油水双相饱和孔隙模型核磁特性理论研究

利用特征函数展开方法，给出了基于扩散效应的核磁共振Bloch控制方程的弛豫模式解表达式, 在此基础上分别给出了水饱和与油水双相饱和孔隙模型的核磁共振特性模拟结果. 结果表明，孔隙流体的核磁弛豫与孔隙大小、孔隙表面弛豫率、孔隙流体的扩散能力以及含油饱和度等有密切的关系. 对于水饱和孔隙，弛豫时间主要由孔隙大小控制. 当孔隙较大时，即使均匀大小孔隙，孔隙流体的弛豫也会表现为多指数弛豫. 而且最小模式弛豫时间与孔隙大小为非线性关系. 对于油水双相饱和孔隙，在孔隙较小时，含油饱和度对弛豫的影响主要表现在弛豫时间随含油饱和度的增加而线性减小；但在孔隙较大时，含油饱和度的增加对弛豫影响表现在两个方面，其一，孔隙水弛豫由多个弛豫模式控制逐渐转变为由最小弛豫模式控制；其二，孔隙水弛豫时间与含油饱和度表现为非线性关系. 对由实际岩芯抽象出的孔隙模型，采用本文获得的理论公式，在油水双相饱和时进行了正反演模拟. 计算结果与已有的实验结果较为一致.     

岩石润湿性的核磁共振表征方法与初步实验结果

随着石油勘探开发领域的不断扩大,某些复杂油气藏尤其是致密油气的岩石物理响应,受岩石润湿性变化的影响越来越明显,影响油气藏的评价以及后续勘探开发,识别和评价岩石润湿性成为重要的研究课题.核磁共振弛豫可以有效表征多孔介质孔隙及其流体分布,特别是通过T₁-T₂弛豫图谱能够获得流体分子与孔隙表面相互作用的信息,进而为孔隙表面润湿性质的判断提供了可能性.本文首先讨论了T₁-T₂弛豫谱表征孔隙介质润湿强度的理论基础,然后,采用一阶近似方法对孔隙表面流体分子的核磁共振弛豫分布进行正演模拟,建立T₁/T₂比值法判别孔隙介质润湿性的基本方法.最后,选取玻璃珠和天然砂岩样品进行初步实验,验证方法的合理性.结果表明,当岩石饱和双相流体时,润湿相流体T₁/T₂值高于非润湿相流体,通过观察不同饱和度状态T₁-T₂二维图谱的变化,能够判断岩石的润湿性.本文的理论分析与初步实验结果为岩石润湿性研究提供了新的手段,对核磁共振测井探测储层润湿性也具有一定的应用价值.     

砂岩核磁共振响应模拟及受限扩散

本文运用随机游走方法模拟了砂岩储层中流体的核磁共振(NMR)响应及其受限扩散现象.通过改变数字岩心的分辨率模拟生成不同孔隙尺寸的砂岩,研究了不同孔隙尺寸砂岩饱含水时流体扩散系数随扩散时间的变化关系,同时模拟了砂岩饱和单相流体和两相流体的NMR响应;研究了流体的受限扩散系数与横向弛豫时间T2的关系,分析了表面弛豫率和胶结指数对润湿相流体受限扩散系数线位置的影响,并将其用于解释砂岩储层的D-T2分布.结果表明:孔隙流体的扩散系数会随扩散时间的增加而逐渐减小并趋于定值.随着岩石孔隙尺寸的减小,受限扩散现象越明显,受限扩散对岩石NMR响应的影响也越大.润湿相流体受限扩散系数线的位置受岩石胶结指数和表面弛豫率的影响较大.由于润湿相流体扩散系数减小,导致D-T2分布中润湿相流体信号偏离其自由扩散系数线,需要利用流体的受限扩散系数线准确识别D-T2分布中的润湿相流体.     

致密油储层核磁共振测井响应机理研究

中国西部某盆地致密油储层孔隙结构差,而核磁共振测井T2谱宽,其复杂的核磁测井响应认识不清,且响应机理也不明确.本文基于致密油储层的特性,通过对三组岩样不同系列的实验测量,包括核磁共振、毛管压力曲线、X衍射矿物分析和润湿性实验,主要研究了碳酸盐岩矿物含量对T2谱的影响和由润湿性引起的T2弛豫机制.根据实验结果分析和讨论,明确了致密油岩石核磁共振响应的影响因素及孔隙流体的弛豫机制.综合分析认为,所述的核磁测井响应特征是由两方面因素综合作用的结果,一是水的T2信号主要取决于表面弛豫,低表面弛豫率的碳酸盐岩矿物导致水的T2信号的长弛豫分量增多;二是由于岩石亲油孔隙表面的存在且其弛豫率低于亲水孔隙表面的弛豫率,使得油的T2信号由表面弛豫和体弛豫贡献.     

含裂缝页岩核磁共振横向弛豫响应正演模拟及T2谱特征分析

裂缝的精细探测是页岩储层油气可动性评价的关键,核磁共振技术可实现多种尺度孔隙中流体的测量,已被广泛应用于非常规储层评价.然而,含裂缝页岩的核磁共振响应特征尚不明确.为此,提出一种基于三维CT数据建立的孔隙-裂缝双相介质模型方法,采用数值模拟方法系统研究了裂缝参数的核磁共振测井响应特征.模拟结果表明：裂缝的存在影响页岩的核磁共振T₂谱分布,裂缝张开度增大导致T₂谱向右偏移,纵横比增大造成T₂谱向左偏移;裂缝页岩的孔缝配置关系对页岩连通性起主导作用,孔缝配比减小,可动流体呈线性增长.     

基于核磁共振测井的致密气储层孔隙结构评价与分类

孔隙结构评价和储层类型划分对致密储层的勘探和开发具有重要意义.本文利用核磁共振测井对沙溪庙组致密气储层孔隙结构进行评价和分类.首先根据核磁共振T₂分布形态利用模糊聚类的方法将致密砂岩储层孔隙结构分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类,随后结合压汞实验数据,利用变刻度幂函数法建立不同类型孔隙结构岩石T₂分布转化毛管压力曲线的模型.根据建立的模型,我们将研究区实际核磁共振测井T₂分布转化为毛管压力曲线,并计算储层孔隙结构参数,实现研究区致密气储层分类,通过岩心压汞实验数据和试油数据验证了储层分类结果的准确性.该方法可以扩展应用于其他地区致密储层的孔隙结构评价和分类.     

火成岩核磁共振数值模拟与影响因素分析

核磁共振(NMR)在储层孔隙结构评价和孔隙度计算方面具有明显的优势,但是在某些火成岩地层核磁共振孔隙度比实际孔隙度偏低,这就限制了核磁共振测井在该类储层的应用.针对这一问题,首先开展了核磁共振的弛豫机理研究,从理论上分析了磁化率引起的附加内部磁场梯度是核磁共振孔隙度偏小的主要原因.然后,模拟了不同磁化率、含不同流体岩石以及不同回波间隔的核磁共振横向弛豫时间(T2)分布,分析了磁化率对核磁共振孔隙度的影响.模拟结果表明,对同一流体的孔隙模型来说,磁化率越大,其引起的扩散弛豫在总弛豫中的比重越大,T2分布前移也越明显,计算的孔隙度就越小.此外,岩心实验也证明磁化率核磁共振的影响较大.此项研究剖析了火成岩核磁共振影响因素,为该类储层的核磁共振测井解释提供了依据.     

上覆压力变化时孔隙岩层弹性波速度的确定及其普遍意义

在沉积正旋回砂砾岩储层的探井中采集了不同岩性的典型样品.在不同的有效覆盖压力P及孔隙流体为不同相态（气饱和、水饱和和油饱和）下测试了岩石的纵、横波速度（Vp,Vs）,分析了不同类型的孔隙流体对速度的影响.用适于低频条件下的Gassmann方程计算水饱和样品的Vp,Vs值,并和实验结果（高频条件下）比较,认为运用Gassmann理论一般可用于计算含有孔隙流体的岩石弹性波速度,以此预测由于孔隙流体的变化所引起的岩石速度的变化,精度是在石油工程的许可范围内的,其结果对声波测井和地震勘探资料处理具有理论和实际意义.     

页岩气储层岩心孔隙度测量影响因素分析

在页岩气储层柱塞状岩心孔隙度测量中发现一些特有的现象:用核磁共振法、液体饱和法和波义尔定律双室法三种方法得到的核磁孔隙度、盐水孔隙度和氦气孔隙度不能很好的对应,三者存在较大的差异,而在常规砂岩岩心中三者对应较好.利用不同分析方法研究了差异产生的原因,1)核磁孔隙度偏大的原因是页岩气储层岩心干样具有核磁信号,而干样核磁信号的来源是黏土矿物,主要为蒙脱石所含的大量层间水.2)、氦气孔隙度偏小的原因是页岩具有较强的吸附能力且大量发育纳米级微孔隙,导致其容易吸附空气中的氧气和氮气分子而堵塞,使测量气体未能完全充填页岩的微孔隙.3)洗油洗盐后的岩心具有亲水性,饱和液体法能使岩心完全饱和,充分反映岩心的孔隙空间.因此,在进行类似于页岩等黏土含量高、孔径较小的非常规油气储层岩心孔隙度测量时,应该以盐水孔隙度为准,重视黏土对核磁孔隙度、吸附对氦气孔隙度的影响,在此类非常规储层核磁测井时应充分考虑岩石本身的影响.     

基于核磁共振实验的低渗透砂岩岩电参数分类及应用——以东营凹陷南坡沙四段为例

低渗透砂岩储层孔隙结构复杂,储层有效性识别及饱和度准确计算难度较大.笔者以东营凹陷南坡沙四段（Es₄）低渗透砂岩为研究对象,根据压汞、物性、薄片及核磁等资料,将研究区孔隙结构分为三大类、五小类.在岩样孔隙结构分类基础上,明确了孔隙结构类型与岩电参数之间存在确定的关系,而核磁共振T₂谱定量特征参数在一定程度上能够表征孔隙结构类型及其细节信息,通过提取T₂谱中T₂几何平均值（T_2g）、T₂均值（T₂）、峰度（K_G）、可动流体分量（S_mf）及区间孔隙分量等孔隙结构参数,建立了基于核磁T₂谱特征参数的孔隙结构识别图版,显示核磁T₂谱孔隙结构参数对不同类型的储层有较好的识别效果,进而探讨核磁孔隙结构参数和岩电参数之间的关系,结果表明,T₂谱峰度值与孔隙胶结指数（m）值相关性较高,进一步确定了岩电参数m的核磁计算公式.最终,将该套方法应用于研究区井筒剖面中,有效地提高了饱和度计算精度,也为东营凹陷南坡低渗透砂岩油藏储量估算与高效开发提供了依据.     

温度对流体及其在孔隙介质中核磁共振弛豫影响研究进展

研究温度如何影响流体以及在孔隙介质中的弛豫时间对准确利用井下高温核磁共振数据进行原油黏度评价、储层物性评价等十分必要．对于自由状态液体,在不含顺磁性物质时其弛豫机制主要来自于分子内核自旋间的偶极-偶极相互作用,本文概述了由这种相互作用导出的自由流体弛豫BPP理论,总结归纳了依据BPP理论建立的原油弛豫时间与黏度、温度相关的经验模型;当原油中含有沥青时,由于沥青基团内包含顺磁离子,弛豫机制发生转变,基于此本文分析了含沥青原油弛豫机理以及核磁共振随温度变化的响应特征．在表面含微量顺磁离子的孔隙介质中,表面弛豫一般主导核磁共振响应,本文详细介绍了表面弛豫理论发展历程以及各类理论在温度影响表面弛豫方面给出的不同观点,特别是基于Korb模型具体分析了不同类型流体在玻璃珠表面弛豫时间具有不同温度特性的原因．此外对于具有多种造岩矿物和复杂孔隙结构的岩石孔隙,弛豫受温度影响机制复杂,本文概述了岩石孔隙流体弛豫时间受温度影响的实验探索进展并指明其中存在的问题,展望了未来的发展方向．     

低渗透复杂润湿性储层电阻率实验及导电机理研究

低渗透岩性油气藏发育的黏土膜吸附原油造成了储层亲油,电阻率异常高,高阻油水层、水层的存在给储层流体性质识别带来了很大挑战.为了明确不同润湿性储层的电阻率响应特征以及微观导电机理,本文选取了鄂尔多斯盆地西部三叠系延长组长8段的岩心,模拟了油驱水、老化和水驱油过程,并测量了岩心薄片洗油后的接触角.实验结果表明,洗油后异常高阻岩心已表现为不完全亲水,然而,其测量的胶结指数m与正常电阻率岩心相差很小.油驱水至束缚水时,正常电阻率岩心的电阻增大率I_r与含水饱和度Sw的关系在双对数坐标下基本表现为直线的关系,而异常高阻岩心则表现为明显的凸曲线特征.且老化过程前后,异常高阻岩心的电阻率基本不变.结合对异常高阻岩心不同状态下的核磁共振T_2谱的分析,表明在油驱水过程中,岩石的润湿性已经向亲油方向发生转变,老化过程对润湿性的改变影响很小.水驱油至残余油时,异常高阻岩心的I_r-S_w曲线表现为近似直线特征,反映出水驱油过程中岩石的导电结构并未发生改变.基于实验结果的分析与讨论,明确了一种适用于低渗透复杂润湿性储层的成藏模式及其导电机理,说明了高阻水层主要是亲油润湿性条件下的连续导电路径遭到破坏造成的.     

磁场强度对T2-T1二维核磁共振实验的影响研究

多维核磁共振测井比一维核磁包含更多的观测信息,往往可以解决单独使用横向弛豫时间(T2)进行测井评价时遇到的困难,在非常规油气储层勘探开发中发挥着不可替代的作用.T2-T1二维核磁共振能够检测页岩中的类固体有机质等含氢化合物,对于确定页岩储层流体成分至关重要,已经成为核磁测井和岩石物理实验的研究热点.与一维核磁共振相比,T2-T1二维核磁实验结果对测量参数更加敏感,已有学者对回波间隔(TE)、等待时间(TW)、扫描次数(SCAN)、回波个数(NECH)对实验结果的影响开展了深入研究,但磁场强度对T2-T1二维核磁的影响尚未见报道.对不同种类样品分别进行0.5T、0.05 T两种磁场强度(对应共振频率分别为21 MHz、2 MHz)下的T2-T1二维核磁共振实验,分析了磁场强度对实验结果的影响,研究表明:对于自由溶液,纵向弛豫时间(T1)对磁场强度更加敏感,磁场强度增大时,自由溶液T1增大、T2不变,T2-T1谱流体信号向上移动;对于实际岩样,受内部磁场梯度的影响,磁场强度增大时,T1增大、T2减小,T2-T1谱中流体信号向左上方移动.定量刻画了不同弛豫组分在磁场强度变化时谱峰位置的变化规律,能够将实验室得到的页岩油高频核磁流体识别图版转换为测井资料的低频流体识别图版,为二维核磁共振测井表征储层流体成分信息提供了理论依据.     

碎屑岩储层饱和度及水驱油效果岩心实验评价 ——以塔河油田九区三叠系开发区为例

利用核磁共振二维谱、在线测试技术,建立了扩散-弛豫二维谱技术分析岩心含油饱和度的方法;对不同井的不同层段岩心进行了不同驱替速度水驱油的核磁共振在线测试,通过对比不同时刻测试的核磁共振T2图谱的面积值和分布特征,计算不同孔隙区间油的采出程度,分析评价不同孔隙对整体采出程度的贡献率、水驱油效果以及剩余油状况.实验结果表明,...     

特低渗透砂岩储层水驱油CT成像技术研究

通过水驱油岩心的CT成像技术,动态、定量、可视化地研究了特低渗透砂岩储层水驱油岩心的微观孔隙结构、含水饱和度分布、吸水能力及微观孔隙结构对驱油效率的影响.研究表明,实验岩心的CT值分布在1819~1961之间,与标准的Berea砂岩相比高出15%左右,属于典型的特低渗透砂岩储层.储层微观孔隙结构是影响油水分布的主要因素.特低渗透砂岩储层开发要高度重视无水采收率.储层致密和微裂缝发育的不均一性是特低渗透砂岩油田驱油效率低的根本原因.     

基于数字岩心动态应力应变模拟的非均匀孔隙介质波致流固相对运动刻画

地震波传播激发的不同尺度的流固相对运动(宏观、中观和微观)是许多沉积岩地层中地震波频散和衰减的主要原因,然而野外观测和试验测量都难以对非均匀多孔介质孔隙压力弛豫物理过程进行精细刻画.通过数字岩石物理技术,本文建立了三个典型的数字岩心分别用于表征孔隙结构、岩石骨架和斑状饱和流体引起的非均质性,利用动态应力应变模拟技术计算数字岩心的位移和孔隙流体增量图像.通过分析和比较三个数字岩心的位移和孔隙压力增量图像,细致刻画了发生于非均匀含流体多孔介质内的宏观、中观和微观尺度的流固相对运动:1)宏观尺度的波致孔隙流体流动导致波长尺度上数字岩心不同区域的孔隙压力和位移差异;2)中观尺度的流体流动发生在软层与硬层之间、气层与液层之间;3)微观尺度的流体流动发生在孔隙内部或相邻孔隙之间.数值模拟试验也证明基于数字岩心的动态应力应变模拟技术可以从微观尺度上更好的理解波致孔隙流体流动发生的物理机理,从而为建立岩石骨架、孔隙流体、孔隙结构非均质性和弹性波频散-衰减特征的映射关系奠定基础.     

基于核磁共振双截止值的致密砂岩渗透率评价新方法

对比分析致密砂岩岩心在完全含水状态和束缚水状态下的核磁共振T₂谱,明确了致密砂岩孔隙中流体的赋存状态和渗流规律,指出常规核磁共振方法预测渗透率的局限性并提出核磁共振双截止值的概念.基于核磁共振双截止值,将储集空间细分为完全可动、完全束缚、部分可动等三部分,分析不同孔隙组分对渗透率的影响,并应用三组分法建立了核磁共振渗透率表征新模型.研究表明：致密砂岩渗透率与完全可动流体饱和度、部分可动流体T₂几何平均值、核磁孔隙度成正比,与完全束缚流体饱和度成反比.在此基础上,结合完全含水核磁共振T₂谱的二阶差分得到了双截止值的自适应确定方法,可以连续地计算储层双截止值.将该研究成果应用于生产实践,渗透率计算精度有较大的提高.     

结合油驱水实验确定核磁共振T2截止值方法研究

在核磁共振实验中T_2截止值是获得储层各项参数的关键,对于同一地区采用单一截止值已不适用,目前常用确定可变截止值法存在一定不足,为了更准确地得到T_2截止值,本文选取7块岩心进行结合岩心油驱水实验,通过岩心完全饱和水状态和饱和油束缚水状态下的T_2谱来确定T_2截止值,并利用离心实验数据进行对比验证.结果显示,结合油驱水实验得到的T_2截止值在5.99～46.42 ms,平均值为17.27 ms,离心法得到的T_2截止值在7.74～46.42 ms,平均值为18.48 ms,该状态下确定的T_2截止值与离心状态下确定的T_2截止值具有很好的一致性,由此方法确定的束缚水饱和度准确度和实用性较高.与离心实验对比,具有驱替效果好,可控性强以及能更好地模拟储层的真实油水交替状态等优势,在油田具有较广泛的应用前景.     

伊拉克H油田碳酸盐岩储层的孔隙结构特征及其对电阻的影响

针对伊拉克H油田碳酸盐岩储层较强的非均质性,本文利用岩心资料研究了M2组颗粒灰岩与泥粒灰岩的孔隙结构特征,并详细分析了M2组下段油层低阻的成因.根据实验得到的孔喉半径分布曲线划分的大孔、中孔和小孔的累计比例,把储层划分为大、中、小三种孔隙结构,结果表明M2组上段颗粒灰岩以大孔和中孔为主,下段泥粒灰岩以中孔和小孔为主.压汞毛管压力曲线表明下段的非均质性强于上段.找出了以中、小孔为主孔隙结构及其复杂的润湿性是造成M2组下段油层低电阻率的原因.用毛管孔径划分的三种孔隙结构刻度了核磁T2谱,结果显示毛管孔径划分的三种孔隙结构与核磁T2谱划分的三种孔隙具有很好的一致性,岩心渗透率与核磁得到的渗透率也具有很好的一致性,找到了用核磁资料准确评价储层的孔隙结构的一种有效途径.     

砂砾岩储层测井评价研究

砂砾岩储层岩性复杂、非均质性强,储层间非渗透性隔层类型多,储层基质孔隙度有时很低,从而使测井资料准确划分有效储层有很大的难度;砂砾岩体储层母岩类型变化大,岩石骨架参数很难确定,电阻率测量受岩石骨架、粘土含量和孔隙结构影响严重,反映储层孔隙流体性质的信息弱,使储层流体性质难以判断,油、气、干层界限的电性特征极不明显.通过核磁共振和井壁微电阻扫描成像测井,可以直观观察到岩石成分和粒径的变化,通过T2谱分布直观显示核磁测量井段的孔径分布,计算出各种类型孔隙度和渗透率参数,为砂砾岩有效划分储层和测井评价提供了可靠的依据.