柴达木盆地涩北地区第四系泥岩型生物气储层孔隙有效性评价

通过低场核磁共振实验分析了柴达木盆地涩北地区第四系泥岩型生物气储层在饱和水状态及渐变烘干温度状态下的T₂谱,明确了孔隙流体的核磁响应特征,以评价孔隙的有效性。研究结果表明： ①核磁共振实验是以饱和水状态T₂谱为基础,采用正态分布函数拟合构建了离心束缚水T₂谱,确定了可动流体和毛管束缚流体T₂截止值,用于划分出流体类型并开展了孔隙有效性评价。②研究区岩样饱和水状态T₂谱谱峰呈左小右大的形态,右峰幅度值远大于左峰,占T₂谱幅度值90%以上;随着烘干温度的升高,T₂谱幅度减小且左移趋势明显;束缚水T₂谱形态近似于正态分布,起始位置与饱和水状态的T₂谱基本重合。③研究区可动流体T₂截止值T_{2 C1}平均为3.3 ms,毛管束缚流体T₂截止值T_{2 C2}平均为1.8 ms;孔隙流体包括可动水、毛管束缚水和黏土束缚水,黏土束缚水T₂小于T_{2 C2},毛管束缚水T₂大于T_{2 C2}且小于T_{2 C1},可动流体T₂大于T_{2 C1};毛管束缚水含量最高,黏土束缚水其次,两者占总孔隙流体的84.43%～95.06%,可动水含量低。④研究区储层有效孔隙占总孔隙的54.99%,主要为毛管束缚孔,黏土束缚孔为无效孔隙;黏土含量越高,有效孔隙度越小。     

基于正态分布拟合的致密砂砾岩储层核磁共振测井可变T2截止值计算方法

T₂截止值是核磁共振测井解释和评价的重要参数之一,现有的T₂截止值确定方法在实际应用中存在诸多不足,给核磁共振测井在复杂储层评价中的应用带来极大挑战。为此,提出一种新的T₂截止值计算方法：首先,根据饱含水状态核磁共振T₂谱的形态差异,将21块实验岩心划分为五种类型,分析每一类岩石饱含水及离心束缚水状态核磁共振T₂谱的形态特征;然后利用正态分布函数拟合离心束缚水或大孔隙可动水核磁共振T₂谱,并使其代替岩心核磁共振实验结果,进而获取可变T₂截止值;在此基础上计算砂砾岩储层的束缚水饱和度和渗透率。该方法的优势是能够直接从饱含水状态核磁共振T₂谱中计算出T₂截止值。实际资料处理结果表明,利用该方法确定的T₂截止值与岩心实验结果之间的绝对误差小于2.0ms,计算的相应束缚水饱和度与岩心实验的束缚水饱和度之间的绝对误差小于5.0%,计算的渗透率与岩心实验结果也具有较好的一致性,能够极大地提高核磁共振测井资料的应用水平。     

三台油田头屯河组疏松砂岩油藏可动流体赋存特征

准噶尔盆地三台油田头屯河组疏松砂岩油藏储集层孔隙结构复杂,非均质性强,流体分布差异大。为确定疏松砂岩油藏储集层可动流体赋存特征,通过测试典型岩心样品离心前后的核磁共振T₂谱,定量评价疏松砂岩油藏储集层的T₂截止值及可动流体饱和度。分析结果表明,头屯河组头二段储集层孔隙类型复杂,喉道细小,连通性差;根据T₂谱计算,油藏的可动流体饱和度为80.42%~82.57%,平均为81.39%;可动流体孔隙度为13.91%~17.98%,平均为15.88%;T₂截止值为1.86~4.64 ms,平均为3.06 ms。可动流体主要来自较大孔隙,束缚流体则主要分布于较小孔隙。疏松砂岩岩心样品的最佳离心力为1.02 MPa,较大孔隙发育程度较差的4号和7号样品,4次离心过程中较大孔隙和较小孔隙的可动流体饱和度差异明显;而较大孔隙发育程度较好的5号样品,离心力的增大能够使整体的可动流体饱和度显著上升,在离心力接近1.02 MPa,即最佳离心力时,不同孔隙对于可动流体参数的贡献几乎没有差异。     

页岩气储层孔隙流体划分及有效孔径计算——以四川盆地龙潭组为例

页岩气储层孔隙结构复杂,孔隙内富存的流体类型多样,按孔隙中流体的流动性,常将孔隙流体划分为可动水、毛管束缚水及黏土束缚水。为明确页岩气储层的孔隙流体的赋存及运移规律,选取四川盆地龙潭组7块含不同有机质及矿物组分的页岩样品,采用低场核磁共振的手段,测量了页岩气储层在变离心力与不同温度烘干状态下的低场核磁共振响应,分析页岩气储层岩心在不同离心力条件下离心以及在烘干过程中孔隙流体的赋存状态,以此对页岩孔隙流体类型进行划分;确定并划分出页岩储层的可动水、毛管束缚水和黏土束缚水的核磁共振T_2截止值。实验结果表明,可动水与毛管束缚水的核磁共振T_2截止值(T_2 c1)分布在0.55～1.00 ms,平均值为0.717 ms;毛管束缚水与黏土束缚水的核磁共振T_2截止值(T_(2c2))分布在0.27～0.53 ms,平均值为0.36 ms。根据核磁共振T_2谱弛豫时间与孔径的关系,确定了毛管束缚水与黏土束缚水的孔径截止值为4.52～5.65 nm,平均值为4.99 nm。该研究成果有利于划分页岩孔隙流体类型并计算其有效孔径下限,以期为页岩气储层的高效开发提供可靠依据。     

渝西地区海相页岩储层孔隙有效性评价

基于页岩储层中毛细管束缚水、黏土束缚水、黏土结合水和干酪根核磁共振响应特征,开展了页岩储层孔隙有效性评价研究。选取渝西地区Z202井、Z201井3 500 m以深页岩样品开展渐变离心与渐变干燥处理后的核磁共振实验,确定了页岩储层中毛细管束缚水、黏土束缚水和基底信号的T₂截止值（T_2cutoff）,分别为0.98~1.08 ms,0.25~0.55 ms,0.12~0.20 ms。3个不同的T_2cutoff逐渐减小,对应的可动水饱和度、毛细管束缚水饱和度和黏土束缚水饱和度分别在29.72%~48.12%、10.25%~20.19%和12.97%~15.68%;200℃干燥后的岩心核磁共振T₁-T₂图谱揭示页岩中存在不连通孔隙;通过定量划分页岩储层孔隙系统,确定了有效孔隙下限的核磁共振T_2cutoff（平均值为0.4 ms）,对应的孔径下限为4.25 nm。据此,建立了识别页岩储层孔隙流体类型、划分页岩储层孔隙系统、评价页岩储层孔隙有效性、确定储层有效孔径下限等系列页岩储层的有效性评价技术和方法。     

核磁共振测井黏土束缚水计算新方法

黏土束缚水是储层测井评价的重要内容之一。采用扩散双电层理论推导出黏土束缚水孔隙度（ϕ_cw）与阳离子交换量之间的理论公式,通过岩心阳离子交换实验测定ϕ_cw。依据核磁共振—阳离子交换联测实验,对比分析了传统3ms黏土束缚水T₂截止值测定ϕ_cw的误差,明确了黏土束缚水T₂截止值与核磁共振不同截止值计算的ϕ_cw之间的变化规律,建立了变黏土束缚水T₂截止值计算模型,从而实现核磁共振测井精细计算ϕ_cw的方法并给出具体计算步骤。应用效果表明,相比传统3ms核磁共振测井计算的ϕ_cw,所提新方法计算结果更合理,与岩心分析结论更匹配,是黏土束缚水评价的一种有效手段。     

页岩油储层D—T2核磁共振解释方法

D—T₂二维核磁共振能够快速、直观地区分不同性质、不同赋存状态的孔隙流体,已成为储层评价的热门技术,但对于页岩油储层,常规储层的D—T₂孔隙流体解释图版并不适用,考虑受限扩散、内部梯度等影响因素的修正图版也难以满足页岩油储层油、水识别的要求。为此,采用理论分析与实验分析相结合的方法,对D—T₂孔喉尺度分辨率、流体含量分辨率、孔隙流体解释图版3个关键要素进行了深入研究。结果表明,D—T₂孔喉尺度分辨率、流体含量分辨率均低于T₂一维核磁共振,难以检测到T₂短于2 ms、含量低于0.2%的流体信号;D—T₂信号位置与流体含量有关,且随着流体含量的递增,具有随机游走特性。2口页岩油井的应用表明,基于流体含量信号响应轨迹的D—T₂流体解释图版能够实现页岩油储层的准确解释。     

特低渗储层微观孔隙结构与可动流体赋存特征——以二连盆地阿尔凹陷腾一下段储层为例

为了明确二连盆地阿尔凹陷腾格尔组腾一下段储层微观孔隙结构和可动流体赋存特征,开展了扫描电镜、铸体薄片、X射线衍射、高压压汞、恒速压汞和核磁共振等实验研究。结果表明：①腾一下段储层微观孔隙结构分为3种类型,不同孔隙结构具有不同的可动流体赋存特征。②Ⅰ类大孔喉结构,孔喉组合主要为粒间孔-孔隙缩小型喉道和粒间孔-缩颈型喉道,喉道半径大,孔喉半径比小,核磁共振T₂谱主要为左低右高双峰型,可动流体饱和度高;Ⅱ类孔隙结构,主要为粒间孔-片状喉道组合与溶蚀孔-片状喉道组合,T₂谱主要为左高右低双峰型,可动流体饱和度中等;Ⅲ类孔隙结构,主要为粒间孔-片状喉道组合、溶蚀孔-片状喉道组合和晶间孔-管束状喉道组合,喉道半径小,T₂谱为左单峰型,可动流体饱和度低。③储层物性、微观孔隙结构、黏土矿物含量对可动流体赋存具有重要影响,其中喉道特征是影响可动流体赋存的最主要因素,喉道半径越大,大喉道越多,可动流体饱和度越高。该研究成果对阿尔凹陷腾一下段储层的高效开发具有指导意义。     

火山岩气藏不同岩性核磁共振实验研究

利用核磁共振技术,并结合离心实验,确定出可动用流体对应的下限离心力为2.76MPa;由毛管力原理,计算出可动用喉道半径下限为0.05μm,确定了火山岩储层可动用下限实验标准。研究结果表明:火山岩储层不同岩性可动流体驰豫时间(T₂)截止值与渗透率的关系与砂岩可动流体T₂截止值的变化规律不同。火山岩岩样的可动流体T₂截止值随渗透率增大而减小,并与裂缝发育程度相关。不同岩性可动流体T₂截止值由大到小依次为流纹岩、熔结凝灰岩、晶屑凝灰岩、角砾熔岩、火山角砾岩。不同岩性火山岩储层岩样的可动流体百分数总体而言随渗透率的增大而增大,束缚水饱和度随渗透率的增大而减小。     

二维核磁共振技术表征页岩所含流体特征的应用——以松辽盆地青山口组富有机质页岩为例

页岩中已被证明含有大量可供开采的油气资源,厘清页岩中异相流体含量及赋存态对页岩油的开发至关重要。二维核磁共振技术能够对页岩中含氕（¹H）化合物进行无损、快速、定量检测。对松辽盆地青山口组一段页岩样品进行抽提前后、自发渗吸以及加热过程中的核磁共振检测,定量评价青一段页岩异相流体含量、赋存状态以及页岩放置时的流体散失。结果表明,在核磁二维谱图上,类固体有机质和轻质烃类主要分布于T₁大于10 ms的上方区域,两者间基本以T₂=0.1 ms为界,分别与有机碳含量TOC及S₁（游离烃）具有良好的线性关系。松辽盆地南部青一段页岩油主要以游离及吸附态赋存,页岩粘土含量越高,吸附态页岩油含量越高,游离态越少。页岩自发渗吸过程中的核磁共振检测结果表明了粘土矿物吸水膨胀作用。在页岩抽真空加热过程中,轻质烃挥发损失的同时水也大量地损失。利用密闭取心样品,结合二维核磁共振技术,可恢复其原始含油饱和度和含水饱和度。     

基于核磁共振实验的火山岩气藏原始含气饱和度分析

为分析X气田低渗透火山岩气藏的含气饱和度,采用核磁共振实验,对5口井50块岩心进行了含气饱和度测试。结果表明,离心实验标定离心力为2.760 MPa时,对应的有效渗流喉道半径下限为0.053μm时,求取的可动流体饱和度与实验结果和生产数据吻合均较好;当离心力大于2.760 MPa,随离心力的继续增加,岩心的束缚水饱和度变化很小;离心力小于2.760 MPa时,可动流体饱和度近似为储集层的原始含气饱和度,该离心力下实验标定的T2(可动流体弛豫时间)值即为目标储集层的T2截止值,可用来直接判断气藏储集层的原始含气饱和度和原始含水饱和度。利用核磁共振T2谱法能够较准确地评价火山岩气藏原始含气饱和度,为相似岩性气藏的含气饱和度测井解释提供了岩石物理理论基础和技术支撑。     

页岩储层渗吸过程中水的微观分布及其气测渗透率动态响应特征

在页岩油气储层水力压裂过程中,压裂液的滤失行为会增加储层的含水饱和度、降低储层渗透率。研究压裂液侵入对储层渗透率的影响,对于页岩油气的高效开发具有重要意义。为此,针对渤海湾盆地沾化凹陷沙河街组三段下亚段灰质页岩和混合质页岩岩相样品,通过自发渗吸实验获得了样品不同含水饱和度行为,利用核磁共振表征水在孔隙中的动态运移,结合覆压渗透率定量表征气测渗透率动态变化。实验结果表明：①在含水饱和度为5%~40%的渗吸过程中,以微孔（核磁共振T₂<1 ms）吸水为主,T₂谱累积信号呈上升趋势,占比逐渐增加,而中孔和大孔的T₂累积信号呈缓慢上升和波动状态且占比逐渐降低。当含水饱和度达到40%时,微孔累积信号占比高达87%以上。②水化改善作用与水锁和水敏损害相互制约,影响渗透率的动态变化,主要分为3种制约状态（水化远大于、大于、小于水锁和水敏）。结合矿物组分和孔隙结构分析发现,在黏土矿物含量为25%~43%的页岩中,渗透率损害率与黏土矿物和石英含量呈正相关,与脆性指数和碳酸盐矿物含量呈负相关性,灰质页岩水化改善作用优于混合质页岩,且大于1 μm孔喉的发育既能促进水化改善作用,又能降低水锁和水敏对孔喉的损害。     

利用核磁共振技术确定有机孔与无机孔孔径分布——以四川盆地涪陵地区志留系龙马溪组页岩气储层为例

页岩有机孔隙具有强烈亲油性,无机孔隙具有强烈亲水性。基于页岩孔隙润湿性差异,利用核磁共振技术（NMR）确定有机孔隙和无机孔隙孔径分布。步骤如下：将页岩岩心分别在饱和油与水条件下进行核磁共振观测,确定有机孔隙和无机孔隙横向弛豫时间（T₂）分布谱,再利用高压汞注入与液氮吸附联测实验,建立T₂时间与孔径大小定量关系（r_d=52T₂）,以此为基础确定有机孔和无机孔孔径分布。将这一方法应用于四川盆地涪陵地区志留系龙马溪组页岩孔隙评价中,页岩有机孔直径集中分布在2～50 nm,峰值为10 nm,少量有机孔直径分布在200～500 nm。无机孔直径分布范围较宽,分布在2.5～500 nm,峰值为50 nm。微裂缝尺寸较大,分布在4～10 μm,峰值为5 μm。应用FIB-SEM识别孔隙类型及其孔径分布,并检验NMR确定的孔径分布,两者具有一致性。核磁共振技术可以进行岩心全直径测量,能较真实地反映地下页岩气储层有机孔与无机孔孔径分布,而且测量成本低,具有良好应用前景。     

页岩基质孔隙水定量表征及微观赋存机制

页岩基质赋水性是影响页岩气富集和运移的重要地质因素之一,但针对基质孔隙内不同状态（吸附与游离）水的定量表征理论和方法尚不成熟、微观赋存机制还不够清楚。基于孔隙内吸附水和游离水两相共存特征,提出了吸附比例方程和液体状态方程两个理论模型,前者可计算饱和页岩基质孔隙内吸附水所占质量比,后者可用于描述饱和页岩中孔隙水赋存状态及评估吸附参数（吸附水的密度和厚度）。进一步结合核磁共振技术,建立了基于核磁共振T₂谱的（非）饱和页岩基质孔隙水定量评价方法,并以四川盆地东南部五峰组-龙马溪组海相页岩为例进行了应用。研究结果显示：①在实验室条件（20℃、常压）下,饱和蒸馏水页岩基质孔隙内吸附水质量比（即吸附比例）为26.8%~62.9%、平均为45.5%;吸附水饱和度为19.19%~52.36%,平均为35.71%;吸附水平均密度和平均厚度分别约为1.54 g/cm³和0.65 nm。②在核磁共振T₂谱上,吸附水主要分布于较小的T₂值区间,游离水则反之,两者之间有交叉重叠。③存在一个临界孔径,小于该孔径的孔隙内完全被吸附水充填;大于该孔径的孔隙内吸附水和游离水两相共存,且随孔径增大,吸附水饱和度逐渐减小、游离水饱和度逐渐增加;总体上,吸附水主要分布于<50 nm的孔隙内,游离水分布于>50 nm的孔隙内。④同一页岩岩心在不同含水率情况下吸附水含量及分布总体上变化较小;随着含水率减小,游离水含量及分布变化较大,含量逐渐减小、幅度逐渐降低。