CN102141637B - 一种利用核磁共振测井资料连续定量评价储集层孔隙结构的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用核磁共振测井资料连续定量评价储集层孔隙结构，划分储集层类型的方法，对T₂谱按反映储集层差异的参数进行分类，对不同的T₂谱采用非线性刻度方法获取储集层连续分布的毛管压力曲线；利用核磁毛管压力曲线获取连续的储集层孔喉半径分布和孔隙结构参数；根据该核磁毛管压力曲线，储集层孔喉半径分布特征和孔隙结构参数大小评价储集层的孔隙结构，划分储集层类型。本发明利用核磁共振测井资料连续获取每个深度点上的核磁毛管压力曲线，储集层孔喉半径分布以及储集层孔隙结构参数定量评价储集层孔隙结构，划分储集层类型，提高了复杂油气藏的勘探开发效率。

Description

一种利用核磁共振测井资料连续定量评价储集层孔隙结构的方法

技术领域

本发明涉及石油地质测量与分析技术，是一种提高油藏的勘探开发效率的利用核磁共振测井资料连续定量评价储集层孔隙结构的方法。

背景技术

对储集层孔隙结构进行定量评价，准确的划分储集层类型，是目前地质人员所广泛关注的问题，尤其是在复杂油藏，对其孔隙结构进行连续定量评价，划分含油气潜力层显得尤为重要。如果能连续定量的表征储集层孔隙结构特征，对储集层进行分类，将能大大提高油气藏的勘探开发效率。

目前对油藏孔隙结构进行定量评价，划分储集层类型最直接有效的资料就是实验室利用压汞驱替实验获取的压汞毛管压力曲线，通过对压汞毛管压力曲线形态的分析，可以提取平均孔喉半径、最大孔喉半径、中值半径等储集层孔隙结构参数以及对应的储集层孔喉半径分布，通过对这些参数及孔喉半径分布的研究，可以定量的评价储集层的孔隙结构，对储集层进行分类，划分有利储集层，计算储集层原始含油饱和度和计算有效渗透率等。然而，压汞资料由于受到实验客观条件的限制，导致获取的数据较少，而且不是连续的取心分析，达不到对实际储集层孔隙结构进行连续定量评价的目的。

核磁共振测井新技术具有提供信息丰富、测量精度高、对孔隙结构和孔隙流体流动性反应灵敏等特点，在储集层孔隙结构评价中具有重大用途，可以弥补这一缺陷。

核磁共振测井的原始数据是随时间衰减的自旋回波串，自旋回波串包含了储集层物性、孔隙类型、孔径大小、流体类型及其分布等十分丰富的信息。自旋回波串可以表示为多个衰减指数的叠加：

$\mathrm{Echo}\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\φ}}_i\exp (-t/T_{2i})---\left(1\right)$

其中：Echo(t)----核磁共振测井测量得到的随时间t变化的回波幅度，无量纲；

T_2i----第i个组分的横向弛豫时间，ms，i＝1，...，N；

Ф_i----对应于T_2i组分的核磁共振孔隙度，小数，i＝1，...，N；

通过对测量的自旋回波串(即式(1))进行多指数拟合，可以求出每一个测量点的T_2i-Ф_i的分布曲线，即所谓的核磁共振测井T₂谱。该T₂谱的横坐标为T₂值，纵坐标为信号相对幅度，总的信号幅度与岩石孔隙度有关。在单相流体条件下，T₂谱能直观反映储集层孔隙大小分布，即大孔径孔隙对应较大的T₂分布区间，小孔径孔隙对应较小的T₂分布区间。

这种根据核磁共振测井T₂谱直观反映储集层孔隙结构的方法只局限在对储集层孔隙结构进行定性识别阶段，达不到连续定量评价的目的。要实现对储集层孔隙结构进行连续定量评价，最有效的方法就是将核磁共振测井T₂谱转换为连续分布的核磁毛管压力曲线。

目前已发表的文献中有关利用核磁共振测井资料获取核磁毛管压力曲线的方法有以下几种：

①.相似对比法。参见2003年6月《石油地球物理勘探》杂志中，刘堂宴等著作的《核磁共振谱的岩石孔喉结构分析》的文章，记载了采用相似对比法来求取核磁毛管压力曲线的转换刻度系数。其基本原理是：假定一个C，将C/T₂～Am关系值与P_c～S_Hg重合在一张图上。结果表明，C增大时，C/T₂～Am向P_c～S_Hg的右方偏移；C减小时，C/T₂～Am向P_c～S_Hg的左方偏移。选择大小合适的2个C值，使C/T₂～Am分别位于P_c～S_Hg右边和左边。很显然存在唯一的C，使C/T₂～Am与P_c～S_Hg之间的相关系数达到最大值，这个C值就是T₂与P_c之间的转换系数。考虑到Am(i)与S_Hg(j)之间不是有规则的顺序对比关系，刘堂宴等人设Am的数据点为N个，S_Hg的数据点为N1个。则Am与S_Hg之间相关系数R的计算公式为

$R=\frac{\underset{j=1}{\overset{N1}{\mathrm{\Σ}}}(\mathrm{Am},k_j-\stackrel{\‾}{\mathrm{Am}})(S_{\mathrm{Hg},j}-\stackrel{\‾}{S_{\mathrm{Hg}}})}{\sqrt{\underset{j=1}{\overset{N1}{\mathrm{\Σ}}}{(\mathrm{Am},{k_j}_{}-\stackrel{\‾}{\mathrm{Am}})}^2\underset{j=1}{\overset{N1}{\mathrm{\Σ}}}{(S_{\mathrm{Hg},j}-\stackrel{\‾}{S_{\mathrm{Hg}}})}^2}}---\left(2\right)$

其中：Am----对应于T₂的测量信号幅度，mV；

----特定序列中的T₂测量幅度平均值，mV；

k_j(j＝1，2，...，N1)是一个序列，在这个序列下，式(2)取得极大值。

根据C/T_2，kj与P_c，j之间的对应关系，可以找出k_j。分析C/T_2，kj与P_c，j两组序列之间的大小对应关系可知，P_c，j序列与C/T_2，N-kj之间的数值变化关系一致，即j分别取1，2，...，N1时，P_c，j与C/T_2，N-kj都是单调增加的序列。选定C值后，设： ${\mathrm{df}}_j=|\frac{C}{T_{2,k_j}}-P_{c,j}|$

其中：df_j----第j个实测毛管力和T₂转换毛管力的误差。

对于每一个P_c，j，找出k_j，使df_j达到最小，将上式中的k_j代换成(N-kj)，即可对于选定的C计算出R；改变C，可以得到不同的R值，且存在一个确定的C值，使R达到最大，此时所选取的C即为最佳转换刻度系数。

②.平均饱和度误差最小值法。参见2001年8月《Petrophysics》杂志中，YakovVolokitin等人著作的《A practical approach to obtain primary drainage capillary pressurecurves from NMR core and log data》的文章，记载了采用平均饱和度误差最小值法构造核磁毛管压力曲线的方法。该方法的主要原理是首先将T₂谱的幅度进行归一化，T₂谱的总幅度之和为100％，将T₂谱从大孔向小孔进行反向累加，得到一条在物理意义上与压汞毛管压力曲线相似的T₂谱累积曲线，其累积饱和度相当于压汞毛管压力曲线的进汞饱和度，压汞毛管压力曲线与T₂饱和谱累积曲线反映近似相同的岩石孔隙结构(孔喉比不大)。为了寻找一个最佳的转换系数，使得转换得到的核磁毛管压力曲线与实际的压汞毛管压力曲线最接近，引入了一个平均饱和度误差函数<δS_w>_field(C)，用一定毛管压力范围内所有采样点的P_c值对这些误差作平均处理

${<{\mathrm{\&delta;S}}_w>}_{\mathrm{field}}\left(C\right)=\frac{1}{N_{\mathrm{samples}}}\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{samples}}}{\mathrm{\&Sigma;}}}<{\mathrm{Sw}}_{\mathrm{CapCurve}}-{\mathrm{Sw}}_{\mathrm{NMR}}{>}_i\left(C\right)---\left(3\right)$

其中，

${<{\mathrm{Sw}}_{\mathrm{CapCurve}}-{\mathrm{Sw}}_{\mathrm{NMR}}>}_i\left(C\right)=\sqrt{\frac{1}{P_{c,\mathrm{high}}-P_{c,\mathrm{low}}}\underset{P_{c,\mathrm{low}}}{\overset{P_{c,\mathrm{high}}}{\&Integral;}}\left({\mathrm{Sw}}_{\mathrm{hg}}{\left(P_c\right)}_i{\mathrm{Sw}}_{\mathrm{hmr}}{(P_c={\mathrm{kT}}_2^{-1})}_i\right){\mathrm{dP}}_c}---\left(4\right)$

改变C值使误差函数<δS_w>_field(C)达到极小值，此时的C值即为最佳转换系数，Yakov Volokitin通过对186块砂岩样品进行实验研究，得到的最佳的转换系数为C＝3。

以上两种方法构造毛管压力曲线均采用单一、线性刻度系数，在实际应用中存在核磁毛管压力曲线与压汞毛管压力曲线在大孔径部分吻合较好，而在小孔径部分存在分叉现象。图1和图2分别为两块岩心样品转换刻度系数C与核磁共振测井T₂弛豫时间以及毛管压力P_c与T₂弛豫时间的倒数之间的相关性示意图，从图上可以看出，转换刻度系数C并不是单一值，而是可变的。同时，从图3所示不同类型岩心样品核磁共振测井T₂弛豫时间与孔喉半径之间的关系来看，不同的岩心样品转换刻度系数也并不一样。《A practical approach to obtain primary drainage capillary pressure curves from NMRcore and log data》中记载了为消除采用单一线性转换刻度系数构造核磁毛管压力曲线的过程中存在的问题而提出可变刻度系数的方法，得出：

$C\left(P_c\right)=c(1+\frac{4}{{(\frac{200}{P_c}+1)}^{10}})---\left(5\right)$

该方法在大孔径部分(低毛管压力段)，采用单一线性刻度的方法，而在小孔径部分(高毛管压力段，通常大于200psi)则采用可变的刻度系数。该方法只是一种经验性的公式变换，不适合大规模的应用，也没有体现出导致非线性转换的孔隙渗流本质，而且实际岩心测量已经显示，不同类型的岩心样品其转换刻度函数并不相同，而且T₂弛豫时间与孔喉半径分布之间并不是线性关系，而是分段非线性关系，在长弛豫时间组分和短弛豫时间组分间的转换刻度函数也不相同。

③.2005年3月《地球物理学报》杂志中，何雨丹等人著作的《核磁共振T₂分布评价岩石孔径分布的改进方法》中研究了核磁共振测井T₂谱与实测毛管压力曲线在反应储集层孔隙空间上存在差异。当孔隙空间100％含水时，压汞毛管压力曲线主要反映了自由水和束缚水体积部分所对应的孔隙，隔板毛管压力曲线反映的是自由水对应的孔隙，而T₂谱上反应的大孔隙空间的薄膜束缚水信息累加到了较小的T₂时间段上，因此在T₂谱上反映的储集层孔隙分布信息与毛管压力曲线存在差异。利用此分析，何雨丹解释了采用线性转换刻度方法获取的核磁毛管压力曲线与实验室压汞毛管压力曲线在大孔径部分吻合较好而在小孔径部分存在分叉现象的原因。为了能够准确的获取核磁毛管压力曲线，何雨丹考虑到隔板毛管压力曲线和核磁T₂谱上较大的T₂时间段均反映自由水信息，提出从饱和水T₂谱上扣除离心T₂谱的信息，得到只反映自由水信息的核磁T₂谱，然后将自由水T₂谱从高端向低端累加，得到一条累计曲线，将其与隔板毛管压力曲线进行拟合，构造出毛管压力曲线。该方法提出采用较大的T₂时间段上反映自由水信息的核磁T₂谱来构造毛管压力曲线，其构造的毛管压力曲线与隔板毛管压力曲线吻合较好。然而在实际应用中，很难从饱和水T₂谱中扣除束缚水的弛豫时间信息，自由水T₂谱难以获取，同时，利用该方法构造的毛管压力曲线只能反映大孔径自由水部分的孔隙结构信息，而对于地质学家所广泛关注的小孔径部分的孔隙结构信息，利用该方法获取的毛管压力曲线无法反映。

④.2005年3月《吉林大学学报(地球科学版)》杂志中，何雨丹等人著作的《利用核磁共振T₂分布构造毛管压力曲线的新方法》记载了根据岩心实验分析结果，采用分段幂函数，利用核磁共振测井T₂分布来构造毛管压力曲线。该方法的基本思想是核磁T₂谱累积曲线和压汞毛管压力曲线之间的转换刻度关系并不是线性刻度关系，而是幂函数刻度关系。同时在大孔径部分和小孔径部分，其刻度函数不同，为了能够构造出核磁毛管压力曲线，何雨丹等人提出按照T₂谱的形态将其进行分类，不同类型的T₂谱采用不同的函数来构造毛管压力曲线。对于呈双峰分布的T₂谱，在大孔和小孔部分采用不同的幂函数来构造核磁毛管压力曲线，而当T₂分布呈单峰时，采用单一函数来构造核磁毛管压力曲线，对于呈单峰分布的T₂谱，但大孔和小孔之间存在拐点时也将其看作为双峰分布，在拐点前后分别采用不同的幂函数来构造毛管压力曲线。该方法在呈双峰分布和简单的单峰分布的核磁T₂谱中应用效果较好，而对于存在拐点的单峰分布的T₂谱，其拐点难以确定，而且对于呈三峰分布甚至是多峰分布的核磁T₂谱，其对应的核磁毛管压力曲线该如何获取，作者并没有阐述。同时，该方法对于核磁毛管压力曲线的转换刻度研究只是停留在探索性的岩心实验研究阶段，达不到实际连续定量评价应用的水平。按照其思想，对各种不同的核磁T₂谱应分别采用不同的幂函数来获取核磁毛管压力曲线，对于实际测量的核磁共振T₂谱，其测量井段长，测量数据多，难以在不同的测量点上建立相应的转换刻度函数来获取连续的核磁毛管压力曲线和孔喉半径分布，达不到实际应用中连续定量评价储集层孔隙结构，划分储集层类型的目的。

⑤.2008年4月《勘探地球物理进展》杂志中，李艳等人著作的《核磁共振岩心实验研究储层孔隙结构》和2009年7月《中国优秀硕士学位论文全文数据库基础科学辑》数据库中，李艳著作的《复杂储层岩石核磁共振特性试验分析与应用研究》硕士学位论文中，采用何雨丹等人提出的思想，基于岩心实验分析阶段，采用单一幂函数获取核磁毛管压力曲线，即对核磁T₂谱不分段，在大孔径和小孔径部分采用统一的幂函数获取核磁毛管压力曲线。该方法并没有表述出大孔径和小孔径部分的孔隙结构差异，同时，该方法也只能局限于岩心实验分析阶段，针对不同的样品采用不同的幂函数，难以在有核磁共振测井测量的井段连续的获取储集层核磁毛管压力曲线以定量评价储集层孔隙结构。

⑥.2000年6月《测井技术》杂志中，高敏等人著作的《用核磁共振测井资料评价储层的孔隙结构》和2006年10月《天然气工业》杂志中，李天降等人著作的《核磁共振与压汞法的孔隙结构一致性研究》记载了采用回归的方法计算储集层孔隙结构参数。其主要原理就是通过分析核磁共振测井T₂谱和储集层孔喉半径分布之间的关系，建立核磁共振测井T₂几何平均值与平均孔喉半径、最大孔喉半径、分选系数、均值系数、排驱压力、中值压力参数之间的关系，利用此关系计算储集层的孔隙结构参数以评价储集层的孔隙结构。这些方法没有严格的岩石物理基础，而且计算结果的精度会受到所选岩心样品的影响，而且应用条件较严格，不适合进行大规模的应用。

现有方法利用核磁共振测井资料获取核磁毛管压力曲线的过程中转换刻度系数难以准确确定，其研究方法只停留在探索性的岩心实验研究阶段，达不到利用实际测量的核磁共振测井资料连续定量评价储集层孔隙结构的目的，直接利用核磁共振测井T₂几何平均值与储集层孔隙结构参数之间的关系计算储集层孔隙结构参数也存在局限性和实际应用困难的问题。

发明内容

本发明的目的是根据实际连续测量的核磁共振测井资料和有限的压汞毛管压力资料，采用分类非线性刻度方法逐点获取核磁毛管压力曲线，并从核磁毛管压力曲线中获取储集层孔喉半径分布，计算储集层孔隙结构参数并用以连续定量评价储集层孔隙结构，划分储集层类型。

为实现上述目的，本发明提供以下步骤：

1)利用核磁共振测井仪器，从实际测量并反演的核磁共振测井资料中获取核磁共振测井T₂谱及其对应深度的孔隙度和渗透率曲线；

所述步骤1)中储集层孔隙度和渗透率曲线可以直接从核磁共振测井反演提供的结果中获取，也可以从利用常规的方法计算的结果中获取。

2)计算反映储集层差异的参数并对测量的核磁共振测井T₂谱按照以下方法分类：

I类： $\sqrt{\frac{K}{\mathrm{\&phi;}}}>2.0;$ II类： $1.0<\sqrt{\frac{K}{\mathrm{\&phi;}}}\&le;2.0;$ III类： $0.25<\sqrt{\frac{K}{\mathrm{\&phi;}}}\&le;1.0;$ IV类： $\sqrt{\frac{K}{\mathrm{\&phi;}}}\&le;0.25;$ 式中φ和K为核磁共振测井T₂谱所对应的储集层孔隙度和渗透率；

3)采用分类非线性刻度方法，将核磁共振测井T₂谱累积曲线转换为核磁毛管压力曲线；

所述步骤3)中分类非线性刻度方法在I类、II类和III类T₂谱中采用分段刻度的形式，在IV类T₂谱中采用单一刻度的形式。

所述步骤3)中T₂谱累积曲线采用将核磁共振测井T₂谱的幅度进行归一化，使T₂谱的总幅度之和为100％，将T₂谱从大孔向小孔进行反向累加，得到一条在物理意义和形态上与压汞毛管压力曲线相似的T₂谱累积曲线。

所述步骤3)中I类、II类和III类T₂谱，在大孔径部分采用非线性刻度方法获取核磁毛管压力曲线，其数学形式为：

$P_c=m_1\&times;{\left(\frac{1}{T_2}\right)}^{n_1}$

其中：P_c----压汞过程中施加的毛管压力，MPa；

T₂----核磁共振测井横向弛豫时间，ms；

m₁----待定的参数，由岩心分析得到；

n₁----待定的参数，由岩心分析得到；

所述步骤3)中I类、II类和III类T₂谱，在小孔径部分采用非线性刻度方法获取核磁毛管压力曲线，其数学形式为：

$P_c=m_2\&times;{\left(\frac{1}{T_2}\right)}^{n_2}$

其中：P_c----压汞过程中施加的毛管压力，MPa；

T₂----核磁共振测井横向弛豫时间，ms；

m₂----待定的参数，由岩心分析得到；

n₂----待定的参数，由岩心分析得到；

所述步骤3)中IV类T₂谱，采用单一非线性刻度方法获取核磁毛管压力曲线，其数学形式为：

$P_c=m\&times;{\left(\frac{1}{T_2}\right)}^n$

其中：P_c----压汞过程中施加的毛管压力，MPa；

T₂----核磁共振测井横向弛豫时间，ms；

m----待定的参数，由岩心分析得到；

n----待定的参数，由岩心分析得到；

4)利用转换的核磁毛管压力曲线获取连续的储集层孔喉半径分布、并计算平均孔喉半径、最大孔喉半径、中值半径、中值压力、排驱压力，均值系数，分选系数等储集层孔隙结构参数；

5)利用核磁毛管压力曲线，储集层孔喉半径分布和孔隙结构参数连续定量评价储集层孔隙结构和划分储集层类型。

所述步骤5)中利用核磁毛管压力曲线，储集层孔喉半径分布和孔隙结构参数定量评价储集层孔隙结构，划分储集层类型按照以下方式：

I类储集层对应的核磁毛管压力曲线位置靠下，储集层的孔隙结构最好，以大孔径为主，孔喉半径分布的位置相对靠右，平均孔喉半径，最大孔喉半径，中值半径最大，而排驱压力，中值压力最小，反映储集层具有最大的储集流体空间，如果孔隙流体为油气，储集层的开采潜力最大，根据孔隙结构参数的差异，I类储集层又可细分为三类；

II类储集层对应的核磁毛管压力曲线位置相对靠上，储集层大孔径所占孔隙体积减小而小孔径所占孔隙体积增加，平均孔喉半径，最大孔喉半径，中值半径比I类储集层小，而排驱压力和中值压力比I类储集层大，反映储集层具有较好的储集流体空间，如果孔隙流体为油气，则该类储集层具有一定的开采潜力，若采取酸化压裂措施，则该类储集层的生产能力更进一步增加，根据孔隙结构参数的差异，II类储集层又可细分为三类；

III类储集层对应的核磁毛管压力曲线位置靠上，储集层大孔径所占孔隙体积进一步减小，小孔径所占孔隙体积进一步增加，储集层孔隙结构变差，平均孔喉半径，最大孔喉半径，中值半径相对于II类储集层进一步减小，而排驱压力和中值压力相对于II类储集层进一步增大，反映储集层具有较差的储集流体空间，如果孔隙流体为油气，则该类储集层需要采取一定的措施才能产出流体，根据孔隙结构参数的差异，III类储集层又可细分为两类；

IV类储集层对应的核磁毛管压力曲线位于坐标轴的右上方，储集层以小孔径为主，孔喉半径分布的位置靠左，孔隙结构最差，该类储集层不具备含油气前景，为非储集层。

本发明实现了利用分类非线性刻度方法将实际测量的核磁共振测井T₂谱逐点转换成每个深度点上的核磁毛管压力曲线和储集层孔喉半径分布，并计算储集层孔隙结构参数以连续定量的评价储集层孔隙结构，达到对储集层进行分类的目的。

附图说明

图1为不同岩心样品刻度系数与核磁共振测井T₂弛豫时间之间关系示意图。

图2为不同岩心样品核磁共振测井T₂弛豫时间的倒数与进汞压力之间关系示意图。

图3为不同类型岩心样品核磁共振测井T₂弛豫时间与对应样品孔喉半径关系示意图。

图4为本发明一种利用核磁共振测井资料连续定量评价储集层孔隙结构的方法四类核磁共振测井T₂谱与孔喉半径分布转换刻度图版。

图5为本发明一种利用核磁共振测井资料连续定量评价储集层孔隙结构的方法I类压汞毛管压力曲线与核磁毛管压力曲线形态对比示意图。

图6为本发明一种利用核磁共振测井资料连续定量评价储集层孔隙结构的方法II类压汞毛管压力曲线与核磁毛管压力曲线形态对比示意图。

图7为本发明一种利用核磁共振测井资料连续定量评价储集层孔隙结构的方法III类压汞毛管压力曲线与核磁毛管压力曲线形态对比示意图。

图8为本发明一种利用核磁共振测井资料连续定量评价储集层孔隙结构的方法IV类压汞毛管压力曲线与核磁毛管压力曲线形态对比示意图。

图9为本发明一种利用核磁共振测井资料连续定量评价储集层孔隙结构的方法利用获取的核磁毛管压力曲线计算的储集层孔隙结构参数与岩心实验结果对比效果图。

图10为本发明一种利用核磁共振测井资料连续定量评价储集层孔隙结构的方法利用计算的储集层孔隙结构参数对储集层进行分类的实际处理效果图。

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

具体实施方式

本发明是将实际测量的核磁共振测井T₂谱采用分类非线性刻度方法，转换为连续分布的核磁毛管压力曲线，利用此毛管压力曲线获取储集层孔喉半径分布和平均孔喉半径、最大孔喉半径等储集层孔隙结构参数，利用其对储集层孔隙结构进行连续定量评价，并对储集层进行分类。

依据核磁共振测井基本原理，对于水润湿相岩石而言，当磁场很均匀，扩散系数不大且假设岩石孔隙具有规则几何形状的情况下，其横向弛豫过程主要受表面弛豫所支配，横向弛豫时间为：

$\frac{1}{T_2}={\mathrm{\&rho;}}_2\frac{s}{v}=F_s\frac{{\mathrm{\&rho;}}_2}{r_{\mathrm{por}}}---\left(7\right)$

其中：T₂----岩石横向弛豫时间；ms；

ρ₂----岩石的表面弛豫率，μm/ms；

S----岩石孔隙表面积，μm²；

v----岩石孔隙体积，μm³；

r_por----岩石孔隙半径，μm；

根据毛管压力理论，如果假设岩石孔隙半径与孔喉半径之间成比例或具有一定的相关关系，则进汞压力P_c与核磁共振测井T₂弛豫时间之间具有如下相关关系：

$P_c=C\&times;\frac{1}{T_2}---\left(8\right)$

其中：P_c----压汞过程中施加的毛管压力，MPa；

T₂----核磁共振测井横向弛豫时间，ms；

C----核磁共振测井T₂弛豫时间的倒数与毛管压力之间的转换系数。

由此可见，在采用适当的函数进行刻度后，就可以将连续分布的核磁共振测井T₂谱转换为核磁毛管压力曲线，获取储集层孔喉半径分布，并计算平均孔喉半径、最大孔喉半径、中值半径、中值压力、排驱压力、均质系数和分选系数等储集层孔隙结构参数以连续定量评价储集层的孔隙结构和划分储集层类型。

本发明提出了一种利用核磁共振测井资料连续定量评价储集层孔隙结构的方法，利用核磁共振测井资料连续定量评价储集层孔隙结构的方法，主要流程如下：

第一步，对测量的核磁共振测井T₂谱按孔隙度、渗透率参数进行分类。

由于不同类型的核磁共振测井T₂谱形态特征差异较大，经过对比研究，将核磁共振测井T₂谱按照参数

分为四类，分别为：I类： $\sqrt{\frac{K}{\mathrm{\&phi;}}}>2.0;$ II类： $1.0<\sqrt{\frac{K}{\mathrm{\&phi;}}}\&le;2.0;$ III类： $0.25<\sqrt{\frac{K}{\mathrm{\&phi;}}}\&le;1.0;$ IV类： $\sqrt{\frac{K}{\mathrm{\&phi;}}}\&le;0.25.$

第二步，针对不同类型的核磁共振测井T₂谱，采用非线性刻度方法获取核磁毛管压力曲线，具体获取方法如下：

a.I类岩石核磁毛管压力曲线获取方法：

利用分段非线性刻度方法获取核磁毛管压力曲线，在大孔径部分，其数学形式为：

$P_c=m_{11}\&times;{\left(\frac{1}{T_2}\right)}^{n_{11}}$

其中：P_c----压汞过程中施加的毛管压力，MPa；

T₂----核磁共振测井横向弛豫时间，ms；

m₁₁----待定的参数；

n₁₁----待定的参数；

在小孔径部分，其数学形式为：

$P_c=m_{12}\&times;{\left(\frac{1}{T_2}\right)}^{n_{12}}$

其中：P_c----压汞过程中施加的毛管压力，MPa；

T₂----核磁共振测井横向弛豫时间，ms；

m₁₂----待定的参数；

n₁₂-----待定的参数；

对于要准确获取I类岩石核磁毛管压力曲线，则上述m₁₁、n₁₁、m₁₂和n₁₂四个参数的确定至关重要，确定方法如下：

m₁₁、n₁₁、m₁₂和n₁₂的确定主要依靠岩心样品，通过I类岩心压汞毛管压力曲线和核磁共振测井T₂谱累积曲线之间的相关关系拟合得到。

b.II类岩石核磁毛管压力曲线获取方法：

利用分段非线性刻度方法获取核磁毛管压力曲线，在大孔径部分，其数学形式为：

$P_c=m_{21}\&times;{\left(\frac{1}{T_2}\right)}^{n_{21}}$

其中：P_c----压汞过程中施加的毛管压力，MPa；

T₂----核磁共振测井横向弛豫时间，ms；

m₂₁----待定的参数；

n₂₁----待定的参数；

在小孔径部分，其数学形式为：

$P_c=m_{22}\&times;{\left(\frac{1}{T_2}\right)}^{n_{22}}$

其中：P_c----压汞过程中施加的毛管压力，MPa；

T₂----核磁共振测井横向弛豫时间，ms；

m₂₂----待定的参数；

n₂₂----待定的参数；

对于要准确获取II类岩石核磁毛管压力曲线，则上述m₂₁、n₂₁、m₂₂和n₂₂四个参数的确定至关重要，确定方法如下：

m₂₁、n₂₁、m₂₂和n₂₂的确定主要依靠岩心样品，通过II类岩心压汞毛管压力曲线和核磁共振测井T₂谱累积曲线之间的相关关系拟合得到。

c.III类岩石核磁毛管压力曲线获取方法：

利用分段非线性刻度方法获取核磁毛管压力曲线，在大孔径部分，其数学形式为：

$P_c=m_{31}\&times;{\left(\frac{1}{T_2}\right)}^{n_{31}}$

其中：P_c----压汞过程中施加的毛管压力，MPa；

T₂----核磁共振测井横向弛豫时间，ms；

m₃₁----待定的参数；

n₃₁----待定的参数；

在小孔径部分，其数学形式为：

$P_c=m_{32}\&times;{\left(\frac{1}{T_2}\right)}^{n_{32}}$

其中：P_c----压汞过程中施加的毛管压力，MPa；

T₂----核磁共振测井横向弛豫时间，ms；

m₃₂----待定的参数；

n₃₂----待定的参数；

对于要准确获取III类岩石核磁毛管压力曲线，则上述m₃₁、n₃₁、m₃₂和n₃₂四个参数的确定至关重要，确定方法如下：

m₃₁、n₃₁、m₃₂和n₃₂的确定主要依靠岩心样品，通过III类岩心压汞毛管压力曲线和核磁共振测井T₂谱累积曲线之间的相关关系拟合得到。

d.IV类岩石核磁毛管压力曲线获取方法：

利用单一非线性刻度方法获取核磁毛管压力曲线，其数学形式为：

$P_c=m_4\&times;{\left(\frac{1}{T_2}\right)}^{n_4}$

其中：P_c----压汞过程中施加的毛管压力，MPa；

T₂----核磁共振测井横向弛豫时间，ms；

m₄----待定的参数；

n₄----待定的参数；

对于要准确获取IV类核磁毛管压力曲线，则上述m₄和n₄参数的确定至关重要，确定方法如下：

m₄和n₄的确定主要依靠岩心样品，通过IV类岩心压汞毛管压力曲线和核磁共振测井T₂谱累积曲线之间的相关关系拟合得到。

根据上述四类岩石核磁毛管压力曲线的非线性刻度方法，通过进汞压力和孔喉半径之间的相关关系，生成了逐点获取储集层孔喉半径分布的刻度图版，如图4所示，对于I类、II类和III类岩石，在大孔径部分和小孔径部分，分别采用不同的转换刻度函数获取核磁毛管压力曲线，而对于IV类岩石，采用单一转换刻度函数获取核磁毛管压力曲线。

第三步，将核磁共振测井T₂谱转换成核磁毛管压力曲线，进而获取储集层孔喉半径分布和平均孔喉半径、最大孔喉半径、中值半径、中值压力、排驱压力、均质系数和分选系数等储集层孔隙结构参数，以连续定量的评价储集层的孔隙结构和划分储集层类型。

利用分类非线性刻度函数获取核磁毛管压力曲线的方法，分别对四类代表性的核磁共振测井T₂谱处理，并与对应深度的压汞毛管压力曲线进行对比，如图5至图8所示。对于I类、II类和III类岩石，在大孔径部分和小孔径部分分别采用不同的刻度函数获取的核磁毛管压力曲线与压汞毛管压力曲线在大孔径部分和小孔径部分均吻合较好；而对于IV类岩石采用单一刻度函数获取的核磁毛管压力曲线与压汞毛管压力曲线之间也吻合较好。

本发明方法对已有实际测量的核磁共振测井资料的井进行处理，图9为利用实际测量的核磁共振测井资料连续获取的核磁毛管压力曲线计算的储集层孔隙结构参数与岩心实验结果的对比效果图。表1为100块岩心样品采用核磁毛管压力曲线计算的储集层孔隙结构参数与岩心实验结果之间误差的统计表。图10为利用核磁毛管压力曲线，储集层孔喉半径分布及储集层孔隙结构参数连续定量评价储集层孔隙结构，对储集层类型进行划分的效果图。比较如下：

图9中第一道为井径曲线(CALI)、自然电位曲线(SP)和自然伽马曲线(GR)；第二道为深度，单位为米m；第三道中分别显示深侧向电阻率曲线(LLD)、浅侧向电阻率曲线(LLS)和微球聚焦电阻率曲线(MSFL)；第四道中T2DIST为实际测量的核磁共振测井T₂谱；第五道中PC_DIST为本发明中采用分类非线性刻度方法利用实际测量的核磁共振测井T₂谱连续获取的核磁毛管压力曲线，为了曲线显示的方便，本发明中将核磁毛管压力曲线全部累加到束缚水饱和度状态；第六道中RC_DIST为将本发明中采用分类非线性刻度方法获取的核磁毛管压力曲线转换成的储集层孔喉半径分布。从第五道和第六道显示的结果可以看出，利用分类非线性刻度方法获取的核磁毛管压力曲线能较好的评价储集层的孔隙结构，对于孔隙结构较好的储集层，核磁毛管压力曲线的位置相对靠下，对应的孔喉半径分布的峰值位置靠右，表示大孔喉所占孔隙体积占优势，储集层储集油气的能力较强，如图9中2647～2658m井段所示。孔隙结构较差的储集层，核磁毛管压力曲线的位置相对靠上，储集层孔喉半径分布的峰值位置靠左，表示小孔喉所占孔隙体积占优势，储集层储集油气的能力相对较差；第七道中Rm为本发明中利用分类非线性刻度方法连续获取的核磁毛管压力曲线计算的平均孔喉半径，Rm_core为岩心压汞实验得到的平均孔喉半径；第八道中Rmax为本发明中利用分类非线性刻度方法连续获取的核磁毛管压力曲线计算的最大孔喉半径，Rmax_core为岩心压汞实验得到的最大孔喉半径，第九道中Sp为本发明中利用分类非线性刻度方法连续获取的核磁毛管压力曲线计算的分选系数，Sp_core为岩心压汞实验得到的分选系数；第十道中JUNZHIXISHU为本发明中利用分类非线性刻度方法连续获取的核磁毛管压力曲线计算的均质系数，JUNZHIXISHU_core为岩心压汞实验得到的均质系数；第十一道中P50为本发明中利用分类非线性刻度方法连续获取的核磁毛管压力曲线计算的中值压力，P50_core为岩心压汞实验得到的中值压力；第十二道中Pd为本发明中利用分类非线性刻度方法连续获取的核磁毛管压力曲线计算的排驱压力，Pd_core为岩心压汞实验得到的排驱压力；第十三道中R50为本发明中利用分类非线性刻度方法连续获取的核磁毛管压力曲线计算的中值半径，R50_core为岩心压汞实验得到的中值半径。从图上看，利用分类非线性刻度方法连续获取的核磁毛管压力曲线计算的储集层孔隙结构参数接近岩心压汞实验结果，这说明，利用分类非线性刻度方法可以将核磁共振测井T₂谱连续的转换成核磁毛管压力曲线，以得到准确的储集层孔喉半径分布和储集层孔隙结构参数。

表1为100块岩心样品利用压汞实验获取的储集层孔隙结构参数与本发明中利用分类非线性刻度方法获取的核磁毛管压力曲线计算的储集层孔隙结构参数之间的误差统计表。从统计结果看，本发明中利用分类非线性刻度方法获取的核磁毛管压力曲线计算的储集层孔隙结构参数与岩心实验结果之间的误差较小，除了均质系数外，其余参数的相对误差基本都小于6％，满足实际储集层孔隙结构定量评价的要求。

孔隙结构参数	本发明计算结果平均值	岩心实验结果平均值	绝对误差	相对误差(％)	样品数量
						平均孔喉半径	3.25	3.43	-0.18	5.25	100
最大孔喉半径	9.14	9.43	-0.29	3.08	100
						中值半径	1.38	1.41	-0.03	2.13	100
中值压力	2.47	2.32	0.15	6.47	100
						排驱压力	0.39	0.41	-0.02	4.88	100
均值系数	0.28	0.25	0.03	12.00	100
						分选系数	2.38	2.52	-0.14	5.56	100

图10为利用本发明中分类非线性刻度方法连续获取的核磁毛管压力曲线评价储集层孔隙结构，划分储集层类型的应用实例。从图上看，2642～2655m为该储集层的主力油藏，该段储集层孔喉半径分布较广，核磁毛管压力曲线相对靠下，代表大孔喉部分所占比重较大，具有很好的含油气前景，该评价结果得到了试油结果的证实。这说明利用本发明中分类非线性刻度方法可以连续准确的获取储集层核磁毛管压力曲线以连续定量的评价储集层的孔隙结构和划分储集层类型。

和现有的利用核磁共振测井资料评价储集层孔隙结构的方法相比，本发明中所涉及到的分类非线性刻度方法可以逐点准确得到每个深度点上的核磁毛管压力曲线，获取对应的储集层孔喉半径分布和储集层孔隙结构参数以实现连续定量评价储集层孔隙结构，划分储集层类型的目的。传统方法由于采用线性刻度方法，导致获取的核磁毛管压力曲线在大孔径部分(低毛管压力段)效果较好，而在小孔径部分(高毛管压力段)应用效果较差，利用线性刻度方法获取的核磁毛管压力曲线评价储集层的孔隙结构将得出错误的解释结论。同时，何雨丹等人提出的分段幂函数刻度方法由于针对每一块岩心样品采用不同的幂函数，导致其应用水平只局限于探索性的岩心实验研究阶段，达不到利用实际测量的核磁共振测井资料连续定量评价储集层孔隙结构的水平。

利用本发明就可以在有核磁共振测井资料的每个深度点上获取对应的核磁毛管压力曲线，可得到连续的和测量井段相匹配的核磁毛管压力曲线，利用该曲线可以获取储集层孔喉半径分布和计算出每个深度点上的平均孔喉半径、最大孔喉半径、中值半径、中值压力、排驱压力、均质系数和分选系数等储集层孔隙结构参数以连续定量的评价储集层孔隙结构，划分储集层类型。

Claims (8)

1.一种利用核磁共振测井资料连续定量评价储集层孔隙结构的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)利用核磁共振测井仪器采集数据，并对采集的数据进行反演后得到核磁共振测井T₂谱及其对应深度的孔隙度和渗透率曲线；

2)计算反映储集层差异的参数

并对测量的核磁共振测井T₂谱按照以下方法分类：

I类： $\sqrt{K/\mathrm{\&phi;}}>2.0;$ II类： $1.0<\sqrt{K/\mathrm{\&phi;}}\&le;2.0;$ III类： $0.25<\sqrt{K/\mathrm{\&phi;}}\&le;1.0;$ IV类：

其中φ和K分别为核磁共振测井T₂谱所对应的储集层孔隙度和渗透率；

3)针对不同类型的核磁共振测井T₂谱，采用分类非线性刻度方法，将核磁共振测井T₂谱累积曲线转换为连续分布的核磁毛管压力曲线；

4)利用转换的核磁毛管压力曲线获取储集层孔喉半径分布、并计算如下储集层孔隙结构参数：平均孔喉半径、最大孔喉半径、中值半径、中值压力、排驱压力，均值系数及分选系数；

5)利用核磁毛管压力曲线，储集层孔喉半径分布和储集层孔隙结构参数定量评价储集层孔隙结构，划分储集层类型。

2.根据权利要求1所述的利用核磁共振测井资料连续定量评价储集层孔隙结构的方法，其特征在于：所述步骤1)中储集层孔隙度和渗透率曲线直接从核磁共振测井反演提供的结果中获取，或从利用常规的方法的计算结果中获取。

3.根据权利要求1所述的利用核磁共振测井资料连续定量评价储集层孔隙结构的方法，其特征在于：所述步骤3)中核磁共振测井T₂谱累积曲线采用将核磁共振测井T₂谱的幅度进行归一化，使核磁共振测井T₂谱的总幅度之和为100％，将核磁共振测井T₂谱从大孔向小孔进行反向累加，得到一条在物理意义和形态上与压汞毛管压力曲线相似的核磁共振测井T₂谱累积曲线。

4.根据权利要求1所述的利用核磁共振测井资料连续定量评价储集层孔隙结构的方法，其特征在于：所述步骤3)中分类非线性刻度方法在I类、II类和III类核磁共振测井T₂谱中采用分段刻度的形式，在IV类核磁共振测井T₂谱中采用单一刻度的形式。

5.根据权利要求1所述的利用核磁共振测井资料连续定量评价储集层孔隙结构的方法，其特征在于：所述步骤3)中对于I类、II类和III类核磁共振测井T₂谱，在大孔径部分采用非线性刻度函数获取核磁毛管压力曲线，公式为：

$P_c=m_1\&times;{\left(\frac{1}{T_2}\right)}^{n_1}$

其中：P_c----压汞过程中施加的毛管压力，MPa；

      T₂----核磁共振测井横向弛豫时间，ms；

      m₁----待定的参数，由岩心分析得到；

      n₁----待定的参数，由岩心分析得到。

6.根据权利要求1所述的利用核磁共振测井资料连续定量评价储集层孔隙结构的方法，其特征在于：所述步骤3)中对于I类、II类和III类核磁共振测井T₂谱，在小孔径部分采用非线性刻度函数获取核磁毛管压力曲线，公式为：

$P_c=m_2\&times;{\left(\frac{1}{T_2}\right)}^{n_2}$

其中：P_c----压汞过程中施加的毛管压力，MPa；

      T₂----核磁共振测井横向弛豫时间，ms；

      m₂----待定的参数，由岩心分析得到；

      n₂----待定的参数，由岩心分析得到。

7.根据权利要求1所述的利用核磁共振测井资料连续定量评价储集层孔隙结构的方法，其特征在于：所述步骤3)中对于IV类核磁共振测井T₂谱，采用单一非线性刻度函数获取核磁毛管压力曲线，公式为：

$P_c=m\&times;{\left(\frac{1}{T_2}\right)}^n$

其中：P_c----压汞过程中施加的毛管压力，MPa；

      T₂----核磁共振测井横向弛豫时间，ms；

      m----待定的参数，由岩心分析得到；

      n----待定的参数，由岩心分析得到。

8.根据权利要求1所述的利用核磁共振测井资料连续定量评价储集层孔隙结构的方法，其特征在于：所述步骤5)中按照储集层核磁毛管压力曲线和孔喉半径分布的形态以及储集层孔隙结构参数的大小将储集层划分为四大类或细分为共九类，划分储集层类型按照以下方式：

I类储集层对应的核磁毛管压力曲线位置靠下，储集层的孔隙结构最好，以大孔径为主，孔喉半径分布的位置相对靠右，平均孔喉半径、最大孔喉半径和中值半径最大，而排驱压力和中值压力最小，反映储集层具有最大的储集流体空间，如果孔隙流体为油气，储集层的开采潜力最大，根据孔隙结构参数的差异，I类储集层又可细分为三类；

II类储集层对应的核磁毛管压力曲线位置相对靠上，储集层大孔径所占孔隙体积减小而小孔径所占孔隙体积增加，平均孔喉半径、最大孔喉半径和中值半径比I类储集层小，而排驱压力和中值压力比I类储集层大，反映储集层具有较好的储集流体空间，如果孔隙流体为油气，则该类储集层具有一定的开采潜力，若采取酸化压裂措施，则该类储集层的生产能力更进一步增加，根据孔隙结构参数的差异，II类储集层又可细分为三类；

III类储集层对应的核磁毛管压力曲线位置靠上，储集层大孔径所占孔隙体积进一步减小，小孔径所占孔隙体积进一步增加，储集层孔隙结构变差，平均孔喉半径、最大孔喉半径和中值半径相对于II类储集层进一步减小，而排驱压力和中值压力相对于II类储集层进一步增大，反映储集层具有较差的储集流体空间，如果孔隙流体为油气，则该类储集层需要采取一定的措施才能产出流体，根据孔隙结构参数的差异，III类储集层又可细分为两类；

IV类储集层对应的核磁毛管压力曲线位于坐标轴的右上方，储集层以小孔径为主，孔喉半径分布的位置靠左，孔隙结构最差，该类储集层不具备含油气前景，为非储集层。

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