1、 本科畢業設計（論文）題目核磁測井資料在低阻油氣層評價中應用研究學生姓名 學號1002030153教學院系地球科學與技術學院專業年級勘查技術與工程2010級指導教師 職稱 副教授單位西南石油大學完成日期2014年6月Southwest Petroleum UniversityGraduation ThesisGrade: 2010Name: Liu Gaoyuan Speciality: Prospecting Techniques and EngineeringInstructor: Sun JiaxvSchool of resource and environment2014.6摘 要四川

2、油氣田合川構造的碎屑巖儲層類型為含高束縛水飽和度的低阻油氣藏氣藏。因而用常規測井資料難以準確識別儲層流體性質,特別是儲層是否產水的難題較難解決。但利用核磁共振資料,不僅可以很好的評價儲層物性,還可以計算地層可動水飽和度和束縛水飽和度,準確評價儲層是否含可動水,從而攻克低阻油氣藏儲層流體性質的判別難題。本文通過收集各種資料，系統地總結低阻油氣藏成因、歸類、評價方式，并著重闡述核磁測井在低阻油氣藏中的應用。同時，揭示了核磁測井在評價低阻油氣藏在儲層參數與儲層流體性質識別方面的優勢與作用，以理論基礎結合合川構造實例與阿爾齊公式，推導自由水含水飽和度公式。關鍵詞：合川構造；低阻油氣藏；核磁測井；束縛水

3、飽和度AbstractClastic reservoirs of oil and gas fields in Sichuan Hechuan type structure with high irreducible water saturation of low resistivity reservoir gas reservoir. Thus using conventional logging data is difficult to accurately identify the reservoir fluid properties, particularly if the reserv

4、oir water production problems more difficult to solve. But the use of nuclear magnetic resonance data, not only can be a good evaluation of reservoir properties, can also calculate the formation movable water saturation and irreducible water saturation, accurate evaluation of whether or not containi

5、ng movable water reservoir, thus overcome the low resistivity reservoir fluid reservoir determining the nature of the problem. In this paper, by collecting a variety of data, the system summarizes the causes of low resistivity reservoir, classification, evaluation methods, and focus on narrative NMR

6、 logging in the low-resistivity reservoir. At the same time, revealing the free water water saturation equation NMR logging evaluation in low resistivity reservoirs and reservoir fluid properties of reservoir parameters to identify the strengths and roles in order to combine the theoretical basis Ai

7、kawa construct examples and Al Qi formula is derived.Keywords: Hechuan structure; Low resistivity reservoir; NMR logging; Irreducible water saturation目錄1緒論11.1研究目的與意義11.2國內外研究現況11.3主要研究內容41.4研究方法及思路42低阻油氣藏概述62.1低阻油氣藏概念62.2低阻油氣藏概成因機理62.2常規低阻油氣藏評價方法73核磁測井方法及其與常規測井方法在低阻油氣層應用對比123.1核磁測井成像技術123.2應用核磁估算地層

8、束縛水含量133.3核磁測井與常規測井在低阻油氣田應用對比154地層自由水電阻率推算174.1核磁測井測量束縛水飽和度174.2阿爾奇公式174.3地層自由水電阻率185核磁共振測井在合川構造低阻油氣藏的應用實例195.1合川構造低阻油氣藏概況195.2利用核磁共振資料判別地層可動水含量195.3應用實例206結論與認識23致謝24參考文獻251緒論1.1研究目的與意義伴隨著社會的發展，石油工業技術也是大力發展，日異月新。雖然目前，以電阻率-孔隙度系列為主的常規測井仍然是測井解釋和評價的主要手段，在常規油氣層的識別和評價中發揮重要作用。但隨著以低阻為主要特征的隱蔽油氣藏勘探開發，常規測井技術的

9、“盲區”日益顯現。自意識到低阻油氣層的重要意義以來，我們就努力對低阻油氣層的特征、識別進行研究，隨著認識不斷加深，我們也得到了一系列有效的方法及技術。但是由于低阻油氣層成因復雜和成藏條件特殊，在實際生產中我們仍還不能有效的揭示這類油氣層，造成了極大的資源浪費。為了更好的開發低阻油氣層，各種專門測井技術也就應運而生諸如：常規測井信息技術分析、電阻率和中子伽馬時間推移測井技術、自然電位測井識別低阻油氣層技術、核磁共振測井評價低阻油氣層技術、MDT低阻儲層流體識別測井技術、陣列感應成像分析技術、儲層定量評價方法、雙飽和度評價方法而在這些測井方法之中，他們針對不同成因的低阻油氣層，其特點又不盡一樣，可

10、謂紛繁復雜。而在本次設計中試圖探討核磁測井技術在低阻油層評價中的應用，其具構想是利用物質核磁共振特性在鉆孔中研究巖石特性,主要利用脈沖法研究巖石的弛豫特性。由于氫原子核具有最大的磁旋比和最高的共振頻率,是在鉆孔條件下最容易研究的元素。氫是孔隙液體中的主要成分,因此核磁測井是研究孔隙流體含量和存在狀態的有效方法,并可以提供不同尺寸孔隙分布,進而得出束縛水飽和度等重要參數。再結合阿爾奇公式中提供的地層電阻率參數，以推算出地層自由水電阻率。本設想是在低阻油氣層中，對于自由水電阻率又一算法。觀測其曲線幅度變化，可識別低阻油氣層中油、氣、水層。希望本構想能在復雜的低阻油氣層測井技術與評價方法中起到對于常

11、規自由水電阻率算法佐證作用。1.2國內外研究現況長期以來，人們習慣于用深側向或深感應電阻率測井來區分油層和水層，并基于地層電阻率、孔隙度和孔隙結構參數來定量解釋地層的含水飽和度，因而，人們花很大的精力和時間在地層真電阻率的獲取上。當油層電阻率與水層電阻率的比值大于3時，這種方法可以得到另人滿意的含水飽和度值。但是，當油層與水層的電阻率值相同或者低于水層電阻率時，僅僅憑借深側向或深感應電阻率測井來判斷油層和水層，并以地層電阻率為基礎計算含水飽和度已無法得到令人滿意的結果。由于大量電阻率油層的存在，研究其成因和類型，尋找有效的識別和定量解釋方法十分必要。目前，國內對于低電阻率油層的研究仍處于一半定

12、性一半定量階段，即根據實驗室的化驗分析數據尋找低電阻率油層與正常電阻率油層在組成成分、孔隙結構等微觀方面的不同，進而歸納總結出本地區油層低電阻率的成因，然后根據油層低電阻率的成因機理選擇現有的含水飽和度解釋模型，例如Waxman- Smits方程等，計算低電阻率油層的含水飽和度。由于低電阻率油層的成因十分復雜，有時是幾種因素同時作用造成的，因而現有的含水飽和度模型往往不能滿足需要，使準確地定量解釋低電阻率油層的含水飽和度十分困難，因此低電阻率油層的含水飽和度還處于半定量解釋階段。隨著實驗儀器和方法的不斷完善，為了更加清楚地認識低電阻率油層，并準確地評價其含油性和產油性，低電阻率油層的研究勢必要

13、以實驗為基礎從巖石的微觀結構入手，完善低電阻率油層的成因機理理論，并在此基礎上結合沉積環境，如地層水，巖石孔隙結構等特性建立新的適應于低電阻率油層的含水飽和度解釋模型。有關低阻油氣層的定義，目前人們對其描述并不統一，國內外不同學者根據特定條件下的低阻油層發育特征給出了內涵完全不同的定義，在檢索文獻中出現了多種定義和描述:歐陽健5等結渤海灣地區第三系低電阻攻關各油田取得的共識，油氣層與水層的測井電阻率比值小于2，甚至與水層電阻率相同的油層定義為低電阻率油層。曾文沖，歐陽健4等低阻油氣層的實質是以束縛水為主要成分的高含水飽和度油氣層，普遍具有低含油飽和度特點。一般采用相對的概念進行定義。所謂低電阻

14、率油氣層系指含油飽和度接近或低于50，電阻率指數I- 3的油氣層。其電阻率與水層較接近，在高礦化度地區，絕對值十分低，接近或低于周圍泥巖電阻率。劉志慧11等將低阻油層描述為感應電阻率比本地區正常油氣層的電阻率低，甚至和水層電阻率相近的油氣層。周海民20等將低阻油層定義為與臨近水層電阻率差異小 、電阻增大率小于2的油氣層。曾文沖4等曾根據實際資料分析，對低阻油氣層的定義和特點進行了詳細的闡述，并將低阻油氣層定義為油氣層電阻率與相鄰水層之比(即電阻增大率D介于1-3的純油氣層定義為低阻油氣層。鑒于低阻油氣藏在石油勘探開發中的重要地位，無數學者已對核磁測井定量評價低阻油氣藏進行了大量研究工作，且取得

15、了一系列顯著的成果，為低阻油氣藏定量評價工作奠定了堅實基礎。（1）儲層孔隙度核磁測井評價油氣藏優勢諸多，其中孔隙度測量方便精確尤為顯著。因核磁測井技術可不受地層巖石骨架、泥質、圍巖等因素直接測量地層孔隙度。避開其他常規測井求取孔隙度時不可避免的參數影響，提供精確孔隙度數值。此外當地層有且僅有單項流體時，核磁測井還能提供地層孔隙度孔徑尺寸。趙永剛（2007）、吳豐14（2007）通過對比核磁共振成像測井解釋的孔隙度與巖心化驗分析的孔隙度，發現除了少數幾個點孔隙度數值差異較大外，其他數值相當吻合（如圖1-1），該例說明核磁成像測井技術對于地層孔隙度測量有極高的精確度。圖1.1某井巖心孔隙度與測井孔

16、隙度對比圖（2）流體識別通過對氫核核磁共振信號的觀測，如T1加權法識別地層孔隙中輕烴性質及其含量。楚澤涵9（2008）、黃隆基9（2008）等知名學者通過大量的實例、生產經驗歸納總結出地層不同流體中含氫指數：水：定義常溫常壓條件下地表水含氫指數為1，即HI=1。由于井底條件下水密度五明顯變化，所以HI=1。純烴：純烴的含氫指數可用體積密度d、摩爾質量Wm、化學分子式中烴原子數Nh確定。公式：HI=dNh/0.11Wm。原油：由于原油是含烴量不同的有機分子組成的碳烴混合物，其含氫指數與其粘度有關，可用如擴散分析法或擴散增強法來識別高粘度油。其中API25原油含氫指數接近1；API17原油含氫指數

17、明顯減小。天然氣天然氣通常由甲烷為主，另含有其他少量烷烴和惰性氣體，所以其含氫量較低，核磁測井不易觀測。（3）滲透率當地層孔隙有且僅有單相流體時，橫向弛豫時間T2分布經過標定能夠直接與孔隙尺寸相對應。根據標定得到的孔隙孔徑，可進一步算的泥質束縛水體積、有效孔隙度、毛細管束縛水體積、自由流體體積，從而確定儲層滲透率。1.3主要研究內容（1）研究低阻油層的形成機理及其低阻油層的評價方法；（2）常規測井方式在低阻油氣藏中應用及與核磁測井對比；（3）核磁測井技術在低阻油氣藏中的應用：應用核磁測井技術估算地層孔隙度，應用核磁測井技術估算地層束縛水含量及其飽和度；（4）結合阿爾奇公式推算出地層自由水電阻率

18、；（5）核磁共振測井在合川構造低阻油氣藏的實例應用。1.4研究方法及思路（1）收集資料：收集不同地區低阻油氣藏油田案例，了解常規測井方法對于低阻油氣藏的評價應用，了解核磁測井基本原理及其應用方法。（2）分析基本的地質特征：根據所收集的低阻油氣藏資料，分析并歸納研究區的基本的地質特征。（3）根據核磁測井相應信息特征，寫出束縛水飽和度公式，結合阿爾齊公式，進行自由水飽和度公式推到。（4）實例應用：收集核磁測井在低阻油氣藏的實例應用，通過側面應證核磁測井含水飽和度測量方式。如圖1.2所示為論文研究流程圖。收集整理基礎資料常規測井核磁測井低阻油藏合川油田常規測井方法應用束縛水公式公式應用阿爾齊公式方法

19、對比自由水飽和度公式推導報告編寫核磁測井方法應用低阻油藏成因實例印證圖1.2 研究流程圖2低阻油氣藏概述2.1低阻油氣藏概念人們對油層的界限，往往是以相同儲層物性條件下電阻率的高低做為油層、水層定性識別的依據的。人們一般認為，儲層含油，則電阻率增高，含水則電阻率降低。但是，當成藏地質條件發生變化，或者儲層結構、巖性和流體性質發生了變化，就有可能使儲層電阻率發生變化，從而出現所謂的高阻水層和所謂的低阻油層。判斷低電阻率油藏，應該采用相對概念的方法，區分油氣、水層的標準是隨地層條件(如孔隙度等)的變化而變化的，應充分考慮不同地區、不同井深地質條件變化的影響，具體電阻率數值上沒有一個固定的標準。一般

20、說來所謂的低電阻率油層，是指那些地層電阻率小于或接近于圍巖電阻率，或者與水層電阻率差別不大甚至出現相互交叉變化的不易識別的油層。實際工作中又從以下幾個方面來作界定：從油層電阻率絕對值考慮：國內大多數油田的油層電阻率范圍在4-100m之間，小于這一電阻率“下限”的油層即可稱之為低電阻率油層。與鄰近水層比較：這類低電阻率油層通常不以電阻率絕對值的大小來定義，而以電阻率指數小于3進行定義。這就意味著，其電阻率與鄰近水層十分接近，甚至出現相互交叉的現象。與相鄰圍巖層比較：與上下泥巖電阻率比較，油層電阻率與周圍泥巖電阻率相同、甚至明顯低于它。此時往往沒有考慮油層電阻率絕對值大小或與鄰近水層進行比較，如果

21、在鉆遇的目的層段沒有水層時，解釋難度就更大。2.2低阻油氣藏概成因機理 因為低阻油氣層的成因復雜、類型多種多樣，形成過程不盡一致，所以不同成因、類型、形成過程的低阻油氣藏其構造特征也不相同。低阻油氣藏可形成與儲層沉積、油氣成藏、成巖作用和裸眼鉆探等不同的過程中，而在這千差萬別的成藏過程中受到的影響因素也隨之變化、有時甚至差異很大。以上諸般種種給我們的探測、歸類、研究帶來極大不便，現將其成因類型大致分類如下表2.1。表2.1成因分類表序號低阻成因形成過程作用原理1高不動水飽和度作用沉積改善導電網絡2粘土附加導電作用沉積、成巖改善導電網絡3導電礦物作用沉積改善導電網絡4油水分異作用成藏含有飽和度低

22、5油水層礦化度差異作用成藏、成藏后地層水電阻率不同6鉆井液侵入裸眼鉆探油層、水層電阻率相對差異較小2.2常規低阻油氣藏評價方法（1） 低阻油氣藏的電測識別電測井是如今測量與評價油氣層的主要方法之一。其主要原理為：由于儲層孔隙尺徑大小不同，導致孔隙內含流體性質不同。其中較小孔徑孔隙主要含水，稱為共存水。共存水的一般含有一定濃度的導電離子，一般表現為低阻；較大孔徑的孔隙主要含油氣，因為油氣不導電表現為高阻。綜上所述，一般情況下油（油水）層電阻率遠高于水層，其數值大約在1.53被左右。但由于低阻油氣藏的底層電阻率特殊性，常規電測識別法并不能很好的對低阻油氣藏進行精確評價。（2） 儲層定量綜合評價方法

23、研究目標地區實際資料；認識油藏地質特征；分析油藏形成條件、油藏類型、油水分布；認識儲層的巖性特征、粘土成分、膠結物含量類型、孔及結構等，最后運用測井信息以及路徑資料進行綜合定量評價低阻油氣層。（3） 陣列感應評價方法當儲層被鉆井液侵入形成低阻油氣藏時，可用陣列感應測井與側向測井相結合的方法對目標儲層進行研究分析，判別儲層流體性質。由于雙側向測井是由儀器直接供給直流電徑向探測儲層，故儲層侵入帶與原狀帶地層電阻率成串聯；而陣列感應測井是由交變磁場在地層中產生次生感應電流，并環繞井軸流動探測，故地層侵入帶與原狀帶電阻率成并聯。正因為兩者的不同探測原理，導致其測量的地層電阻率不同。側向測井：Rlld=

24、Ri+Rt （2.1）感應測井：1/Rlid=1/Ri+1/Rt （2.2）式中：Rlld：深沉向電阻率；Rlid：感應向電阻率；Ri：入侵帶電阻率；Rt：原狀帶電阻率。當泥漿侵入水層時：深側向測井侵入帶電阻率略大于原狀帶電阻率，感應測井侵入帶電阻率略小于原狀帶電阻率。當泥漿侵入油氣層時：深側向測井與感應測井變化相似，侵入帶電阻率都稍低于原狀帶電阻率。HC-X井須二段低阻氣層實例圖如圖2.1。圖2.1 HC-X井須二段低阻氣層實例圖（4）自然電位測井評價方法低電阻率油層和水層在自然電位測井上存在著明顯的差異，低電阻率油層的自然電位異常幅度低于水層的。在油田儲量評價中依據油田的DST和MDT測試

25、資料并結合自然電位測井制定如下的交會圖可以幫助區分低電阻率油層和水層。下圖2.2為秦皇島32-6油田含油性與地層電阻率交會圖圖2.2秦皇島32-6油田含油性與地層電阻率交會圖圖中的橫坐標是自然電位異常幅度相對值(記做Rsp )，其算法如下：Rsp=SP測量-SP泥巖/SP水層-SP泥巖 （2.3）式中：Rsp一個無量綱值，即在計算Rsp之前要對自然電位測井曲線進行基線偏移校正。SP測量校正后的SP曲線在目的層段的測井值，mV；SP水層校正后的SP曲線在典型水層的測井值，mV；SP泥巖校正后的SP曲線在泥巖段的測井值，mV 。從深側向電阻率與自然電位相對比值交會圖可以看出，低電阻率油層和水層在深

26、側向電阻率測井上十分接近，根本無法僅憑深側向電阻率測井來準確區分它們。但是它們的自然電位異常幅度相對比值有明顯差異。（5）利用微側向電阻率測井識別低電阻率油層在實際生產測井中某些低電阻率油層和水層在微側向電阻率測井上有明顯的差異，低電阻率油層具有較高的微側向電阻率值，而水層具有較低的微側向電阻率值，因此微側向電阻率測井是識別低電阻率油層的又一測井方法。下圖2.3為渤海地區新近系低電阻率油層范例。圖2.3渤海地區新近系低電阻率油層微側向電阻率測井不僅可以幫助我們判別低電阻率油層和水層，更主要的是微側向電阻率測井具有較自然電位測井更高的縱向分辨率，對于儲層底部的薄水層具有很好的識別能力，可以彌補自

27、然電位測井受層厚影響大的不足。（6）碳氧比(C/O)測井法碳氧比（C/O）測井，是一種新型的脈沖中子測井方法。該方法依據快中子非彈性散射理論，具有能穿透儀器外殼、井內流休、套管和水泥環等介質而直接探測地層的優點。C/O測井分別選取碳元素和氧元素作為地層中油和水的指示元素，選取硅和鈣為巖性指示元素，這樣選取指示元素的原因可歸結為：油中含有大量碳元素，幾乎不含氧元素；水中有大量氧元素，幾乎不含碳元素。當低電阻率儲層在利用微側向電阻率和自然電位測井不能確定儲層是否含油時，C/O測井是判別低電阻率油層的又一有效方法。3核磁測井方法及其與常規測井方法在低阻油氣層應用對比近幾十年來，儲層孔隙度測量評價多用

28、中子、密度、聲波曲線等方式測繪，但大多數傳統測井方法只能提供簡單的孔隙度值，而且在實際生產作業中傳統孔隙度測量方法更是容易受到諸多因素干擾：泥質、井眼、鉆井液等。對于流體含量、性質判別來講，傳統的電法、綜合判別發、陳列感應法等傳統測井方法本身局限頗多，或是適用測量情況單一。綜上，傳統測井方法在條件特殊、種類繁多的低阻油氣藏中無疑處處掣肘，測量結果每每也不盡如人意。自90年代至今，原中國石油天然氣集團公司油氣勘探部引進了核磁共振成像測井（MRIL：Magnetic Resonance Imaging Logging）彰顯了其獨特的魅力：核磁共振成像測井在自由流體孔隙度測量、毛細管孔隙度測量、粘土

29、束縛水測量、流體性質判別等多方面具有優越性。本章就此簡單介紹核磁共振成像測井測井原理、應用核磁估算底層束縛水含量以及其與常規測井方法在低阻油氣藏應用對比。3.1核磁測井成像技術（1）核磁共振成像測井測井基本原理核磁共振測井的理論基礎為利用原子核磁性以及其在外加磁場作用下的進動特性，又由于氫原子核具有最大的磁旋比和最高的共振頻率，是在鉆孔條件下最容易研究的元素，故以下以氫原子為例說明。帶電氫原子核本身會不停自旋產生磁場，大量原子核在無外加磁場時保持自旋，對外表現為無磁性。當質子在外部磁場的作用下，會做定向排列（極化），儀器高強度磁場會極化質子使其磁場方向與儀器磁場方向一致。極化前后對比圖，見下圖

30、3.1。 圖3.1極化前后對比圖對于被磁化后的氫核自旋系統，設定系統磁場為B0，在此磁場的垂直方向上再加上一個交變磁場B1，使兩者動頻率相等。那么處于低能狀的磁場矩將吸收交變磁場的能量，躍遷到高能態即核磁共振。在外加交變磁場施加前，氫核自旋系統處于平衡狀態，宏觀磁化矢量M與靜磁場B0方向相同；在外加交變磁場施加時，磁化矢量偏離原方向；當在外加交變磁停止后，氫核自旋從高能級的非平衡狀態回復到原平衡狀態，此回復過程即弛豫。又因為宏觀磁化方向可分為橫向、縱向兩分量，兩者弛豫恢復時間分別用T1、T2表示。由于巖石、流體之間物性不同，其弛豫方式、弛豫特征也不盡相同。在實際生產測井中以此來獲得巖石物理信息

31、、辨別流體。3.2應用核磁估算地層束縛水含量由于不同流體的物性不同，其橫向弛豫時間也不相同。核磁測井技術通過測量地層中流體質子的橫向弛豫時間識別流體性質。因為自由流體橫向弛豫并不因空間因素而做變化，只作自由弛豫，體現其本身性質。束縛流體由于受到表面弛豫的影響，橫向弛豫速度加快，橫向弛豫時間大幅度變小。束縛水與自由水兩者之間差異明顯。如今，核磁測井技術測量毛管束縛水飽和度的常見方法的有:小孔隙束縛水飽和度模型和薄膜束縛水飽和度模型以及漸變截至值計算束縛水飽和度模型。（1）小孔隙束縛水模型在核磁測井解釋中，假定一個孔隙大小界限值，如果孔隙度小于該值則孔隙中所有流體均處于束縛狀態，孔隙中被潤濕相流體

32、（一般為水）所充填；如果孔隙度大于該值，則孔隙中所有流體都是可動的（高敏2000），如圖3.2所示。圖3.2小孔隙束縛水模型圖在T2分布譜上，與假定的孔隙度大小界限值相對應T2值稱為T2截止值，記作：T2ctoffo。T2截止值將巖層中孔隙分布劃分為束縛水孔隙部分和可動流體孔隙部分。以上束縛水體積模型稱為小孔隙束縛水模型，根據其原理又稱為截止值模型，其確定束縛水體積和可動流體體積的方法稱為T2截止值法。應用該方法可以將束縛水飽和度表示為： （3.1） （3.2） （3.3）式中：T2ctoffoT2截至值；BVI毛管束縛水孔隙體積；FFI自由流體孔隙體積。（2）薄膜束縛水模型相對的在薄膜束縛水

33、模型中：假定所有孔隙系統，無論其孔徑大小，都一定存在潤濕相流體(一般為水)束縛在孔隙表面，而束縛在孔隙表面的水在底層壓力下無法流動。其含量多少則隨孔徑大小變化而所占比重不同。在經孔隙度刻度后的T2分布譜上，每個T2時間都存在一個一一對應的系數，來表征束縛水所占的比重。確定T2分譜上該系數所組成的系數組，就可由T2分布計算出所有孔隙中所含束縛水的體積，余下部分即為可動流體體積。這種束縛水體積模型稱為薄膜束縛水模型，其中T2分譜上T2時間一一對應的一組系數稱為T2譜系數，所以該模型又稱為T2譜系數模型，根據此模型來求取底層束縛水體積的方法稱為T2譜系數法(孫建孟2001)。應用該方法確定毛管束縛水

34、飽和度表示為： （3.4） （3.5） （3.6）式中：Ci束縛水T2譜分布系數。（3）漸變截至值計算束縛水模型薄膜束縛水模型比起小孔隙束縛水模型無疑更為準確。但是因為系數較多，在實際生產中并沒有一組通用系數，太多誤差可以給系數組選取造成影響。由于小孔隙束縛水模型不能完全反映束縛水的存在狀態；薄膜束縛水模型系數選取困難。先采用小孔隙束縛水模型測量得到束縛水飽和度。又在大孔隙內表面采用束縛水薄膜模型。因為束縛水薄膜的厚度取決于毛管壓力的大小，所以孔隙體積越大，丟失的束縛水體積越大，如圖3.3所示為漸變截止值。該方法計算束縛水孔隙度的表達式如下： （3.7）圖3.3漸變截止值3.3核磁測井與常規測

35、井在低阻油氣田應用對比近年來隨著油氣勘察開發，人們越來越多的意識到與常規油層不同的特殊類型油層。其中低阻油氣藏便是其中之一。此類型油氣藏往往底層電阻率偏低、有單砂體展布的同時擁有巨大挖掘潛力。現對比核磁測井與常規測井在低阻油氣藏應用如下：（1）孔隙度在常規的幾種孔隙度測井（中子、密度、聲波）中，其應用條件比較嚴格：在地質條件比較簡單，巖性比較單一的情況下才能夠依靠傳統三種測井方式獲得準確的地層孔隙度參數。但在狀況復雜，儲集類型多樣的低空低滲的低阻油氣藏中，儲層巖石骨架比孔隙貢獻更多，常規測井方法對巖石骨架響應可能比孔隙流體更加靈敏。此外，當鉆井液入、井眼、泥餅等因素對常規孔隙度測量方式也有很大

36、的影響。而且儀器的靈敏區域也經常不明顯。（2）流體識別在常規的幾種流體識別測井（電法、陣列感應）中，電法測井由于其測井基本原理導致該方法在低阻油氣藏評價中容易形成誤判“水層”。而陣列感應測井試用范圍太小，對于低阻油氣藏而言，該法僅試用與鉆井液入侵形成低阻油氣藏。而對核磁測井而言，實際中由于受到噪聲干擾，差譜定性分析法往往不太可靠。更多時候需要通過時間域分析，對雙水模型TW測井資料進行處理，完成流體識別。（3）滲透率影響巖層滲透率的因素頗多，主要包括巖石不同結構、構造特征、巖石孔隙結結構。常規滲透率測井往往無法直接得到儲層滲透率，多用測井資料綜合解釋，但精度不高。4地層自由水電阻率推算4.1核磁

37、測井測量束縛水飽和度目前為止，特殊測井技術中能夠推算出束縛水飽和度的方法有且僅有核磁共振測井。其不同于常規推算方式（利用原始油層測井數據推算、巖心水驅油實驗數據），該方式因為是逐層測量數據，所以結論更加可靠實用。核磁測井儀器通過一系列標定刻度，可直接測的束縛流體孔隙體積（詳見本文3.2）。由于在實際生產中大部分油氣田的束縛流體主要是束縛水，因此核磁測井得到的束縛流體孔隙體積可視為束縛水孔隙體積。束縛水孔隙體積占油層孔隙總體積的百分比，即為束縛水飽和度。4.2阿爾奇公式Archie公式于1942年由美國殼牌公司發表，是用測井資料定量解釋油水層的經典公式。其主要適用范圍為砂巖，符合大多數低阻油氣藏

38、地質條件。Archie公式主要包括兩個公式：（1）地層因素公式： （4.1）式中：R0100%飽含地層水時的地層電阻率；Rw地層水電阻率；m巖石的膠結指數；a與巖石有關的比例系數。（2）電阻增大系數公式： （4.2）式中：Rt含油氣地層電阻率；n飽和度指數；b與巖性有關的常數。由上面2式可知，對于含水飽和度小于1的純砂巖（即在純凈砂巖的孔隙中除了水之外還有石油或天然氣等其他類型的流體）中有公式： （4.3）式中：Sw含水飽和度；Rw地層水電阻率；RT地層電阻率；孔隙度。其中m、n、a、b、RT均可由實驗室巖電分析得出結果。Sw、可又核磁測井得出目的層數據。4.3地層自由水電阻率由4.2所示，根

39、據Archie公式推導得到公式： （4.4）式中：Rw地層水電阻率，由底層自由水電阻率和底層束縛水電阻率串聯組成的。所以推導公式得：Rwf=Rw（1Swc） （4.5）式中：Swc束縛水飽和度。5核磁共振測井在合川構造低阻油氣藏的應用實例隨著四川汕氣田天然氣勘探與開發的進一步深化，川中地區的須家河碎屑巖儲層目前成為四川油氣田勘探與開發的重點。合川構造是繼廣安氣田須家河氣藏后的又一重大發現，該構造須二儲層物性好，單井產量高，是四川碎屑巖儲層勘探的重點區塊。這些油田在帶給我們大量的石油地質儲量的同時，也給我們帶來了一系列的前所未有的挑戰。其中較為引人關注的是大量低電阻率油層的存在。這里所說的低電阻

40、率油層是指油氣層與水層的測井電阻率比值小于2，甚至與水層電阻率相同的油氣層。如何正確地識別低電阻率油層并準確地定量解釋低電阻率油層在油田勘探、評價和開發階段具有十分重要的意義。利用核磁測井定量解釋低阻率油層含水飽和度，并且取得了一定的成績。5.1合川構造低阻油氣藏概況根據合川已鉆井的巖心分析，須二段的孔隙度分布區間大約為為0.5%一9.35 %，滲透率小于（0.05一4.25）103，說明合川區塊須二段基質滲透率較低，屬裂縫一孔隙型儲層。據合川區塊793個巖心實測含水飽和度統計，以60%一90%區間樣品數最多，占總樣品數的80.3%，從區域研究表明，須二儲層表現為高含水飽和度特征。由于合川構造

41、須二儲層為含高束縛水儲層，因此，利用常規測井資料分析儲層由于不能準確判斷地層束縛水飽和度和可動水飽和度，故容易造成流體性質判別失誤。陣列感應曲線由于受地層高束縛水影響，深感應曲線值低于2m，電阻率非常低。5.2利用核磁共振資料判別地層可動水含量在合川構造的須二儲層中，由于儲層流體性質只有氣水兩相，因此利用移譜法判別含氣的效果是相當好的，在此不作贅述。但是由于儲層段電阻率較低，因此判斷儲層究竟有無可動水，這才是問題的關鍵。經過研究分析，利用核磁共振測量的地層有效孔隙度與常規資料結合，可解決這一問題。方法如下：（1）利用標準T2測井獲得的地層有效孔隙度MPHE與根據常規測井資料的中子一密度孔隙度交

42、會得到地層總孔隙度t，可以得到束縛水飽和度Swb。 （5.1）（2）然后再利用電阻率資料，根據雙水模型或Waxman一Smith模型，計算地層水飽和度Sw。雙水模型計算地層水飽和度公式如下： （5.2）式中：RT地層真電阻率；t中子一密度交會的地層總孔隙度；a、m、n分別為巖性系數、膠結指數及飽和度指數；Sw地層總含水飽和度；RCW泥質束縛水電阻率；Rw地層水電阻率。最后根據地層水飽和度判別儲層流體性質，如果SwSwb，則判斷儲層流體性質幾乎不含可動水，儲層為純氣層；如果SwSwb，則判斷儲層含可動水，儲層將要產水。5.3應用實例（1）氣水同層的判別實例HC-F井的須二段儲層如圖所示，孔隙發育

43、，物性良好，但電阻率較低，僅2m4m，用常規資料判斷儲層流體性質較難。分析核磁共振資料，發現移譜測井資料指示該段長回波間距譜峰明顯較短回波間距前移，含氣特征明顯。經過核磁共振含水飽和度程序處理，發現2210m2219m段不含可動水，解釋為氣層，但2232m2244m該段含部分可動水，因此分析認為在2232m2244m段儲層也將產水，解釋為氣水層。最終在這兩段試油：產氣：1135l04m3/d；產水：10.8m3/d，證實測井解釋正確。圖5.1 HC-F井的須二段儲層（2）純氣層判別實例HC-XX井的須二段儲層如圖所示，孔隙發育，物性良好，但電阻率較低，也僅2m40m，僅僅只川常規資料判斷儲層流

44、體性質較難。分析核磁共振資料，發現移譜測井資料指示該段長回波間距譜峰明顯較短回波間距前移，含氣特征明顯。經過核磁共振含水飽和度程序處理，在2545m2270m及2276m2856m段地層含水飽和度與束縛水飽和度幾乎相等，儲層不含可動水，分析儲層不產水，解釋為氣層。最終在這兩段試油產純氣：12.92104m3/d，無水。圖5.2 HCXX井的須二段儲層6結論與認識通過合川須二氣藏為高束縛水飽和度氣藏，常規資料難以準確評價流體性質這一特點。利用核磁共振資料結合常規資料，準確區分儲層束縛水含量和可動水含量，研究了合川構造低阻氣藏的流體性質。取得了以下成果和認識：對比了常規測井、核磁測井、常規測井與核

45、磁結合等情況下儲層參數計算的優劣，揭示了核磁測井在評價復雜儲層參數與儲層流體性質識別方面的優勢與作用，推導了自由水含水飽和度公式。總之，低阻油氣藏評價是一項復雜的工程，核磁測井的應用恰好能對癥下藥。致謝通過本次畢業設計，不管是知識層面的能力還是技能層面的能力，相較之前，均得到極大地鍛煉與提高。在這一過程中，首先十分感謝我的指導老師孫嘉戌副教授。正是在老師的悉心指導與幫助下，我才能順利完成本次畢業設計；并對測井曲線所包含并反映的地質信息有了更加深刻和豐富的認識，鍛煉了我的邏輯思維能力，提取關鍵信息的能力，并逐步掌握了解決實際問題的基本能力。在軟件的學習使用過程和資料收集整理以及論文寫作過程中，任

46、冠雄同學給予了我較大幫助，讓我能夠及時有效地對井資料進行處理與解釋。每當我遇到知識盲點時，同學們總能提供恰當的幫助，讓我及時補充知識；每當我對一個問題想法模糊時，和同學的討論能幫我有效理清想法。當然，本次畢業設計的順利完成，也離不開學院各位老師的關心和幫助，他們總能解答我提出的各種問題，并進行積極引導，讓我對問題的解決始終抱有積極主動的心態。最后，衷心感謝給予我幫助的老師、師姐、同學！參考文獻1XIE RanHong,XIAO LiZhi,WANG ZhongDong,DUNN Keh Jim.The influence factors of NMR logging porosity in complex fluid reservoir.Science in China Se