核磁共振測(cè)井

1、核磁共振測(cè)井與錄井對(duì)比班級(jí)：勘查技術(shù)與工程07-1 姓名： 學(xué)號(hào)：070102140129摘要:石油工程中的核磁共振技術(shù)是利用油和水中的氫原子在磁場(chǎng)中具有共振并產(chǎn)生信號(hào)的特征來(lái)探測(cè)和評(píng)價(jià)巖石特性。核磁共振測(cè)井是在井筒中測(cè)量井周地層的物性參數(shù).核磁共振錄井是在地而(鉆井現(xiàn)場(chǎng))分析巖心、巖屑和井壁取心的物性參數(shù)(隨鉆分析)。對(duì)同深度13 u井中的核磁共振測(cè)井孔隙度、滲透率參數(shù)與核磁共振錄井分析巖心、巖屑和井壁取心樣品得到的孔隙度、滲透率參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析表明.兩者雖存在定差異.但整體有較好的趨勢(shì)致性。關(guān)鍵詞:核磁共振;測(cè)井;錄井;孔隙度;滲透率Abstract:The hydrogen atoms

2、in oil and water are able to resonate and generate signalsin the magnetic field，which is used by the NMR (nuclear magnetic resonance) technolo-gy in petroleum engineering to research and uate rock characteristics. NMR welllogging was used to measure the physical property parameters of the strata in

3、well bore，whereas NMR mud logging was used to analyze(while drilling) the physical propertyparameters of cores，cuttings and sidewall coring samples on surface(drilling site).Based on the comparative analysis of the porosity and permeability parameters obtainedby NMR well logging and those from analy

4、sis of the cores，cuttings and sidewall coringsamples by NMR mud logging in the same depth of 13 wells，these two methods are ofcertain difference，but their integral tendency is relatively good.Key words:nuclear magnetic resonance;well logging;mud logging;porosity;permea-Bility1基本原理自然界元素的同位素中將近一半能夠產(chǎn)生核

5、磁共振r2,。核磁共振信號(hào)強(qiáng)弱取決于核的數(shù)量、核角動(dòng)量和磁矩以及所處的環(huán)境。由于地層所含元素中，氫核的旋磁比最大，具有較高的豐度，所以，檢測(cè)氫核的核磁共振信號(hào)比較容易。核磁共振技術(shù)的物理基礎(chǔ)是利用氫原了核(質(zhì)了H)自身的磁性及其與外加磁場(chǎng)在特定的條件下會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的相勻_作用，即共振。石油勘探開發(fā)中應(yīng)用的核磁共振指的是氫原了核(H)與磁場(chǎng)之問(wèn)的相勻_作用，利用巖樣孔隙流體中氫原了的核磁共振信號(hào)與其孔隙度成正比這一特性，來(lái)實(shí)現(xiàn)孔隙度分析，并在此基礎(chǔ)上成滲透率、自由流體指數(shù)及束縛水飽和度等多項(xiàng)物性參數(shù)的計(jì)算與測(cè)量。地層流體(油、氣、水)中富含氫核，因此，核磁共振技術(shù)能夠在油、氣川勘探開發(fā)的多個(gè)領(lǐng)域(

6、開發(fā)實(shí)驗(yàn)、核磁共振測(cè)井、核磁共振錄井)中得到廣泛應(yīng)用。石油勘探開發(fā)過(guò)程中采用核磁共振技術(shù)，通過(guò)測(cè)量巖層孔隙內(nèi)的流體量、流體類型、流體性質(zhì)以及流體與巖石孔隙固體表面之問(wèn)的相勻_作用來(lái)快速獲得儲(chǔ)層內(nèi)的孔隙度、滲透率、油氣)飽和度、可動(dòng)(束縛)流體飽和度、原油粘度、巖石潤(rùn)濕性等重要信息，為儲(chǔ)層快速評(píng)價(jià)提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提高儲(chǔ)層快速評(píng)價(jià)的可靠性。 核磁共振錄井技術(shù)的測(cè)量參數(shù)、測(cè)量原理以及儀器結(jié)構(gòu)等均與核磁共振測(cè)井相同或相似，區(qū)別在于測(cè)井是在井下測(cè)井壁，而錄井是在地面測(cè)巖心、巖屑或井壁取心。2資料準(zhǔn)備勝利油Hi測(cè)井公司擁有MRIL,-C ,MRIL,-P型核磁共振成像測(cè)井儀，在勝利油區(qū)和外部市場(chǎng)測(cè)井2

7、00多日(部分井為斯倫貝謝CM R儀器所測(cè))，成功地解決了許多疑難儲(chǔ)層的識(shí)別a，提供了十分豐富的地層信息，諸如有效孔隙度、自由流體孔隙度、束縛水孔隙度、孔徑分布、滲透率、油層水淹程度、剩余油飽和度、可采儲(chǔ)量以及采收率等參數(shù)。勝利油川地質(zhì)錄井公司2005年從北京大學(xué)購(gòu)置了UNIQ PRM型核磁共振錄井儀，截止到2006年底，在勝利油區(qū)進(jìn)行了88日井的錄井分析，快速獲得了地層的物性參數(shù)。為盡快地使核磁共振錄井投入生產(chǎn)，我們組織了測(cè)井公司和錄井公司的科研人員對(duì)測(cè)井和錄井相同井段的核磁數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，為核磁共振錄井的定額編制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。3孔隙度資料比較 NMR測(cè)量的卞要是地層孔隙介質(zhì)中氫核對(duì)儀器的

8、貢獻(xiàn)，在解釋孔隙度、滲透率等儲(chǔ)層參數(shù)時(shí)，具有其它現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量方法無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。因而，本次分析只進(jìn)行了孔隙度和滲透率參數(shù)的比較分析，NMR錄井分析只是在ir井(井壁)取心樣品和巖屑樣品與測(cè)井資料進(jìn)行了分析。NMR獲取的地層孔隙度與其它方法的不同之處是根據(jù)Tz峰值的分布分為束縛水流體和可動(dòng)流體孔隙度，比傳統(tǒng)的解釋方法更細(xì)化，更接近地層的實(shí)際，參數(shù)精度更高。表1列出了在勝利油區(qū)地層相同少段的核磁數(shù)據(jù)。3. 1 ii井(井壁)取心樣品的對(duì)比分析 井壁取心目前采用的是ii進(jìn)式井壁取心器，井壁取心巖樣的直徑為23. 8 mm，與實(shí)驗(yàn)室?guī)r心分析樣品的直徑(25. 4 mm)較接近，故而放在一起進(jìn)行分析。 考慮

9、到深度、地層層位、巖性、井位分布位置等因素，把13日井的數(shù)據(jù)分為常規(guī)砂巖、東營(yíng)北帶砂礫巖體、車西砂礫巖體3組進(jìn)行比較分析。3.1.1常規(guī)砂巖里2,樊143、史12,營(yíng)400的巖心樣品巖性卞要為細(xì)砂巖、粉砂、礫狀砂巖等。圖1示出這4日井常規(guī)實(shí)驗(yàn)室分析孔隙度、核磁錄井分析孔隙度與核磁測(cè)井計(jì)算孔隙度(簡(jiǎn)稱為常規(guī)一核錄一核測(cè)孔隙度)的比較。由圖1可見，常規(guī)實(shí)驗(yàn)室分析孔隙度、核磁錄井分析孔隙度與核磁測(cè)井計(jì)算孔隙度的變化趨勢(shì)一致，常規(guī)實(shí)驗(yàn)室分析孔隙度與核磁錄井分析孔隙度的相關(guān)性更好。這是因?yàn)閮煞N孔隙度測(cè)量的物理方法一致，所不同的是浸泡的溶液，常實(shí)驗(yàn)室分析孔隙度的分析方法是煤油飽和法，核磁錄井分析孔隙度的分

10、析方法是KC1溶液飽和法，而測(cè)井則是用儀器在地層的井筒中采集數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算而得到參數(shù)。相應(yīng)地，測(cè)井更能反映地層實(shí)際，由它所得到的數(shù)據(jù)來(lái)自于只經(jīng)ii井一次沖擊破壞，A處于高溫高壓環(huán)境中的巖石。常規(guī)實(shí)驗(yàn)室分析與核磁錄井分析均在ii取心的大樣品上ii取小樣品(25. 4 mm)進(jìn)行分析，或用井壁取心(也是一次破壞，只不過(guò)是在井下)，樣品處在常溫常壓下，巖樣內(nèi)部能量進(jìn)行了釋放，與地下高溫高壓環(huán)境有差異。3.1.2東營(yíng)北帶砂礫巖體屬于東營(yíng)北帶砂礫巖體的有4口探井，分別為鹽22 ,沱174 ,沱175 ,沱765 0圖2示出了這4口井常規(guī)實(shí)驗(yàn)室分析孔隙度、核磁錄井分析孔隙度與核磁測(cè)井計(jì)算孔隙度的比較。由圖2

11、可見，除少數(shù)的核磁測(cè)井測(cè)量點(diǎn)的數(shù)值與核磁錄井測(cè)量點(diǎn)數(shù)值不一致外，大多數(shù)的變化是一致的，不一致的原因可能由統(tǒng)計(jì)誤差所致。3.1.3車西砂礫巖體屬于車西砂礫巖體的有5日探井，分別為車73、車660、車661、車662 ,車663 0圖3示出了這5日井常規(guī)實(shí)驗(yàn)室分析孔隙度、核磁錄井分析孔隙度與核磁測(cè)井計(jì)算孔隙度的比較。由圖3可見，核磁測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)處于實(shí)驗(yàn)室與核磁錄井分析數(shù)據(jù)之間，實(shí)驗(yàn)室測(cè)量的數(shù)據(jù)高于測(cè)井、錄井得到的孔隙度數(shù)據(jù)，這可能與車西地區(qū)的地質(zhì)沉積有關(guān)。該區(qū)離物源較近，巖石搬運(yùn)距離短，磨圓程度差，導(dǎo)致泥質(zhì)膠結(jié)物增多，使得實(shí)驗(yàn)室測(cè)量的總孔隙度增大，而核磁測(cè)井與核磁錄井得到的孔隙度為有效孔隙度。3. 2

12、巖屑樣品的對(duì)比分析巖屑是及時(shí)認(rèn)識(shí)地下地層巖性的直觀資料，在不取心情況下，更是唯一的資料和標(biāo)本。圖4示出東營(yíng)北帶砂礫巖體巖屑樣品核錄一核測(cè)孔隙度關(guān)系曲線。整體上看，測(cè)井孔隙度比錄井孔隙度偏大，原因是巖石經(jīng)過(guò)ii頭的研磨變成巖屑，大孔隙被部分破壞，因而測(cè)量的數(shù)值比真實(shí)值低。巖屑同時(shí)還受ii頭類型、巖石膠結(jié)程度、巖石非均質(zhì)性等因素的影響。4滲透率資料比較滲透率是衡量?jī)?chǔ)層流體特征的卞要參數(shù)之一，它反映了地層允許流體流動(dòng)和產(chǎn)出的能力。但滲透率是最難以確定的巖石物理特性參數(shù)，同時(shí)也是儲(chǔ)層表征和開發(fā)最為基本的參數(shù)。儲(chǔ)量計(jì)算中用的滲透率參數(shù)由實(shí)驗(yàn)室分析巖心到。確定核磁滲透率的方法是以T2分布為基礎(chǔ)，通過(guò)T2截

13、止值的選取計(jì)算可動(dòng)以及束縛流體的體積，然后利用解釋模型與經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算核磁滲透率。 圖s示出常規(guī)砂巖巖心常規(guī)一核錄一核測(cè)滲透率關(guān)系曲線。二者的變化趨勢(shì)多數(shù)一致，個(gè)別點(diǎn)的不一致可能是解釋模型帶來(lái)的差異。整體上看，核磁錄井、核磁測(cè)井滲透率比實(shí)驗(yàn)室測(cè)量的滲透率低。這是因?yàn)楹舜配浘?、核磁測(cè)井滲透率均是通過(guò)公式計(jì)算得來(lái)，由于測(cè)量孔隙度有所差別，故計(jì)算出來(lái)的滲透率精度較低，但整體能夠反映儲(chǔ)層非滲透或低滲透的特征。與常規(guī)物性滲透率相比，核磁錄井、核磁測(cè)井應(yīng)是各個(gè)方向的液測(cè)滲透率，常規(guī)物性滲透率則 是一個(gè)方向的氣測(cè)滲透率。圖6示出東營(yíng)北帶砂礫巖體巖屑樣品核錄一核測(cè)滲透率關(guān)系曲線。由于巖屑顆粒細(xì)小，無(wú)法在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)

14、行孔隙度、滲透率等物性參數(shù)分析。長(zhǎng)期以來(lái)，巖屑錄井只是提供地層巖性巖相和層位以及油氣水層等方面的特征資料，核磁錄井則把巖數(shù)現(xiàn)了巖屑錄井從定性認(rèn)識(shí)到定量分析的質(zhì)的飛躍。5結(jié)論1)巖心、巖屑樣品分析的核磁錄井孔隙度一般小于核磁測(cè)井孔隙度，但兩者有較好的趨勢(shì)一致性。2)巖心、巖屑樣品分析的核磁錄井滲透率一般小于核磁測(cè)井滲透率，兩者有一定的趨勢(shì)一致性(巖心樣品好于巖屑樣品)。3)孔隙度的相關(guān)性、趨勢(shì)一致性好于滲透率的相關(guān)性、趨勢(shì)一致性;巖心樣品孔隙度、滲透率相關(guān)性、趨勢(shì)一致性整體好于巖屑樣品孔隙度、滲透率相關(guān)性、趨勢(shì)一致性。4)巖屑樣品核磁錄井孔隙度和滲透率受樣品代表性的影響較大，但整體變化趨勢(shì)與核磁測(cè)井得到的孔隙度、滲透率參數(shù)的變化趨勢(shì)是一致的。5)在井況復(fù)雜(如井壁極不規(guī)則、狗腿了井等)和地層復(fù)雜(如高溫高壓地層)的情況下，可用核磁錄井獲取的參數(shù)代替核磁測(cè)井。參考文獻(xiàn):1肖立志.核磁共振成像測(cè)井與巖石核磁共振及其應(yīng)用M.北京:科學(xué)出版社.1998 :3.2石油測(cè)井情報(bào)協(xié)作組.測(cè)井新技術(shù)應(yīng)用:成象測(cè)井核磁共振測(cè)井巖電研究M.北京:石油工業(yè)出版社.1998