一种基于核磁共振双截止值的致密砂岩渗透率计算方法与流程

本发明属于地球物理测井领域，具体地，涉及一种基于核磁共振双截止值的致密砂岩渗透率计算方法。

背景技术：

核磁共振技术自发展以来，已广泛应用于地球物理及地质研究的各个领域，成为表征储层微观孔隙结构、流体性质及物性参数的重要方法，在常规储层评价中取得较好的应用效果。

渗透率作为储层评价的关键参数，在油气田勘探与开发中起着举足轻重的作用。目前用核磁共振资料计算渗透率的方法主要基于Timur-Coates公式和SDR模型，通过选择核磁共振T₂截止值将可动流体与束缚流体分开，进而求取渗透率。然而，这些方法在致密砂岩地层中计算效果差，渗透率计算精度低。国内外学者在大量实验分析的基础上，建立了综合核磁共振、毛管压力等资料的渗透率模型，在一定程度上提高了致密砂岩的渗透率计算精度。然而，这些方法过多依赖于岩石物理资料，所建模型具有明显的区域性，很难推广至其它区块。此外，由于毛管压力得到的孔喉分布与核磁共振得到的孔隙分布存在本质区别，现有改进模型也存在着较大理论缺陷。

为克服现有核磁共振方法在致密砂岩渗透率计算中的缺陷，非常有必要针对核磁共振资料进行深入分析，推出新的渗透率计算模型，满足致密砂岩储层渗透率精细表征的需要。

技术实现要素：

基于上述技术问题，本发明提供一种基于核磁共振双截止值的致密砂岩渗透率计算方法。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种基于核磁共振双截止值的致密砂岩渗透率计算方法，包括以下步骤：

a岩心钻取、切割、打磨、洗油、洗盐、烘干预处理；

b岩心基本参数测量

b1将烘干后的岩心分别用游标卡尺和电子天平测量得到岩心的长度、直径和干重；

b2将测量完长度、直径和干重后的岩心放入孔渗联测仪，用氦气法测量得到岩心的孔隙度和渗透率；

c岩心饱和、离心及核磁共振测量

c1将测完孔渗的岩心放入高压饱和仪，在围压下注入配制好的地层水溶液，直至岩心的孔隙完全被地层水所饱和；

c2将完全饱和地层水的岩心从饱和仪中取出，放入核磁共振仪中测量核磁共振衰减曲线并反演得到完全含水状态下的核磁共振T₂谱，并将T₂谱进行归一化；

c3将岩心放入高速冷冻离心机，设置离心机转速、离心时间，将岩心孔隙中的可动流体排出；用核磁共振仪测量岩心在束缚水状态下的核磁共振衰减曲线反演得到束缚水状态下的核磁共振T₂谱，并将T₂谱进行归一化；

d将岩心在完全含水状态和束缚水状态下归一化后的核磁共振T₂谱绘制到一张图上，横坐标为对数坐标，纵坐标为线性坐标；

e从左至右，寻找岩心在完全含水状态和束缚水状态下归一化后的核磁共振T₂谱开始分离的点，其对应的横坐标为第一核磁共振截止值T_2Cutoff1，将归一化后的完全含水岩心的核磁共振T₂谱中小于T_2Cutoff1的部分称为绝对不可动水，所占面积称为绝对不可动水含量Swir；

f从右至左，寻找岩心在束缚水状态下归一化后的核磁共振T₂谱中纵坐标不为零的第一个点，其对应的横坐标为第二核磁共振截止值T_2Cutoff2，将归一化后的完全含水岩心的核磁共振T₂谱中大于T_2Cutoff2的部分称为绝对可动水，所占面积称为绝对可动水含量Swm；

g计算完全含水岩心中处于第一核磁共振截止值和第二核磁共振截止值之间的核磁共振T₂谱的几何平均值，如下式：

式(1)中：T_2g为几何平均值；M为第一截止值所对应核磁共振T₂谱中横坐标的下标；N为第二截止值所对应核磁共振T₂谱中横坐标的下标；T_2i为处于第一截止值和第二截止值之间的横向弛豫时间，pi为横向弛豫时间T_2i所对应的纵坐标；

h建立致密砂岩的渗透率计算公式，如下式：

式(2)中：K为渗透率；φ为孔隙度；Swir为绝对不可动水含量；Swm为绝对可动水含量；T_2g为几何平均值；a、b、c、d和e为模型参数，根据不同的研究区域进行调整。

优选的，所述步骤a具体按以下操作进行：

a1将岩心从岩心库中取出，选定深度，采用深孔钻床钻取岩心，将其切割成直径为2.54cm，长度为3-5cm的柱塞样，用磨平机将岩心断面磨平；

a2将切割打磨好的柱塞岩心放入高温高压洗油仪中，采用有机溶剂将岩心中的残余油和泥浆洗去；

a3将洗油后的岩心放入坩埚中，反复加入蒸馏水煮沸，将岩心中的残余盐洗去；

a4将洗盐后的岩心放入恒温恒湿烘箱，将温度升至95℃，将岩心中的毛管束缚水、可动水蒸发。

优选的，步骤c1中，所述围压为30MPa。

本发明的有益技术效果是：

本发明摒弃了过去依靠单一截止值来计算渗透率的局限性，通过第一截止值和第二截止值对绝对不可动水和绝对可动水的含量进行了精确界定，通过T₂几何平均值对处于第一截止值和第二截止值区间内的核磁共振信息进行了归纳，采用多元非线性拟合的方法建立渗透率模型，充分考虑了不同孔隙组分对流体渗流的贡献，从而实现了致密砂岩渗透率的精确计算。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：

图1为本发明提供的一种基于核磁共振双截止值的致密砂岩渗透率计算方法的流程图；

图2为岩样分别在饱和状态以及离心状态下的核磁共振T₂谱分布图；图中示出第一截止值和第二截止值；

图3是应用本发明提供的方法对某区块岩样进行渗透率计算的结果对比示意图。

具体实施方式

本发明建立一种基于核磁共振双截止值的致密砂岩渗透率计算方法，通过测量致密砂岩在完全含水和束缚水状态下的核磁共振衰减曲线，将它们反演成T₂谱。对比两种状态下的核磁共振T₂谱形态，确定绝对可动水和绝对不可动水的核磁共振截止值。在此基础上，分析绝对可动水含量、绝对不可动水含量与渗透率的关系，进而建立基于核磁共振双截止值的渗透率模型，提高致密砂岩渗透率预测精度。

一种基于核磁共振双截止值的致密砂岩渗透率计算方法，具体包括以下步骤：

1.1岩心钻取、切割、打磨、洗油、洗盐、烘干等预处理

1.1.1将岩心从岩心库中取出，选定深度，采用深孔钻床钻取岩心，将其切割成直径为2.54cm，长度为约3-5cm的柱塞样，用磨平机将岩心断面磨平；

1.1.2将切割打磨好的柱塞岩心放入高温高压洗油仪中，采用有机溶剂将岩心中的残余油和泥浆洗去；

1.1.3将洗油后的岩心放入坩埚中，反复加入蒸馏水煮沸，将岩心中的残余盐洗去；

1.1.4将洗盐后的样品放入恒温恒湿烘箱，将温度升至95℃，将岩心中的毛管束缚水、可动水蒸发。

1.2岩心基本参数测量

1.2.1将烘干后的岩心分别用游标卡尺和电子天平测量得到岩心的长度、直径和干重；

1.2.2将测量完岩心长度、直径和干重后的岩心放入孔渗联测仪，用氦气法测量得到岩心的孔隙度和渗透率。

1.3岩心饱和、离心及核磁共振测量

1.3.1将测完孔渗的岩心放入高压饱和仪，在30MPa的围压下注入配制好的地层水溶液，直至岩心的孔隙完全被地层水所饱和；

1.3.2将完全饱和地层水的岩石从饱和仪中取出，放入核磁共振仪中测量核磁共振衰减曲线并反演得到完全含水时的核磁共振T₂谱，并将T₂谱进行归一化；

1.3.3将岩心从核磁共振仪中取出，放入高速冷冻离心机，设置离心机转速、离心时间等参数，将岩石孔隙中的可动流体排出；用核磁共振仪测量岩石在束缚水状态下的核磁共振衰减曲线并反演得到含束缚水时的核磁共振T₂谱，并将T₂谱进行归一化。

1.4将岩石在完全含水状态和束缚水状态下归一化后的核磁共振T₂谱绘制到一张图上，横坐标为对数坐标，纵坐标为线性坐标。

1.5从左至右，寻找岩石在完全含水状态和束缚水状态下归一化后的核磁共振T₂谱开始分离的点，其对应的横坐标为第一核磁共振截止值T_2Cutoff1，将完全含水岩石核磁共振T₂谱中小于T_2Cutoff1的部分称为绝对不可动水，所占面积称为绝对不可动水含量Swir。

1.6从右至左，寻找岩石在束缚水状态下归一化后的核磁共振T₂谱中纵坐标不为零的第一个点，其对应的横坐标称为第二核磁共振截止值T_2Cutoff2，将归一化后的完全含水岩石的核磁共振T₂谱中大于T_2Cutoff2的部分称为绝对可动水，所占面积称为绝对可动水含量Swm。

1.7计算完全含水岩石中处于第一截止值(T_2Cutoff1)和第二截止值(T_2Cutoff2)之间的核磁共振T₂谱的几何平均值，如下式：

式(1)中：T_2g为几何平均值；M为第一截止值所对应核磁共振T₂谱中横坐标的下标；N为第二截止值所对应核磁共振T₂谱中横坐标的下标；T_2i为处于第一截止值和第二截止值之间的横向弛豫时间，pi为横向弛豫时间T_2i所对应的纵坐标。

1.8建立致密砂岩的渗透率计算公式，如下式：

式(2)中：K为渗透率；φ为孔隙度；Swir为绝对不可动水含量；Swm为绝对可动水含量；T_2g为几何平均值；a、b、c、d和e为模型参数，可根据不同的研究区域进行调整。

图1是一种基于核磁共振双截止值的致密砂岩渗透率计算方法的技术流程图，主要包括岩心钻取、切割、打磨、洗油、洗盐、烘干等预处理；岩心长度、直径、干重、孔隙度、渗透率等基本参数测量；岩心饱和、离心及核磁共振测量及数据整理；基于核磁共振双截止值计算致密砂岩渗透率等四个部分，这四个部分缺一不可，且顺序不可颠倒。

图2为岩样分别在饱和状态以及离心状态下的核磁共振T₂谱分布图及第一截止值和第二截止值示意图。第一截止值T_2Cutoff1为完全含水状态和束缚水状态下归一化后的核磁共振T₂谱开始分离的点，T_2Cutoff2为束缚水状态下归一化后的核磁共振T₂谱中纵坐标不为零的第一个点。

图3是应用本发明提供的方法对某区块岩样进行渗透率计算的结果对比示意图。应用本发明提供的方法计算得到的渗透率和实验室测量得到的空气渗透率平均绝对误差为5.09％，平均相对误差为26.44％，相关系数为91.34％，取得了较好的效果。

上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。

需要说明的是，在本说明书的教导下，本领域技术人员所做出的任何等同替代方式，或明显变型方式，均应在本发明的保护范围之内。