核磁测井论文参考文献

史建忠才巨宏张玲杨英珍田莹

摘要碳酸盐岩、花岗片麻岩潜山油藏的主要特点是岩性复杂、储集空间类型多、非均质性强，储集层评价比较困难。文章以埕岛油田埕北30潜山为例，对该类储集层定量解释中的几个关键参数进行了深入细致的探讨，初步形成一套适用于复杂岩性潜山油藏的储集层测井评价技术。

关键词济阳坳陷埕岛油田潜山碳酸盐岩变质岩储集层测井评价

一、引言

埕岛油田埕北30块油藏类型为潜山内幕型易挥发轻质油藏，储集层为古生界的碳酸盐岩和太古宇的花岗片麻岩，储集空间类型有裂缝、溶蚀孔洞、晶簇孔等多种，其基质也具有一定的储集能力。由于岩性复杂、储集空间类型多、储集层非均质强，给测井定量评价工作带来了很大困难。为此，结合该区实际情况，借助新的测井方法、新的测井解释软件，初步建立了一套基于复杂岩性储集层的测井定量评价方法，实际应用效果比较显著。

二、孔隙度解释技术

1.总孔隙度

埕北30潜山原生孔隙不发育，对油气富集高产起决定作用的是次生孔隙，具有缝、洞、孔三大类，另外，荧光分析发现，其基质也具有一定的储油能力。埕北30潜山孔隙度解释主要使用由 Schumberger公司引进的Petrophysics软件包进行解释，核心程序是ELAN，解释时需结合岩心分析和核磁共振测井资料。

ELAN软件的基本思路是以实际测井值为基础，根据地层矿物组分建立合适的解释模型和测井响应方程，通过合理选择解释参数，反算相应的理论测井值，并与实际测井值比较，按非线性加权最小二乘法原理建立目标函数，不断调整未知储集层参数，使目标函数达到极小值。其优点是充分利用所有测井信息，采用最优化技术使解释结果最为合理。单井处理过程包括填写参数卡、初步解释、解释结果与岩心分析对比、修改参数卡、再解释等五个步骤。

在对各井进行处理时，首先根据测井曲线及地区地质经验，填写参数卡进行初步解释，然后将解释结果与岩心分析进行对比，如果处理井段没有岩心分析数据，则根据反算的理论曲线和实测曲线的拟合情况适当修改参数卡，直到与岩心分析数据吻合或理论曲线与实测曲线拟合较好为止。

为了更好地利用好井眼段的核磁共振测井资料，做了好井眼井段的核磁孔隙度与声波、密度、中子三种测井视孔隙度的关系研究，发现相互对应关系均比较好（图1）。

图1埕北302井古生界核磁孔隙度与补偿中子关系图

视孔隙度求取公式为：

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式中：ΦD——视密度孔隙度，%；

ΦS——视声波孔隙度，%；

ρb——补偿密度测井值，g/cm3；

t——补偿声波测井值，μs/m。

那么，在好井眼段用核磁孔隙度；在坏井眼段核磁共振测井失真，密度未受影响时用视密度孔隙度与核磁孔隙度的关系求得核磁共振孔隙度；如果核磁共振、密度测井都不可信，则用视声波孔隙度与核磁共振孔隙度的关系求取核磁共振孔隙度，得出一条综合的“核磁共振孔隙度”曲线，将其作为一条输入曲线，参加ELAN的反演。这样，既利用了核磁孔隙度的准确性，又充分利用了其他测井曲线，提高了ELAN解释结果的准确性和可靠性。为检验解释结果的可靠性，进行了精度分析。从图2中可看出，在致密段，因为岩心分析代表的是总孔隙度，测井解释与岩心分析吻合较好；在储集层段，由于缝、洞的存在，测井解释孔隙度大于岩心分析孔隙度，也是比较合理的。

2.裂缝孔隙度

埕北30潜山油藏具有双重孔隙结构特征，油田开发中裂缝孔隙度是一个重要参数。根据专业文献资料，裂缝孔隙度一般不超过1%，考虑有与裂缝连通的溶洞的存在，包括缝洞的裂缝系统孔隙通常低于2%。裂缝孔隙度通常根据双侧向测井资料求得，和提出的利用双侧向电阻率计算裂缝孔隙度公式为：[1]

图2埕北303井太古宇测井解释与岩心分析孔隙度交会图

油气层

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水层

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式中：mf——裂缝孔隙度指数；

Rm——泥浆电阻率，Ω·m；

Rth——岩块电阻率，Ω·m；

Rlls——浅侧向电阻率，Ω·m；

Kr——双侧向畸变系数，低角度缝取，斜交缝取，垂直缝取；

Rw——地层水电阻率，Ω·m。

对于进行了岩心分析的井段，可以认为岩心分析为岩块系统孔隙度，测井解释为总孔隙度，用测井解释孔隙度减去岩心分析孔隙度后可得该井段裂缝孔隙度，然后以此对mf和Kr进行刻度，也可根据成像资料或录井资料确定mf和Kr的值。埕北30潜山解释4口井，平均裂缝孔隙度为，其中埕北303井解释裂缝孔隙度为，岩块孔隙度为，这与试井解释的裂缝孔隙度、岩块孔隙度对应较好，说明裂缝孔隙度解释比较可靠，用岩心刻度法求取裂缝参数是可行的。

三、渗透率解释技术

在双重孔隙结构的裂缝性地层中，渗透率为岩块渗透率和裂缝渗透率的综合反映，由于岩块系统渗透率非常低，大都小于×10-3μm2，因此储集层渗透率主要为裂缝渗透率的反映。

1.经验建模法

根据该区全直径岩心分析资料，建立了孔隙度和渗透率的经验关系模型（图3），由于全直径分析样品比较少，这种方法计算的渗透率代表性较差，仅供参考。

图3埕北30潜山全直径岩心分析 孔隙度、渗透率关系图

2.核磁共振测井解释

核磁共振测井解释渗透率为：

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式中：k——渗透率，10-3μm2；

Φnmr——核磁测井有效孔隙度，小数；

T2g——T2几何平均值，ms；

C、m、n——经验系数。

根据埕北302井古生界、太古宇 14块岩心样品的核磁测试数据，对上式中的经验系数进行刻度，古生界 6块岩样的C、m、n平均值分别为、、，太古宇8块岩样的C、m、n平均值分别为、、根据核磁测试古生界、太古宇平均值分别为和，用（5）式分别对埕北302、303两口井好井眼段进行了解释。由于公式中的各项参数均经过岩心刻度，且好井眼段核磁测量孔隙度是可靠的，用该式解释的渗透率基本代表井眼的实际情况。

软件解释

ELAN软件解释渗透率为一种地球化学算法，公式如下：

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式中：Φt——总孔隙度，小数；

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N——地层中矿物总数；

Fi——第i种矿物的渗透率因子；

Wi——第 i种矿物的重量百分比，%。

这种算法既考虑了总孔隙度，又考虑了各种矿物组分及其百分含量，是一种比较合理的渗透率解释方法。

4.试井解释

该区对埕北301、302、303井进行了试井，并用试井解释软件进行解释，利用压力恢复典型曲线拟合分析解释了渗透率各参数（表1）。

表1试井解释成果表

对比上述四种方法解释结果（表2），经验公式法、ELAN、试井解释三种方法解释结果比较接近，再将ELAN和核磁共振解释结果进行了对比（图4），两种解释结果吻合较好。结合地质、油藏方面的研究成果，认为经验公式、核磁、ELAN、试井等四种方法解释结果符合地下实际情况，由于经验公式及试井解释的局限性，最终结果以ELAN和核磁共振解释为准。

表2渗透率解释对比表

四、含油饱和度解释技术

针对埕北30潜山没有进行密闭取心和油基泥浆取心分析，以及裂缝性油藏其裂缝的发育程度和分布是多变的，采用以下几种方法获取油藏原始含油饱和度资料。

图4埕北302井古生界 ELAN解释渗透率与核磁共振解释渗透率交会图

1.阿尔奇方程

阿尔奇方程是建立在均匀孔隙基础上的饱和度解释方程[2]，即：

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式中：Sw——含水饱和度，小数；

Φ——孔隙度，小数；

m——胶结指数；

Rw——饱水电阻率，Ω·m；

Rt——岩块电阻率，Ω·m；

n——饱和度指数；

a、b——岩电系数，一般取1。

由于该区无法做岩电实验分析，式中 m、n等参数均根据理论值选取，m=n=2,a=b=1。在裂缝性地层中，泥浆侵入深度大，而且侵入深度的变化范围也很大，求得的饱和度值是在侵入带至原状地层之间变化。对于缝、洞不发育的孔隙性储集层，用该方程解释的饱和度基本反映原状地层情况。

软件

ELAN软件采用双水模型，由于缝、洞的影响可能使部分层解释的含油饱和度偏低。

3.压汞资料处理

对有代表性的岩心样品，经J函数处理后转换成含油高度与含油饱和度的关系，依据油藏的平均含油高度可确定油藏的含油饱和度。

4.核磁共振解释

核磁共振测井可以求得地层可动流体和束缚流体孔隙度，由于本地区几口井均未见到明显油水界面，因此地层中的可动流体应为油，所以可用核磁测井资料解释含油饱和度

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式中：So——含油饱和度，%；

MBVM——可动流体孔隙度，%；

MPHI——核磁共振测井总孔隙度，%。

这种方法的关键是求准 T2截止值，根据岩心样品的核磁共振实验分析，古生界的T2截止值平均为，太古宇的T2截止值平均为。利用核磁测井资料和 T2截止值可求出每口井的含油饱和度。

以上各种方法求得的含油饱和度具有不同的含义，油藏的含油饱和度选值应综合考虑。

五、结论和认识

埕岛油田埕北30潜山具有岩性复杂、储集类型多、非均质强的特点。利用新的测井方法——核磁共振测井，结合取心统计、试井解释、压汞处理对孔隙度、渗透率、饱和度等参数进行分析，建立了储集层参数的解释模型，并论证了参数的解释精度。利用该方法处理埕岛油田埕北30潜山5口探井，均达到较好的应用效果。该套方法也适用于类似的复杂岩性、裂缝型油藏。

主要参考文献

[1]周文.裂缝性油气储集层评价方法.成都：四川科学技术出版社，1998.

[2]柏松章等.碳酸盐岩潜山油田开发.北京：石油工业出版社，1996.

王晓畅 张 军 李 军 张松扬 胡 瑶

（中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083）

摘 要 中国石化在国内外油气勘探中所面临的对象日益复杂且具有多样性，常规测井已不能满足这些复杂储层评价的需要。成像测井能够全方位反映地层结构和 “四性” 特征，在储层评价过程中的作用越来越重要。井壁电成像测井能够直接观测岩石结构特征，有效识别裂缝和溶蚀孔洞，并满足储层评价对裂缝参数定量计算的要求。核磁共振成像测井能够直接探测到不同的孔隙度，分析孔径分布情况，通过不用的测量方法识别流体性质，并能够有效计算储层含水饱和度。两者结合在松南油田火山岩和塔河油田海相碳酸盐岩储层综合评价中应用，取得了良好的效果，改善了测井对地层油气评价的准确性，非常适合于评价非均质性强的复杂油气藏，在直观显示地质现象和储层特征上发挥了不可替代的作用。

关键词 井壁电成像 核磁成像 复杂油气藏 储层评价

Application of Imaging Logging in ReservoirEvaluation of Complex Reservoirs

WANG Xiaochang，ZHANG Jun，LI Jun，ZHANG Songyang，HU Yao（SINOPEC Exploration ＆ Production Research Institute，Beijing 100083）

Abstract SINOPEC is facing increasingly complex and various petroleum prospecting problems inland and logging can not meet the requirement of this kind of complex logging can reflect stratigraphic structure and four property characteristic omnidirectionally，and becomes more and more important in the reservoir Imaging Logs can observe rock structure character directly and identify fracture and vug effectively，and meet the reservoir evaluation demands for fracture parameters quantitative can detect the porosity of different size of pore，analysis the aperture distribution，identify fluid property by different measure mode，and compute water saturation application in evaluation of volcanic reservoirs in Songnan Gas Field and carbonate reservoir in Tahe Oilfield got good results，improving the accuracy of logging method is very useful to evaluate strong heterogeneity complex capacity of visual display of geological phenomena and reservoir characteristics is irreplaceable.

Key words FMI；NMR；complex reservoirs；reservoir evaluation

中国石化在国内外油气勘探中面临的对象日益复杂且具有多样性，以碳酸盐岩、火山岩、变质岩等为代表的复杂油气藏在勘探开发中占有越来越重要的地位，其地层特征主要表现为复杂的岩性和储集空间、强非均质性等，导致构造内部显示不明显、储层流体性质难以识别、储层参数精确计算以及储层有效性评价困难，常规测井已不能满足对这些复杂储层进行评价的需要。成像测井为复杂油气藏储层评价提供了大量丰富以及更为精细的地层信息，与常规测井相比，具有定向测量、图像直观、分辨率相对较高等优势，能够全方位反映地层结构和 “四性”特征，在储层评价过程中的作用越来越重要。本文在前人研究的基础上，分析了成像测井中的井壁电成像测井和核磁共振成像测井在储层评价中的作用，并对松南油田火山岩地层和塔河油田海相碳酸盐岩地层实际资料进行了综合评价，取得了良好效果。

1 井壁电成像测井在储层评价中的应用

井壁电成像测井能获得全井段细微的井周电阻率变化数据，经过一系列校正处理（如深度校正、速度校正和平衡等处理）后，用一种渐变的色板（通常为黑—棕—黄—白）对电阻率数值由低到高进行刻度，最终形成的电阻率图像可以直接清晰地反映地层岩性和物性的变化。

准确识别岩石结构

在火山岩中，即使岩石化学成分相同，如果成因、结构不同，其岩石类型和名称也会不同，因此，仅用反映成分特征的常规测井曲线很难将这类岩石区分开。井壁电成像测井能在微观上分析细致结构特征，为研究火山岩岩性特征提供了丰富的地址信息。

熔岩结构

图像整体由特高阻、高阻亮色或低阻暗色组成，多具流纹构造和块状构造。当组成岩石的矿物颗粒成分或岩屑、晶屑较大时，会在图像上产生斑点效应（图la）。

图1 不同结构井壁电成像图像

熔结结构

图像由高阻亮色岩屑、晶屑，中低阻橙色火山灰流和黑色低阻条纹椭圆形斑点组成。高阻亮色岩屑、晶屑大小不均，平均在5 ～10cm之间，排列具有方向性，压扁拉长特征明显。中低阻橙色火山灰流具有成层性特征，岩屑、晶屑分布其间（图1b）。

火山碎屑结构

图像宏观上具有粒度特征，高阻亮色不规则角砾与中低阻暗色凝灰交织组成。高阻亮色角砾大小不均，颗粒间相互支撑，混杂堆积，棱角清晰，不具磨圆特征（图1c）。

精细评价次生孔隙

裂缝及溶蚀孔洞对储层的产量具有十分重要的作用，其发育情况往往决定了储层质量。井壁电成像测井能够对裂缝、溶孔、溶洞等进行精细描述，特别是能够成功地表征裂缝的实际特征，并且进一步进行定量评价。

定性识别

裂缝在成像图上由于受泥浆的浸染呈深色的正弦曲线显示，有效裂缝由于总是与构造运动和溶蚀相伴，因而一组裂缝的正弦线一般既不平行又不规则。溶蚀孔洞的高电导异常边缘呈浸染状且较圆滑，溶洞与周围地层的电导率是渐变的，多见于储层段（图2）。

图2 次生孔隙在井壁电成像上的特征

定量评价

裂缝和孔洞参数

在定性识别裂缝和溶蚀孔洞的基础上，可以定量计算出表征裂缝和溶蚀孔洞的参数，这样有利于分析储层的有效性。裂缝和溶蚀孔洞评价的参数及计算方法见表1。

表1 次生孔隙参数情况统计

孔隙度谱分析

标定的井壁电成像图像实际上是井壁的电导率图，利用Archie公式能够将图像转变为孔隙度图像（图3）。通过对窗长图像上孔隙的分析统计，便可确定基质孔隙与相对大孔隙的分界点，从而确定基质孔隙与相对大孔隙的比率，基质孔隙加相对大孔隙等于总孔隙。若处理出的频率分布图只有一个峰，说明孔隙发育比较均匀，而峰值带的宽窄反映非均质性的强弱，峰值带宽说明非均质性强。

图3 井壁电成像次生孔隙定量处理成果图

2 核磁共振成像测井在储层评价中的应用

核磁共振测井是一种以氢核与外加磁场的相互作用为基础，研究包含在流体（水、油和天然气）中氢的天然含量和赋存状态的测井方法。M0、T1、T2就是核磁共振测井要测量和研究的对象（M0为磁化强度，T1表示纵向弛豫时间，T2表示横向弛豫时间），从中可以得到3种信息，即岩石孔隙中的流体含量、特性以及含流体的孔径，其结果一般不受骨架影响。

直接探测储层不同的孔隙度

核磁共振测井所使用的孔隙度模型如图4所示，T2分布谱的总面积代表地层的总孔隙体积，T2中衰减很快的分量是粘土矿物吸附水，其次T2中衰减相对较快的分量对应于地层中毛细管束缚水，而衰减较慢的分量是地层中可动流体的贡献，因此可以通过T2分布确定粘土束缚水孔隙度、毛管束缚水孔隙度和有效孔隙度及总孔隙度。

图4 核磁共振测井孔隙度模型

精细描述孔径分布情况

通过核磁测井资料的精细处理（图5），将T2时间划分成6个不同的区间进行解谱，即得到不同类型的孔隙度，分别是：粘土孔（T2：～3 ms），微孔（T2：3～10ms），小孔（T2：10～30ms），中孔（T2：30～100ms），大孔（T2：100～300ms），超大孔（T2：300～3000ms）。对于某一储层，若孔径分布曲线展示中孔和（超）大孔的值所占比例较大，说明该储层孔隙结构以中孔和大孔为主，孔隙中可动流体所占体积较大，因而储层的产液水平较高。因此，利用核磁测井资料研究储层孔隙结构特征、判别储层产液能力高低，可以优选试油层位，提高经济效益。

图5 核磁共振资料精细处理成果图

有效评价储层含油气性

定性识别流体性质

不同流体有不同的核磁共振特性（图6），表2是在一定条件下测得的不同流体的核磁共振特性，可见：水与烃（油、气）的T1差别很大，油与气的T2差别很大，液体（油、水）与气体的扩散系数差别也很大，利用流体的这些差异，在一定条件下，利用两次不同等待时间的双TW测井进行差谱分析或利用两次不同回波间隔的双TE测井进行移谱分析，可识别油气的存在及类型。

表2 岩石骨架及孔隙流体的核磁共振特性

定量计算含水饱和度

差谱法计算含水饱和度

针对双极化时间核磁共振测井，根据烃与水的T2差异，依赖二相特征弛豫反演回波差分信号，根据确定的烃视孔隙度，经T1校正、含烃指数校正得到含烃孔隙度和含烃饱和度。具体公式主要为：

图6 核磁共振资料识别流体性质成果图

油气成藏理论与勘探开发技术：中国石化石油勘探开发研究院2011年博士后学术论坛文集.4

式中：φTwL和φTwS分别为长等待时间和短等待时间的孔隙度；φh 、φw、φe和φcl分别为含烃孔隙度、含水孔隙度、有效孔隙度和含粘土水孔隙度；TwL和TwS分别为长等待时间和短等待时间；Tlh和T1w分别为烃和水的纵向时间；HIh和HIw分别为烃和水的含氢指数；Sh为含烃饱和度。

转换成毛管压力计算含水饱和度

从理论上讲核磁共振T2分布谱和毛管压力曲线都表示了与孔隙尺寸和孔隙吼道相关的孔隙体积的分布，因此，可得到毛管压力和核磁T2分布谱之间的关系式：

油气成藏理论与勘探开发技术：中国石化石油勘探开发研究院2011年博士后学术论坛文集.4

式中：Pc为毛管压力；T2为弛豫时间；γ为旋磁比；ρ为岩石表面弛豫率；θ为接触角度；r1为毛管半径；V为孔隙体积；S为孔隙面积。

利用岩心分析的毛管压力曲线刻度核磁T2分布谱确定系数（2γ·ρ·cosθ/r1）·（V/S），就可以利用核磁T2分布谱计算连续的毛管压力曲线。实际处理中将上式改为如下形式：

油气成藏理论与勘探开发技术：中国石化石油勘探开发研究院2011年博士后学术论坛文集.4

式中：A、B、C和D为与孔隙结构相关的待定系数，需由岩心刻度确定；Ktim为渗透率。

在已知自由水界面的情况下，可以利用下式把自由水界面以上的高度转换成毛管压力：

油气成藏理论与勘探开发技术：中国石化石油勘探开发研究院2011年博士后学术论坛文集.4

该式与核磁计算的毛管压力曲线相结合就能够计算储层含水饱和度。

3 成像测井储层综合评价应用实例

将井壁电成像测井与核磁共振成像测井相结合，可以得到更为详尽的储层评价所需的岩性、物性、含油性信息。在常规测井资料解释的基础上，合理分析井壁电成像与核磁共振成像，能够提供更为精确的地层描述信息。

实例1：图7为松南地区某预探井的测井处理解释成果图，图中：4076～4100m层段井径测井显示该段井眼状况好，测井质量可靠，在常规测井三孔隙度曲线和电阻率曲线上，该层段与上下井段响应相似，并无明显的储层发育特征。但在成像测井响应上，井壁电成像处理结果显示：储层以凝灰岩为主，高导缝和微裂缝发育，有14条高导缝和43条微裂缝，溶蚀程度相对较强，计算储层孔隙度分布集中在7％左右，划定该段储层属裂缝-孔隙型。核磁共振测井显示储层孔隙度为7％左右，储层物性相对好。

图7 松南地区某预探井测井精细处理成果图

实例2：图8为塔河某评价井的测井处理解释成果图，5525～5536m井段常规测井电阻率表现为高阻背景下的低阻，初步解释为储层。由成像测井成果可知：井壁电成像测井图像上显示岩石破碎严重，裂缝发育，处理结果表明该层段发育大量中高角度裂缝；核磁共振测井显示：该井段顶部孔隙结构发育良好，该井为双Tw测井，采用差谱法处理，结果显示该层顶部含气情况良好，试油5525～5536m，7mm油嘴产量为。

图8 塔河地区某预探井测井精细处理成果图

4 结 论

成像测井通过在松南油田火山岩和塔河油田海相碳酸盐岩储层评价中的应用，取得了良好的效果，为储层精细描述提供了可靠的岩性、物性、电性和含油性等信息，改善了测井对地层油气评价的准确性、对储量计算的合理性、对产能预测的可靠性、对油气田增产措施评价的可能性，并且非常适合于评价非均质性强的复杂油气藏，甚至可在一定程度上替代钻井取心对地层进行精细描述，其在直观显示地质现象和储层特征上所发挥的作用是其他手段不可替代的。

参考文献

［1］刘之的，刘红歧，代诗华，等.火山岩裂缝测井定量识别方法［J］.大庆石油地质与开发，2008，27（5）：132～134.

［2］张莹，潘保芝，印长海，等.成像测井图像在火山岩岩性识别中的应用［J］.石油物探，2007，46（3）：288～293.

［3］朱海华，赵丹荣，宋明先，等.成像测井在火成岩中的应用［J］.石油仪器，2007，21（3）：63～66.

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