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石油能源 – 岩石物性参数核磁共振测试

石油能源 - 岩石物性参数核磁共振测试

 


 

 岩石是一种孔隙结构复杂的多孔介质,也是油气勘探开发领域的首要研究对象,当前低场核磁共振被广泛用于岩心分析。低场核磁共振目前主要有两种分析手段,即核磁共振弛豫谱(NMRS)和核磁共振成像(MRI)。

核磁信号直接反映孔隙中含氢流体的规模,通过衰减信号反演获得的弛豫参数(即T1、T2 和 D)是研究岩石物性参数的基础。核磁孔隙度由核磁信号总量确定,饱和度、渗透率及润湿性表征依赖弛豫参数和理论模型,因此后三者是间接获得的参数。

孔隙度:

T2 谱积分面积与岩心孔隙中流体含氢量成正比, 通过标定得到核磁信号与孔隙度的相关关系可以获取待测岩样核磁孔隙度。

yanx-1图1 岩心核磁孔隙度与氦气孔隙度对比

流体饱和度:

岩石-2多孔介质孔隙中流体弛豫时间的BT修正模型

T2谱实际上反映了储层孔径分布情况。受毛管力和粘滞力约束, 当孔隙半径小到一定程度时,流体将被束缚在孔隙中无法流动, 这个孔径在 T2谱上会对应一个临界值。当流体弛豫时间大于 T2临界值时,流体视为可动流体,反之为不可动流体, 因此这个临界值也称为可动流体 T2 截止值(T2cutoff)。T2截止值是计算束缚流体饱和度的重要参数, 用于评价储层流体可动用程度。常用的T2截止值确定方法及适用性见表1

表1 T2 截止值的四种确定方法。

岩石物性-3

渗透率:

经典的核磁渗透率估算主要有两大类方法,即依赖流体饱和度的Coates模型和依赖孔径大小的SDR模型。Coates 模型和 SDR 模型都考虑了孔径分布对渗透率的影响, 但 Coates 模型认为渗透率只是可动流体和束缚流体的两段式贡献作用,而 SDR 模型只是将孔径分布简单平均化。对于具有简单孔隙结构的常规储层岩心,两种方法对渗透率的表征结果较理想。

对于孔隙跨尺度较大的储层(碳酸盐、页岩),由于不同尺寸孔隙对渗透率的贡献差异较大,需要有针对性地修正和完善模型, 因此目前的计算模型和方法向着双截止值和多孔隙贡献方向发展。表 2 罗列了核磁渗透率计算方法的发展历程, 未来的预测模型将更加注重孔隙中可动流体对渗透率的贡献。

表2 核磁渗透率计算方法发展历程

岩石物性-4

可以通过分析渗透率与孔隙度、孔径分布、可动/束缚流体饱和度等参数的相关关系,明确储层渗透率影响因素和各自权重,得到更加完善和准确的核磁渗透率预测模型。

 

 

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