、试验进入了应用与开发阶段,它广泛应用于物理学、化学、生物学、医学等领域,在地学方面（质子磁力仪、NMR波谱仪、岩芯测试仪以及NMR测井上作）也得到了广泛的应用。用核磁共振技术探查地下水是核磁共振技术在地学中应用的新领域,它为勘查地下水增添了新手段,填补了应用地球物理方法直接找水的空白,开创了应用地球物理方法直接找水的先河。     

荧光增白剂溶液浓度核磁共振法检测方法研究

利用核磁共振技术测量了不同浓度荧光增白剂溶液的核磁共振T2谱,建立了T2谱中第一峰的峰点时间、峰高、峰面积等参量与荧光增白剂VBL溶液浓度的关系。研究结果表明:荧光增白剂溶液的浓度与第一峰的峰高、峰面积之间不存在单值对应关系,而与第一峰的峰点时间之间呈现线性关系,即核磁共振T2谱的第一峰点时间可作为核磁共振法检测荧光增白剂溶液浓度的敏感参量,并给出了利用核磁共振法测量荧光增白剂溶液浓度的一种新方法。     

储层孔隙敏感性伤害的核磁共振实验研究

识别储层敏感性伤害机理对于避免油气井产能损失具有重大意义。为强化该领域室内研究,并克服目前有损测试方法的局限性,将核磁共振手段引入该领域。利用核磁共振T2谱测试,结合岩心流动实验,对我国KT油田两口生产井的盐敏和碱敏潜在伤害程度和伤害机理进行了研究。结果表明,KT油田储层的盐敏伤害程度可达39.5%,核磁T2谱显示伤害过程中存在明显的小孔隙增多、大孔隙减少的现象,据此推断盐敏伤害机理为黏土膨胀;KT油田储层碱敏伤害程度可高达77.8%,但T2谱并未显示伤害过程中存在孔隙类型及大小的变化;增大驱替倍数后出口端出现浑浊,且T2谱显示岩心中大小孔隙均增多,进而推断碱敏伤害机理为黏土分散运移。     

核磁共振测井仪通讯电路设计

核磁共振测并包含多种复杂的测井模式,NE（回波个数）、TE（回波间隔）均可根据地层的不同由地面操作工程师进行调整。NE越大．数据吞吐量越大：TE越小,井下仪器电路间的通讯时间越短。本文根据NMR通信协议,提出了通讯电路的设计方法。实现曼彻斯特编码．完成NMR仪器数据打包、上传、转发等操作以及辅助参量采集功能。实际测井表明,设计满足应用要求;