CN110618158B - 利用核磁共振信息构建岩心毛管压力曲线的方法 - Google Patents

利用核磁共振信息构建岩心毛管压力曲线的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用核磁共振信息构建岩心毛管压力曲线的方法，首先根据核磁共振实验和对应毛管压力曲线特征入手，总结Pc与1/T2呈两段拟合关系和呈三段拟合关系的受控条件，其次建立Pc与1/T2、T2几何均值与喉直径均值以及T2几何均值与分段点1/T2通用拟合关系式，然后针对只测了核磁共振实验的岩样，提取的T2几何均值求取出喉直径均值，按喉直径均值的数值确定该岩样Pc与1/T2呈几段拟合关系，接着利用T2几何均值求取该岩样分段点1/T2的取值，最后利用该岩样的核磁共振T2谱信息绘制出该岩样的毛管压力曲线，并依据其获得孔隙结构评价参数。利用本发明方法构建的结果与实验测量的毛管压力曲线相比较，吻合性较好，并且能够准确计算出喉直径均值。

Description

利用核磁共振信息构建岩心毛管压力曲线的方法
技术领域
本发明涉及一种构建岩心毛管压力曲线的方法，特别涉及一种利用核磁共振信息构建岩心毛管压力曲线的方法，属于储层孔隙结构评价技术领域。
背景技术
随着油田开采进入中后期，低孔低渗储层逐步成为我国东部老油田增储上产的主体。由于这类储层具有孔隙结构复杂、非均质强等特点，常规储层的评价方法应用在这类储层上效果往往差强人意，比如流体解释容易误判、孔渗参数计算结果精度低、阿尔奇饱和度公式不适用等。总体而言，储层参数计算精度达不到行业要求，导致测井解释工作陷入困难。为了提高这类储层解释评价精度，开展储层孔隙结构的评价是解决低孔低渗储层测井评价难的关键技术。
毛管压力曲线是定量评价储层孔隙结构和划分储层类型的重要手段。目前，毛管压力曲线的测定仍需要在实验室中完成，岩心样品毕竟有限，离散的数据点不可能对全井段进行较为细致的评价。随着核磁共振技术的兴起，众多学者从核磁共振实验T2谱中提取的孔隙半径与在毛管压力曲线中提取的吼道半径进行对比，假设两者之间成比例或存在相关关系时，核磁共振T2谱就可以转换成毛管压力曲线，最终通过核磁共振测井技术获得全井段的伪毛管压力曲线，实现储层连续定量评价孔隙结构的目的。当然，从核磁共振测井中获得全井段的伪毛管压力曲线过程中还需考虑众多因素，诸如两相流体（孔隙中油水共存）影响等等，因此本技术重点研究如何利用核磁共振实验T2谱信息构建岩心毛管压力曲线，为最终实现通过核磁共振测井技术获得全井段的伪毛管压力曲线进行储层连续定量评价孔隙结构的目的。
目前已发表的文献中有关如何利用核磁共振实验T2谱拟合伪毛管压力曲线有以下几种方法：
一、单一转换系数的线性刻度方法。参见1999年5月SPWLA 40th Annual LoggingSymposium中，Yakov Volokitin等人在《Constructing Capillary Pressure Curves fromNMR log date in the presence of Hydracarbons》一文中，通过实际资料采用了单一转换系数的线性刻度来描述整段毛管压力，但是转换出的结果在大孔部分符合的非常好，但是在小孔部分出现了不匹配的分叉现象，原因在于孔隙半径与喉道半径之间的关系是复杂多变的。
二、分段幂函数刻度方法。参见2005年《地球物理学报》和《吉林大学学报（地球科学版）》期刊中，在《核磁共振T2分布评价岩石孔径分布的改进方法》和《利用核磁共振T2 分布构造毛管压力曲线的新方法》两文中，研究人员根据岩心实验测量，发现T2分布与孔径分布之间存在一种幂函数关系，并得出单峰T2分布用单一幂函数构造毛管压力曲线；双峰T2分布，利用两波峰之间的波谷处作为大孔和小孔分界点，用不同幂函数来分段构造毛管压力曲线。
三、二维等面积刻度方法。参见2009年2月《测井技术》期刊中，在《核磁共振测井在储集层孔隙结构评价中的应用》一文中，研究人员首先将测量的毛管压力曲线转化为孔喉半径分布，利用微分相似原理，确定每块样品的T2谱与对应的孔喉半径分布之间的横向转换系数，然后利用分段等面积刻度方法，确定每块样品的T2谱与对应的孔喉半径分布之间的纵向转换系数，最后建立横向转换系数和纵向转换系数与岩石孔隙度以及渗透率之间的关系，实现构造毛管压力曲线的过程。
四、矩阵刻度方法。参见2015年12月《天然气地球科学》期刊中，在《核磁共振T2谱转换伪毛管压力曲线的矩阵方法》一文中，研究人员基于线性转换的思路，提出了从整体上对孔隙半径与喉道半径之间进行转换的矩阵方法。
综合以上四种方法，发现T2谱中提取的孔隙半径与毛管压力曲线中提取的吼道半径之间并不是简单的一种刻度关系就可以来描述的。T2分布形态变化反映着孔隙的变化，当T2分布呈单峰时，并不代表大孔隙没有，只能说小孔和微孔隙数量占优，因此第一种、第二种和第四种方法所提及的用单一的刻度关系是片面的。当T2分布呈双峰时，大、中、小孔隙均发育，均质性较好时，两者之间会出现多段不同的刻度拟合关系，这种分段的依据实际是反映孔隙变化的节点，因此第二种方法所提的两段的描述就显得太笼统。另外，利用两波峰之间的波谷处作为大孔和小孔分界点不太精确，均质性储层这样选值没有问题，但是孔隙结构变化比较大的储层，这样选值容易造成分段不精确，从而对构建出的毛管压力曲线产生误差。第三种方法与第二种方法同样根据T2谱的形态来确定分几段拟合，过于理想化，另外根据岩石孔隙度以及渗透率去拟合转换系数的方法，在岩心资料中这样拟合没有问题，但是在实际地层中却存在问题，因为实际地层中孔渗是未知参数，需要计算获得，在孔渗较好的情况下，孔渗容易求准，构建出的毛管压力曲线误差相对小，孔渗差的情况下，孔渗不容易求准，构建出的毛管压力曲线误差大。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中拟合伪毛管压力曲线方法存在的不足，提供一种利用核磁共振信息构建岩心毛管压力曲线的方法，可以提高构建毛管压力曲线的精度，获得准确的孔隙结构参数。
为解决以上技术问题，本发明的一种利用核磁共振信息构建岩心毛管压力曲线的方法，依次包括如下步骤：⑴在某地区有代表性的岩心上钻取多个岩样，并且对所有岩样进行洗油洗盐处理；⑵将各岩样分别切割成两段，每段长度分别不低于20mm，一段用于核磁共振实验测量，另一段用于毛管压力曲线的测量；⑶利用核磁共振实验仪器，对岩样进行孔隙度测量，并反演得到核磁共振实验T2谱，计算得到渗透率；⑷将与步骤⑶来自同一岩样的另一岩样段进行压汞实验，得到毛管压力曲线；⑸对步骤⑶的核磁共振实验T2谱进行分析，建立该岩样的毛管压力Pc与1/T2的关系图，从图中确定两者之间的关系在该岩样中具体可分成两段还是三段，读取该样品的分段点所对应的1/T2值，将各分段点分别定义为大孔喉的结束点或小孔喉的开始点；⑹其余岩样也重复步骤⑶至步骤⑸，归纳出毛管压力Pc与1/T2的关系呈两段拟合关系的岩样和呈三段拟合关系的岩样；⑺将各岩样的毛管压力曲线放在同一个坐标系下的交会图中，按形态将所有毛管压力曲线划分为几种类型，并从每块岩样的毛管压力曲线中提取喉直径均值来表征这几种类型的划分；⑻归纳出毛管压力Pc与1/T2的关系呈两段拟合关系的岩样和呈三段拟合关系的岩样，所分别对应的喉直径均值的分布区间，进而建立每一类每一段的毛管压力Pc与1/T2的通用拟合关系式一；⑼从每块岩样的核磁共振实验T2谱中提取T2几何均值，建立岩样的T2几何均值与喉直径均值之间的通用拟合关系式二，以及岩样的T2几何均值与分段点1/T2之间的通用拟合关系式三；⑽针对同一地区岩心中只测了核磁共振实验T2谱的岩样，按步骤⑻和步骤⑼得到的通用拟合关系式计算出对应的毛管压力Pc，绘制出该岩样的毛管压力曲线。
相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：从单块岩样核磁共振T2谱与毛管压力曲线之间的对应信息入手，再到地区所有实验样品结果的规律性总结，寻求分段分类的方法，旨在提高构建毛管压力曲线的精度，为最终实现通过NMR测井技术获得全井段的伪毛管压力曲线进行储层连续定量评价孔隙结构的目的奠定基础。本发明在对单块岩样核磁共振T2谱与毛管压力曲线之间的规律性总结中发现，单块岩样Pc与1/T2的关系并非是现有参考文献中提及的呈一段拟合关系或呈两段拟合关系，而是呈两段拟合关系或呈三段拟合关系。本发明在对任意岩样判断Pc与1/T2呈几段拟合关系时，认为现有文献提及的从核磁共振T2谱的单峰或者双峰形态上找寻对应关系的做法是不可靠的，而应从单块岩样核磁共振T2谱与毛管压力曲线之间的对应信息入手，找寻Pc与1/T2呈几段拟合关系的控制参数。本发明在计算分段点对应的1/T2时，通过T2几何均值求出分段点对应的1/T2，比现有文献中提出的以核磁共振T2谱双峰之间的波谷处作为分段点对应的1/T2，准确性得到了大幅度的提高。
作为本发明的优选方案，本发明还包括步骤⑾：根据步骤⑽得到的该岩样毛管压力曲线获取该岩样的孔喉半径分布，并计算最大孔喉半径、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。获得的孔隙结构参数既方便又准确。
作为本发明的进一步优选方案，所述步骤⑶具体包括如下子步骤：﹙3.1﹚使用于核磁共振实验测量的岩样段达到100%水饱和，对其进行核磁共振实验测量，确定总孔隙体积，结合岩样段的体积，计算得到该岩样段的孔隙度ψ；﹙3.2﹚对该岩样段进行离心排替水使其达到束缚水状态，再次进行核磁共振实验测量，回波间隔时间为0.35ms，用衰减反演处理原始核磁共振衰减曲线，获得该岩样段的核磁共振实验T2谱，T2为横向驰豫时间，单位为ms；﹙3.3﹚采用Coates-cutoff模型计算得到该岩样的渗透率K。通过核磁共振实验获得的孔隙度、渗透率参数能够更加有效地反映物性不同对核磁共振T2谱形态的影响。
作为本发明的进一步优选方案，所述步骤⑷具体包括如下子步骤：﹙4.1﹚将岩样烘干后，置于压汞仪的岩样承压室内并密闭抽真空；﹙4.2﹚将汞从某一较低的恒定压力开始压入该岩样段的孔隙中，记录下每一恒定压力下进入岩样的汞体积，汞的挤入压力即相当于岩样的毛管压力Pc，单位为MPa；﹙4.3﹚依次升高汞的挤入压力，重复上述测量过程，直至达到设定的最高注汞压力为止；﹙4.4﹚由相应的汞注入体积可以计算出该岩样段的汞饱和度，从而得到该岩样段的毛管压力曲线。采用压汞法获得毛管压力曲线，既方便又可节约实验周期。
作为本发明的进一步优选方案，步骤⑸具体包括如下子步骤：﹙5.1﹚将该岩样的纵坐标孔隙度分量按横向驰豫时间T2从最大值向最小值进行反向累加，得到反向累积孔隙度分量曲线，再除以该岩样的孔隙度，得到将反向累积的孔隙度分量转化成近似汞饱和度分量，从而得到一条物理意义和形态上与毛管压力曲线相似的T2谱累积曲线；﹙5.2﹚从T2谱累积曲线中，找到与步骤⑷的毛管压力曲线中汞饱和度等同的数值所对应的1/T2；﹙5.3﹚建立该岩样的毛管压力Pc与1/T2的关系图，从图中确定两者之间的关系在该岩样中具体可分成两段还是三段，并读取该样品的分段点所对应的1/T2值。采用按横向驰豫时间T2从最大值向最小值进行孔隙度分量反向累加，就是将大孔向小孔进行反向累加，这与毛管压力曲线所反映的大孔喉到小孔喉毛管压力的变化相一致，便于从单块核磁共振T2谱与毛管压力曲线之间的对应信息入手，进行规律总结。
作为本发明的进一步优选方案，所述步骤﹙5.2﹚中，如果从T2谱累积曲线中不能直接找到与步骤⑷的毛管压力曲线中汞饱和度等同的数值，则从相邻汞饱和度的上下区间内做线性插值。通过线性插值得到对应的数据点，既方便快捷又可靠准确。
作为本发明的进一步优选方案，所述步骤⑽具体包括如下子步骤：﹙10.1﹚从核磁共振实验T2谱中提取T2几何均值，按步骤⑼的通用拟合关系式二计算得到喉直径均值，确定该岩样的毛管压力Pc与1/T2的关系呈两段拟合关系还是呈三段拟合关系；﹙10.2﹚通过T2几何均值按步骤⑼的通用拟合关系式三计算得到分段点对应的1/T2；﹙10.3﹚利用步骤⑻的通用拟合关系式一，按不同段分别计算出毛管压力Pc，作为毛管压力曲线的纵坐标；﹙10.4﹚将该岩样核磁共振实验T2谱的孔隙度分量转化成近似汞饱和度，作为毛管压力曲线的横坐标，绘制出该岩样的毛管压力曲线。通过对单块岩样核磁共振T2谱与毛管压力曲线之间的对应关系的规律总结，将得到的规律应用于同一地区岩心中只测了核磁共振实验T2谱的岩样。通过核磁共振实验T2谱提取T2几何均值，拟合得到喉直径均值，用于判断任意岩样Pc与1/T2呈两段拟合关系还是三段拟合关系，比现有文献中提及用核磁共振T2谱的单峰和双峰形态来判断的方法，准确性得到了大幅度的提高。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本发明。
图1是国内苏北盆地金湖凹陷某砂岩储集层41号样品的核磁共振T2谱示意图。
图2是国内苏北盆地金湖凹陷某砂岩储集层46号样品的核磁共振T2谱示意图。
图3是国内苏北盆地金湖凹陷某砂岩储集层41号样品的毛管压力曲线示意图。
图4是国内苏北盆地金湖凹陷某砂岩储集层46号样品的毛管压力曲线示意图。
图5是国内苏北盆地金湖凹陷某砂岩储集层41号样品的Pc与1/T2的转化关系示意图。
图6是国内苏北盆地金湖凹陷某砂岩储集层46号样品的Pc与1/T2的两段转化关系示意图。
图7是国内苏北盆地金湖凹陷某砂岩储集层46号样品的Pc与1/T2的三段转化关系示意图。
图8是国内苏北盆地金湖凹陷某砂岩储集层46号样品Pc与1/T2两段式转换关系和三段式转换关系分别构建的毛管压力曲线与实测的毛管压力曲线比较的示意图。
图9是国内苏北盆地金湖凹陷某砂岩储集层41号和48号样品的毛管压力曲线示意图。
图10是国内苏北盆地金湖凹陷某砂岩储集层48号样品的Pc与1/T2的三段转化关系示意图。
图11是国内苏北盆地金湖凹陷某砂岩储集层T2几何均值与1/T2的关系示意图。
图12是国内苏北盆地金湖凹陷某砂岩储集层毛管压力曲线形态法分类结果示意图。
图13是国内苏北盆地金湖凹陷某砂岩储集层T2几何时均值与喉直径均值的交会图。
图14是国内苏北盆地金湖凹陷某砂岩储集层22号样品实测的毛管压力曲线与构建的毛管压力曲线的比较的示意图。
图15是国内苏北盆地金湖凹陷某砂岩储集层57号样品实测的毛管压力曲线与构建的毛管压力曲线的比较的示意图。
图16是国内苏北盆地金湖凹陷某砂岩储集层喉直径均值计算值与实验室分析的结果的交会图。
具体实施方式
下面以我国苏北盆地金湖凹陷某砂岩储集层岩样为例，来说明本发明的技术方案，并非用以限制本发明。
本发明利用核磁共振信息构建岩心毛管压力曲线的方法，依次包括如下步骤：
⑴在苏北盆地金湖凹陷某砂岩有代表性的岩心上钻取多个直径为25.4mm，长度为45mm~65mm的岩样，并且对所有岩样进行洗油洗盐处理；要求符合SY/T 5336-1996中的岩心常规分析方法标准。
⑵将各岩样分别切割成两段，且两段的两端分别磨平，磨平后的每段长度分别不低于20mm，一段用于核磁共振实验测量，另一段用于毛管压力曲线的测量。
⑶利用核磁共振实验仪器，按照SY/T 6490-2000中的标准对岩样进行孔隙度测量，并反演得到核磁共振实验T2谱，计算得到渗透率。其中得到的41号样品的核磁共振T2谱示意图如图1所示，对应41号样品孔隙度为8.9%，渗透率为0.02×10-3μm2，46号样品的核磁共振T2谱示意图如图2所示，对应46号样品孔隙度为15.3%，渗透率为21.5×10-3μm2，可以看出两块样品对应物性不同时，T2谱形态有明显差异，41号样品物性较差，T2谱形态呈现单峰特征，46号样品物性较号，T2谱形态呈现双峰特征。
步骤⑶具体包括如下子步骤：﹙3.1﹚使用于核磁共振实验测量的岩样段达到100%水饱和，对其进行核磁共振实验测量，确定总孔隙体积，结合岩样段的体积，计算得到该岩样段的孔隙度ψ；﹙3.2﹚对该岩样段进行离心排替水使其达到束缚水状态，再次进行核磁共振实验测量，回波间隔时间为0.35ms，用衰减反演处理原始核磁共振衰减曲线，获得该岩样段的核磁共振实验T2谱，T2为横向驰豫时间，单位为ms；﹙3.3﹚采用Coates-cutoff模型计算得到该岩样的渗透率K。
⑷将与步骤⑶来自同一岩样的另一岩样段，按照SY/T/5346-2005中的标准进行压汞实验，得到毛管压力曲线。
步骤⑷具体包括如下子步骤：﹙4.1﹚将岩样烘干后，置于压汞仪的岩样承压室内并密闭抽真空；﹙4.2﹚将汞从某一较低的恒定压力开始压入该岩样段的孔隙中，记录下每一恒定压力下进入岩样的汞体积，汞的挤入压力即相当于岩样的毛管压力Pc，单位为MPa；﹙4.3﹚依次升高汞的挤入压力，重复上述测量过程，直至达到设定的最高注汞压力为止；﹙4.4﹚由相应的汞注入体积可以计算出该岩样段的汞饱和度，从而得到该岩样段的毛管压力曲线。
其中41号样品的毛管压力曲线示意图如图3所示，对应41号样品孔隙度为8.9%，渗透率为0.02×10-3μm2，46号样品的毛管压力曲线示意图如图4所示，对应46号样品孔隙度为15.3%，渗透率为21.5×10-3μm2，可以看出物性不同，毛管压力曲线形态也有所不同，41号样品物性较差，毛管压力曲线整体偏向交会图右上角，且对应最大汞饱和度较低，反映孔隙结构较差，样品内进汞量较少，46号样品物性较好，毛管压力曲线整体在交会图中部，且对应最大汞饱和度较大，反映孔隙结构较好，样品内进汞量较多。
⑸对步骤⑶的核磁共振实验T2谱进行分析，建立该岩样的毛管压力Pc与1/T2的关系图，从图中确定两者之间的关系在该岩样中具体可分成两段还是三段，读取该样品的分段点所对应的1/T2值，将各分段点分别定义为大孔喉的结束点或小孔喉的开始点。
步骤⑸具体包括如下子步骤：﹙5.1﹚将该岩样的纵坐标孔隙度分量按横向驰豫时间T2从最大值向最小值进行反向累加，得到反向累积孔隙度分量曲线，再除以该岩样的孔隙度，得到将反向累积的孔隙度分量转化成近似汞饱和度分量，从而得到一条物理意义和形态上与毛管压力曲线相似的T2谱累积曲线。
﹙5.2﹚从T2谱累积曲线中，找到与步骤⑷的毛管压力曲线中汞饱和度等同的数值所对应的1/T2；如果从T2谱累积曲线中不能直接找到与步骤⑷的毛管压力曲线中汞饱和度等同的数值，则从相邻汞饱和度的上下区间内做线性插值；
﹙5.3﹚建立该岩样的毛管压力Pc与1/T2的关系图，从图中确定两者之间的关系在该岩样中具体可分成两段还是三段，并读取该样品的分段点所对应的1/T2值。
其中41号样品的Pc与1/T2的转化关系示意图如图5所示，呈现明显的两段拟合关系；而46号样品的Pc与1/T2的两段转化关系示意图如图6所示，两段拟合关系不能很好地描述整个过程，经过加密插值处理后，46号样品Pc与1/T2的拟合关系呈现三段如图7所示，将46号样品Pc与1/T2两段式转换关系和三段式转换关系分别构建的毛管压力曲线与实测的毛管压力曲线比较的示意图如图8所示，说明了46号样品Pc与1/T2呈三段式比两段式更能描绘整个过程。41号和48号样品的毛管压力曲线示意图如图9所示，毛管压力曲线整体越偏向交会图右上角，Pc与1/T2关系越呈两段，毛管压力曲线整体越偏向交会图中间，Pc与1/T2关系越呈三段，48号样品的Pc与1/T2的三段转化关系示意图如图10所示，正好与图9毛管压力曲线的变化特征相一致，而1/T2正好对应孔喉的大小，1/T2越小，孔喉越大，1/T2越大，孔喉越小，如图10中两个分段点，根据对整个毛管压力曲线变化的描述，A点对应的1/T2可定义为大孔喉的结束点，B点对应的1/T2可定义为小孔喉的开始点。
⑹其余岩样也重复步骤⑶至步骤⑸，归纳出毛管压力Pc与1/T2的关系呈两段拟合关系的岩样和呈三段拟合关系的岩样。
⑺按照2004年石油工业出版社出版的《油层物理学》（出版号ISBN 978-7-5021-4678-8，作者杨胜来等）中第209页-第233页的方法，将各岩样的毛管压力曲线放在同一个坐标系下的交会图中，按形态将所有毛管压力曲线划分为几种类型，并从每块岩样的毛管压力曲线中提取喉直径均值来表征这几种类型的划分。
实例地区储集层毛管压力曲线形态法分类结果示意图如图11所示，可划分为五类，划分的依据主要是基于两点，一是相对每条毛管压力曲线中存在平坦段（可定义为从最大孔喉半径处进入其它孔喉中相对平稳段），以及平坦段是是位于交会图中位置偏上或偏下而划分类型；二是相对每条毛管压力曲线中没有平坦段的时候，整段毛管压力曲线趋向性特征而划分类型。
⑻归纳出毛管压力Pc与1/T2的关系呈两段拟合关系的岩样和呈三段拟合关系的岩样，所分别对应的喉直径均值的分布区间，进而建立每一类每一段的毛管压力Pc与1/T2的通用拟合关系式一。
⑼从每块岩样的核磁共振实验T2谱中提取T2几何均值，建立岩样的T2几何均值与喉直径均值之间的通用拟合关系式二，如图12所示；以及岩样的T2几何均值与分段点1/T2之间的通用拟合关系式三，如图13所示。
⑽针对同一地区岩心中只测了核磁共振实验T2谱的岩样，按步骤⑻和步骤⑼得到的通用拟合关系式计算出对应的毛管压力Pc，绘制出该岩样的毛管压力曲线。
步骤⑽具体包括如下子步骤：﹙10.1﹚从核磁共振实验T2谱中提取T2几何均值，按步骤⑼的通用拟合关系式二计算得到喉直径均值，确定该岩样的毛管压力Pc与1/T2的关系呈两段拟合关系还是呈三段拟合关系；
﹙10.2﹚通过T2几何均值按步骤⑼的通用拟合关系式三计算得到分段点对应的1/T2；
﹙10.3﹚利用步骤⑻的通用拟合关系式一，按不同段分别计算出毛管压力Pc，作为毛管压力曲线的纵坐标；
﹙10.4﹚将该岩样核磁共振实验T2谱的孔隙度分量转化成近似汞饱和度，作为毛管压力曲线的横坐标，绘制出该岩样的毛管压力曲线。
22号样品实测的毛管压力曲线与构建的毛管压力曲线的比较的示意图如图14所示，57号样品实测的毛管压力曲线与构建的毛管压力曲线的比较的示意图如图15所示，22号样品和57号样品没有参与方法建模，是用来检验方法准确性的，从图上可以看出，构建结果与实测毛管压力曲线非常接近，说明本发明能够准确表征实施例地区的毛管压力曲线特征。
⑾按照2004年石油工业出版社出版的《油层物理学》（出版号ISBN 978-7-5021-4678-8，作者杨胜来等）中第209页-第233页的方法，根据步骤⑽得到的该岩样毛管压力曲线获取该岩样的孔喉半径分布，并计算最大孔喉半径、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。检验的6块样品喉直径均值计算值与实验室分析的结果的交会图如图15所示，可以看出喉直径均值计算值与实验室分析的结果大部分在对角线45°线上，说明本发明能够准确计算出喉直径均值，进而对储层的孔隙特征进行评价。
参见图1所示是41号样品核磁共振实验测量示意图，其中，横坐标为横向驰豫时间，单位为ms；纵坐标为孔隙度分量，单位为%。41号样品孔隙度为8.9%，渗透率为0.02×10-3μm2，核磁共振实验T2谱测量结果为单峰，表现为孔隙结构较差，与孔渗测量结果相一致。
参见图2所示是46号样品核磁共振实验测量示意图，其中，横坐标为横向驰豫时间，单位为ms；纵坐标为孔隙度分量，单位为%。46号样品孔隙度为15.3%，渗透率为21.5×10-3μm2，核磁共振实验T2谱测量结果为双峰，表现为孔隙结构较好，与孔渗测量结果相一致。
参见图3所示是41号样品毛管压力曲线测量示意图，其中，横坐标为汞饱和度，单位为%；纵坐标为毛管压力，单位为MPa。41号样品的毛管压力曲线整体偏向交会图右上角，说明需要很大的进汞压力才能使一定量的汞进入孔隙中，当进汞压力达到20MPa以上，难以使再多的汞进入孔隙中，这时孔隙中的汞饱和度在40%左右，说明孔隙结构很差，小孔、微孔隙发育。
参见图4所示是46号样品毛管压力曲线测量示意图，其中，横坐标为汞饱和度，单位为%；纵坐标为毛管压力，单位为MPa。46号样品的毛管压力曲线整体在交会图中部，随着进汞压力的增大，对于孔隙结构较好的样品，进汞量增多，对应汞饱和度较高。
参见图5所示是41号样品Pc与1/T2的转化关系示意图。其中，横坐标为横向驰豫时间的倒数，单位为1/ms；纵坐标为毛管压力，单位为MPa。41号样品参见图1在100%饱含水的核磁共振实验T2谱中对应为单峰，Pc与1/T2的关系呈幂指数，与现有文献中所提及关系应为非线性幂函数转换刻度相一致，但是转换关系为两段，与现有文献中认为核磁共振实验T2谱单峰特征为一段式有所不同。其中，分段点对应的1/T2为0.162，当该样品1/T2≥0.162时，标志着随着压力的升高，汞开始向小孔喉推进。
参见图6所示是46号样品Pc与1/T2的两段拟合关系示意图。其中，横坐标为横向驰豫时间的倒数，单位为1/ms；纵坐标为毛管压力，单位为MPa。46号样品相比41号样品，物性较好，孔隙度为15.3%，渗透率为21.5×10-3μm2，参见图3在100%饱含水的核磁共振实验T2谱中对应为双峰。显然在图6中Pc与1/T2的转化关系中，何雨丹等人的观点Pc与1/T2分两段建立幂指数关系明显不合适，在1/T2<0.100时，Pc与1/T2的数据点更倾向于再细分为两段。因此，在46号样品对应的毛管压力曲线中，对应1/T2<0.100时，重新对Pc与进汞饱和度作线性插值。
参见图7所示是46号样品Pc与1/T2的三段拟合关系示意图。其中，横坐标为横向驰豫时间的倒数，单位为1/ms；纵坐标为毛管压力，单位为MPa。经过处理后46号样品Pc与1/T2的拟合关系呈现三段，比图6两段式更能描绘Pc与1/T2关系的整个过程。其中，该样品共有两个分段点，分别对应1/T2数值为0.006和0.127，当1/T2≤0.006时，标志着刚开始随着压力的升高，汞首先进入大孔喉中，Pc与1/T2关系呈线性关系，当0.006＜1/T2＜0.127时，随着压力的升高(0.1MPa＜PC＜1MPa)，汞进入中等孔喉中，Pc与1/T2关系呈幂指数关系，当1/T2≥0.127时，标志着随着压力的升高，汞开始向小孔喉推进，Pc与1/T2关系呈幂指数关系。
参见图8所示是46号样品Pc与1/T2两段式拟合关系和三段式拟合关系分别构建的毛管压力曲线与实测的毛管压力曲线比较的示意图。其中，横坐标为汞饱和度，单位为%；纵坐标为毛管压力，单位为MPa。整体上分三段构建的结果跟实测的毛管压力曲线更符合，明显优于分两段构建的毛管压力曲线。
从所有的实验岩样中可以发现，本地区研究对象单块岩样的Pc与1/T2的拟合关系只有两段式和三段式，不存在一段式的转换关系。对于什么情况下对应Pc与1/T2的拟合关系呈两段式还是三段式，需要从毛管压力曲线上找寻区分关系。
从毛管压力曲线上来看，对于孔隙结构较好的时候，整段毛管压力曲线在交会图中的位置偏下，参见图9中的48号样品，在整个进汞过程中呈现三段变化特征，第一段是当汞进入岩心的初始阶段，随着毛管压力的升高，汞进入大孔喉中；第二段是毛管压力曲线的中间平缓段，表明汞在该压力区间逐渐占据中等孔喉中，在这过程中汞饱和度增大很快而相应的毛管压力变化则不大；第三段是毛管压力曲线最后的陡翘段，表明汞逐渐向小孔喉推进，毛管压力急剧升高，而进汞量相对较少。参见图10中48号样品的Pc与1/T2的三段式拟合关系可以看出，正好与毛管压力曲线的变化特征相一致，而1/T2正好对应孔喉的大小，1/T2越小，孔喉越大，1/T2越大，孔喉越小。因此，对于孔隙结构越好的样品，Pc与1/T2越呈现三段式拟合关系，其中参见图10中两个分段点，根据对整个毛管压力曲线变化的描述，A点对应的1/T2可定义为大孔喉的结束点，B点对应的1/T2可定义为小孔喉的开始点。
同样，对于孔隙结构较差的时候，整段毛管压力曲线在交会图中的位置偏上，参见图9中的41号样品，在整个进汞过程中呈现两段变化特征，第一段是当汞进入岩心的初始阶段，随着毛管压力的升高，汞进入孔喉中，在这过程中由于大孔喉和中等孔喉所占比重较少，因此增加毛管压力值，进汞量也很少；第二段是毛管压力曲线的陡翘段，随着毛管压力升高，汞逐渐向小孔喉推进，汞溶液已不能把这些小孔喉中的水驱替出来，因而再增加毛管压力，汞饱和度不再变化。这与图5中41号样品Pc与1/T2的关系呈两段式拟合关系相一致，因此对于孔隙结构越差的样品，Pc与1/T2的关系越呈两段式拟合关系，图5中两段的交点可定义为小孔喉的开始点。
参见图11所示是国内苏北盆地金湖凹陷某地区砂岩储集层毛管压力曲线形态法分类结果示意图。划分的依据主要是基于两点，一是相对每条毛管压力曲线中存在平坦段（可定义为从最大孔喉半径处进入其它孔喉中相对平稳段），以及平坦段是是位于交会图中位置偏上或偏下而划分类型；二是相对每条毛管压力曲线中没有平坦段的时候，整段毛管压力曲线趋向性特征而划分类型。利用毛管压力曲线形态法划分出的5类，由于样品较多，图中每种类型只选择了几条代表性的毛管压力曲线进行展示。
参见表1是国内苏北盆地金湖凹陷某地区砂岩储集层部分样品毛管压力曲线形态法分类对应孔隙度、渗透率、喉直径均值、T2谱形态以及Pc与1/T2的拟合关系呈现几段统计表。
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE002
从表1中可以看出（只选取了对应同一块样品既测量了核磁共振实验T2谱又测量了毛管压力曲线的部分样品），依据毛管压力曲线所划分的五类跟Pc与1/T2的拟合关系来看，明显存在对应关系，其中Ⅰ类和Ⅱ类的Pc与1/T2的拟合关系都为两段式，而Ⅲ类、Ⅳ类和Ⅴ类的Pc与1/T2的拟合关系为三段式。
其次，从研究地区的核磁共振实验T2谱的形态上来看，为单峰和双峰两种结构。从表1中可以看出，核磁共振实验T2谱的形态跟Pc与1/T2的拟合关系不如毛管压力曲线形态对应关系好，核磁共振实验T2谱单峰形态不一定对应的都是Pc与1/T2的拟合关系为两段式的情况，也可能三段式，同样，核磁共振实验T2谱双峰形态也不一定是对应的是Pc与1/T2的拟合关系为三段式的情况，因此核磁共振实验T2谱的形态对于区分Pc与1/T2的拟合关系是否为两段式或三段式不敏感。
最后，从比较两种方法的效果来看，虽然毛管压力曲线形态法对于Pc与1/T2的转化关系是两段式还是三段式最为敏感，但是毛管压力曲线是最终要构建出的结果，从毛管压力曲线中提取的各种参数中发现，喉直径均值能够划分毛管压力曲线的五种类型（参见表1）。按照实施例划分的五类，在每一类中每一段中将所有的样品点拟合出Pc与1/T2的通用拟合关系式，这样就可以更好地构建出更加精准的毛管压力曲线。基于核磁共振实验T2谱分类分段建立整个地区的毛管压力曲线的模型，如下：
对于Ⅰ类（喉直径均值小于0.2μm）和Ⅱ类（喉直径均值大于0.2μm且小于0.3μm），Pc与1/T 2 的转化关系都为两段式，分段形式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
对于Ⅲ类（喉直径均值大于0.3μm且小于0.9μm）、Ⅳ类（喉直径均值大于0.9μm且小于2μm）和Ⅴ类（喉直径均值大于2μm），Pc与1/T 2 的转化关系都为三段式，分段形式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
既然喉直径均值是一个反映孔隙结构的参数，而核磁共振实验T2谱也可以反映这一点，换而言之，两者就可以建立相应的关系，从而解决区分Pc与1/T2的关系是呈两段拟合还是呈三段拟合的分类问题。
从核磁共振实验T 2 谱中提取的T 2 几何均值，计算方法为：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
参见图12所示是T 2 几何均值与喉直径均值的交会图。两者呈现两种关系，当综合物性指数
Figure DEST_PATH_IMAGE010
大于0.25时，孔隙结构相对较好，T 2 几何时均值与喉直径均值呈线性关系，当综合物性指数
Figure 637631DEST_PATH_IMAGE010
小于0.25时，孔隙结构相对较差，T 2 几何均值与喉直径均值呈二次函数关系。
解决了区分Pc与1/T2的关系是呈两段拟合还是呈三段拟合的分类问题，下一步就是确定在哪个分段点1/T2处选取合适的Pc与1/T2的关系，从而构建出精度较高的毛管压力曲线。
参见图13所示是国内苏北盆地金湖凹陷某地区砂岩储集层所有样品T2几何均值与1/T2的关系示意图。其中，横坐标为T2几何均值，单位为ms；纵坐标为横向驰豫时间的倒数，单位为1/ms。既然分段点反映的是孔喉变化，那么从核磁共振实验T2谱中提取的T2几何均值也可以表征这种变化，两者就可以建立相关关系，分别建立了T2几何均值与大孔喉的结束点1/T2和小孔喉的开始点1/T2的关系。
最后根据提供的任意岩样核磁共振实验T2谱，绘制出该岩样的毛管压力曲线。先从给出的岩样核磁共振实验T2谱中提取T2几何均值，再利用T2几何均值计算出喉直径均值，确定该块岩样Pc与1/T2的关系呈两段拟合关系还是呈三段拟合关系，再通过T2几何均值计算出分段点对应的1/T2，然后利用该岩样核磁共振实验T2谱对应的1/T2，按不同类不同段Pc与1/T2的通用关系式计算出对应的毛管压力Pc，作为纵坐标，最后将该岩样核磁共振实验T2谱的孔隙度分量转化成近似汞饱和度，作为毛管压力曲线的横坐标，绘制出该岩样的毛管压力曲线。
利用以上的方法对国内苏北盆地金湖凹陷某地区砂岩储集层6块未参与建模分析的样品做了效果检验。参见图14所示是22号样品实测的毛管压力曲线与构建的毛管压力曲线的比较的示意图。参见图15所示是57号样品实测的毛管压力曲线与构建的毛管压力曲线的比较的示意图。构建的毛管压力曲线与实测的毛管压力曲线基本上相一致，说明利用核磁共振实验T2谱分类分段建立的毛管压力曲线的模型完全能够表征实施例地区的毛管压力曲线特征。
利用构建的毛管压力曲线获取孔喉半径分布，并计算最大孔喉半径、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，用于定量评价储层孔隙结构。
另外，还对孔隙结构计算参数也做了效果分析，表2是实验得到的孔隙结构参数与计算出的孔隙结构参数之间的比较，计算值都非常接近实验值，参见图15所示是喉直径均值计算值与实验室分析的结果的交会图。喉直径均值计算值与实验室分析的结果大部分在对角线45°线上，说明本发明能够准确计算出喉直径均值，进而对储层的孔隙特征进行评价。
表2
Figure DEST_PATH_IMAGE012
。

Claims (6)

1.一种利用核磁共振信息构建岩心毛管压力曲线的方法，其特征在于：依次包括如下步骤：⑴在某地区有代表性的岩心上钻取多个岩样，并且对所有岩样进行洗油洗盐处理；⑵将各岩样分别切割成两段，每段长度分别不低于20mm，一段用于核磁共振实验测量，另一段用于毛管压力曲线的测量；⑶利用核磁共振实验仪器，对岩样进行孔隙度测量，并反演得到核磁共振实验T2谱，计算得到渗透率；⑷将与步骤⑶来自同一岩样的另一岩样段进行压汞实验，得到毛管压力曲线；⑸对步骤⑶的核磁共振实验T2谱进行分析，建立该岩样的毛管压力Pc与1/T2的关系图，从图中确定两者之间的关系在该岩样中具体可分成两段还是三段，读取该岩样的分段点所对应的1/T2值，将各分段点分别定义为大孔喉的结束点或小孔喉的开始点；⑹其余岩样也重复步骤⑶至步骤⑸，归纳出毛管压力Pc与1/T2的关系呈两段拟合关系的岩样和呈三段拟合关系的岩样；⑺将各岩样的毛管压力曲线放在同一个坐标系下的交会图中，按形态将所有毛管压力曲线划分为几种类型，并从每块岩样的毛管压力曲线中提取喉直径均值来表征这几种类型的划分；⑻归纳出毛管压力Pc与1/T2的关系呈两段拟合关系的岩样和呈三段拟合关系的岩样，所分别对应的喉直径均值的分布区间，进而建立每一类每一段的毛管压力Pc与1/T2的通用拟合关系式一；⑼从每块岩样的核磁共振实验T2谱中提取T2几何均值，建立岩样的T2几何均值与喉直径均值之间的通用拟合关系式二，以及岩样的T2几何均值与分段点1/T2之间的通用拟合关系式三；⑽针对同一地区岩心中只测了核磁共振实验T2谱的岩样，从核磁共振实验T2谱中提取T2几何均值，按步骤⑼的通用拟合关系式二计算得到喉直径均值，确定该岩样的毛管压力Pc与1/T2的关系呈两段拟合关系还是呈三段拟合关系；通过T2几何均值按步骤⑼的通用拟合关系式三计算得到分段点对应的1/T2；利用步骤⑻的通用拟合关系式一，按不同段分别计算出毛管压力Pc，作为毛管压力曲线的纵坐标；将该岩样核磁共振实验T2谱的孔隙度分量转化成近似汞饱和度，作为毛管压力曲线的横坐标，绘制出该岩样的毛管压力曲线。
2.根据权利要求1所述的利用核磁共振信息构建岩心毛管压力曲线的方法，其特征在于，还包括步骤⑾：根据步骤⑽得到的该岩样毛管压力曲线获取该岩样的孔喉半径分布，并计算最大孔喉半径、中值半径、中值压力、排驱压力、均值系数和分选系数。
3.根据权利要求1所述的利用核磁共振信息构建岩心毛管压力曲线的方法，其特征在于，所述步骤⑶具体包括如下子步骤：﹙3.1﹚使用于核磁共振实验测量的岩样段达到100％水饱和，对其进行核磁共振实验测量，确定总孔隙体积，结合岩样段的体积，计算得到该岩样段的孔隙度ψ；﹙3.2﹚对该岩样段进行离心排替水使其达到束缚水状态，再次进行核磁共振实验测量，回波间隔时间为0.35ms，用衰减反演处理原始核磁共振衰减曲线，获得该岩样段的核磁共振实验T2谱，T2为横向驰豫时间，单位为ms；﹙3.3﹚采用Coates-cutoff模型计算得到该岩样的渗透率K。
4.根据权利要求1所述的利用核磁共振信息构建岩心毛管压力曲线的方法，其特征在于，所述步骤⑷具体包括如下子步骤：﹙4.1﹚将岩样烘干后，置于压汞仪的岩样承压室内并密闭抽真空；﹙4.2﹚将汞从某一较低的恒定压力开始压入该岩样段的孔隙中，记录下每一恒定压力下进入岩样的汞体积，汞的挤入压力即相当于岩样的毛管压力Pc，单位为MPa；﹙4.3﹚依次升高汞的挤入压力，记录各挤入压力下进入岩样的汞体积，直至达到设定的最高注汞压力为止；﹙4.4﹚由相应的汞注入体积可以计算出该岩样段的汞饱和度，从而得到该岩样段的毛管压力曲线。
5.根据权利要求1所述的利用核磁共振信息构建岩心毛管压力曲线的方法，其特征在于，步骤⑸具体包括如下子步骤：﹙5.1﹚将该岩样的纵坐标孔隙度分量按横向驰豫时间T2从最大值向最小值进行反向累加，得到反向累积孔隙度分量曲线，再除以该岩样的孔隙度，得到将反向累积的孔隙度分量转化成近似汞饱和度分量，从而得到一条物理意义和形态上与毛管压力曲线相似的T2谱累积曲线；﹙5.2﹚从T2谱累积曲线中，找到与步骤⑷的毛管压力曲线中汞饱和度等同的数值所对应的1/T2；﹙5.3﹚建立该岩样的毛管压力Pc与1/T2的关系图，从图中确定两者之间的关系在该岩样中具体可分成两段还是三段，并读取该岩样的分段点所对应的1/T2值。
6.根据权利要求5所述的利用核磁共振信息构建岩心毛管压力曲线的方法，其特征在于，所述步骤﹙5.2﹚中，如果从T2谱累积曲线中不能直接找到与步骤⑷的毛管压力曲线中汞饱和度等同的数值，则从相邻汞饱和度的上下区间内做线性插值。
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