储层核磁孔隙度计算

  核磁共振测井可以直接测量储层流体中氢核的密度,因此可以将测得的数据转换为视含水孔隙度,且核磁测得的孔隙度与岩石骨架无关。原始衰减曲线的初始幅度或T2分布曲线积分面积与探测范围内孔隙流体中被极化的氢核数量成正比。将初始幅度刻度后可以得到孔隙度值。

  核磁测井能解释可动流体孔隙度、束缚流体孔隙度和粘土束缚流体孔隙度。亲水地层的核磁共振孔隙度解释模型如图1所示:

图1  核磁共振孔隙度解释模型示意图

  由于骨架和粘土的氢核弛豫速度很快,T2值约为10 μs ,核磁测井仪在接收到回波信号之前,骨架、粘土信号就已经衰减完毕了,因此核磁共振测井是测量不到骨架和粘土弛豫信号的,这也是核磁测井不受岩性影响的原因。

  对于饱和水的岩石,在T2分布上,短T2部分对应着岩石的小孔隙;长T2部分是岩石较大孔隙的反映。这是因为小孔隙或微孔隙中自由流动的液体较少,绝大部分是束缚水,孔隙内壁对流体的强烈相互作用,使得流体的弛豫时间大为降低;而大孔隙中的流体却可以保持与自由状态相类似的性质,对应着长的T2谱。研究还发现,当空气取代孔隙中的流体时,T2分布曲线的变化与毛管压力曲线的改变方式非常相似,随着大孔隙中的水被排出,T2分布中的长T2组分首先消失。基于此,T2分布经过孔隙度刻度后,T2曲线分布的积分面积可以视为核磁孔隙度Φm

\[\varphi_m=\int_{T2min}^{T2max}{f(T2)dT_2}  (1)\]

  式中,Φm是核磁总孔隙度,T2min是T2谱布点最小值,T2max是T2谱布点最大值,f(T2)是T2谱分布。

  通过选择一个截止值(T2C)就可以区分束缚流体和可动流体。例如:砂泥岩中典型的T2C为33ms。此时,可动流体孔隙度:

\[\varphi_{mf}=\int_{T2c}^{T2max}{f(T2)dT_2}  (2)\]

  式中,Φmf是可动流体孔隙度,T2c是可动流体和束缚流体的T2截止值,T2max是T2谱布点最大值,f(T2)是T2谱分布。

  假若核磁测井仪数据采集的回波间距小,并且有较高的信噪比时,能够测到0.5ms的横向弛豫成分,基本上包含了粘土束缚流体的信号,核磁孔隙度Φm就为核磁总孔隙度Φmmt。此时,束缚流体就包含了毛细管束缚流体和粘土流体两部分。在T2分布谱上区分毛细管束缚流体和粘土流体就需要另一截止值T2b,通常T2b取3ms。

  毛细管束缚流体孔隙度计算公式如下:

\[\varphi_{mb}=\int_{T2b}^{T2c}{f(T2)dT_2}  (3)\]

  式中,Φmb是毛管束缚流体孔隙度,T2b是毛管水和粘土水T2截止值,T2c是毛管水和可动水截止值,f(T2)是T2分布谱。

  粘土流体孔隙度计算公式如下:

\[\varphi_{mcl}=\int_{T2min}^{T2b}{f(T2)dT_2}  (4)\]

  式中,Φmcl是粘土流体孔隙度,T2b是毛管水和粘土水T2截止值,T2min是T2谱布点最小值,f(T2)是T2分布谱。

  核磁有效孔隙度计算公式如下:

\[\varphi_{me}=\varphi_{mf}+\varphi_{mb}  (5)\]

  式中,Φme是核磁有效孔隙度,Φmb是毛管束缚流体孔隙度,Φmf是可动流体孔隙度。

  当NMR测井仪不能测到粘土流体核磁信号时,核磁有效孔隙度Φmem;毛细管束缚流体孔隙度:

\[\varphi_{mb}=\int_{T2min}^{T2c}{f(T2)dT_2}  (6)\]

  式中,Φmb是毛管束缚流体孔隙度,T2c是毛管水和可动水T2截止值,T2min是T2谱布点最小值,f(T2)是T2分布谱。

  T2截止值T2c是储层参数孔隙度解释中要用到的关键参数,通常由实验室分析确定。在没有实验的情况下,也可以根据不同的岩性使用对应的经验值,一般砂泥岩用33ms,碳酸盐岩用92ms。


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