阅读说明：本技术 一种提高核磁共振t2谱表征致密储层孔径分布精度的转换方法 (Improve nuclear magnetic resonance T2Conversion method for spectral characterization of dense reservoir pore size distribution precision ) 是由 黄何鑫 李荣西 于强 周伟 吴小力 覃小丽 赵迪 刘奇 赵帮胜 于 2020-06-08 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种提高核磁共振T<Sub>2</Sub>谱表征致密储层孔径分布精度的转换方法,包括如下步骤：步骤一：对饱和地层水的致密储层样品进行核磁共振测试,获得核磁共振T<Sub>2</Sub>谱；步骤二：对干燥致密储层样品进行恒速压汞实验,获得压汞孔径大小分布数据；步骤三：对压汞孔径大小分布数据进行分段处理；步骤四：使用圆柱形孔隙模型获得T<Sub>2</Sub>与孔径大小之间转换关系；步骤五：将步骤三中的各段数据分别使用步骤四中的转换关系得到各段的T<Sub>2</Sub>与孔径大小之间的转换方法,从而获得完整的T<Sub>2</Sub>谱表征致密储层孔径分布的转换方法。该方法提高了利用核磁共振实验得到孔径分布的准确性。(The invention provides a method for improving nuclear magnetic resonance T 2 The conversion method for the spectral characterization of the precision of the pore size distribution of the tight reservoir comprises the following steps: the method comprises the following steps: performing nuclear magnetic resonance test on a compact reservoir sample of saturated formation water to obtain nuclear magnetic resonance T 2 A spectrum; step two: performing a constant-speed mercury-pressing experiment on the dry and compact reservoir sample to obtain mercury-pressing pore size distribution data; step three: carrying out sectional processing on the mercury intrusion pore size distribution data; step four: obtaining T using a cylindrical pore model 2 The conversion relation with the aperture size; step five: respectively using the conversion relation in the step four to obtain the T of each section 2 Conversion method from aperture size to obtain complete T 2 A conversion method for spectral characterization of tight reservoir pore size distribution. The method improves the accuracy of pore size distribution obtained by nuclear magnetic resonance experiments.)

一种提高核磁共振T2谱表征致密储层孔径分布精度的转换 方法

技术领域

本发明涉及储层预测技术，尤其涉及致密储层孔隙结构的核磁共振表征方法，属于石油勘探开发领域。

背景技术

致密储层相比较与常规储层，主要的特点之一就是孔喉空间较小，这使得流体在其中的运移难度很大。因此，准确评估致密储层的孔隙结构是评价致密油气资源潜力、可采性和产能的前提条件之一，核磁共振是一个比较常用的测试手段，该方法需要将饱和水状态下的T₂转换为孔隙半径。这样的优点在于(1)结合离心或者烘干手段，可以明确束缚流体的孔径分布；(2)结合饱锰样的驰豫谱，可以明确油相占据的孔径分布；(3)结合恒速压汞实验，可以明确喉道对束缚流体或者残余油的控制。

通常将T₂转换为孔径分布是结合汞注入的实验手段。常规的转换方法是通过公式推导得到了：T₂＝Cr_t，其中，C为转换系数，r_t为汞注入得到的孔径大小。上述方法在CN104634718A、CN106249306A等现有技术中有相关记载。但是该方法存在的问题是，T₂和r_t的线性关系并不能很好的对二者进行拟合。可能是由于复杂的孔喉结构和较小的孔径分布，这在致密储层中表现的更加明显。为此，也有部分研究学者在常规方法的基础上得到了经验公式：其中，n为常数。但该式不能通过数学推导得到，同时缺少物理意义。并且，通常的转化方法是基于实测的压汞孔径分布数据，如果实测数据在某一进汞饱和度段内分布密集，则转换公式会更多的考虑这部分权重，使得实测数据稀疏段的拟合程度较差现，导致利用T₂转换为孔径分布的效果较差。

因此，本发明提出了利用T₂转换孔径分布的新方法，在常用推导的基础上，还充分考虑了圆柱形孔隙模型。一方面说明了线性关系并不能很好的对横向弛豫时间T₂进行孔径分布转换，另一方面提出的模型更符合物理意义。此外，通过本发明对压汞孔径大小分布数据的处理，能够有助于提高通过核磁共振实验得到孔径分布的准确性，相对准确的评价致密油气资源潜力。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有一定物理意义，同时有助于提高核磁共振T₂谱表征致密储层孔径分布精度的转换方法，相对准确的评价致密油气资源潜力。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种提高核磁共振T₂谱表征致密储层孔径分布精度的转换方法，包括如下步骤：

步骤一：对饱和地层水的致密储层样品进行核磁共振测试，获得核磁共振T₂谱；

步骤二：对干燥致密储层样品进行恒速压汞实验，获得压汞孔径大小分布数据；

步骤三：对压汞孔径大小分布数据进行分段处理；

步骤四：使用圆柱形孔隙模型获得T₂与孔径大小之间转换关系；

步骤五：将步骤三中的各段数据分别使用步骤四中的转换关系得到各段的T₂与孔径大小之间的转换方法，从而获得完整的T₂谱表征致密储层孔径分布的转换方法。

进一步地，步骤三中的分段处理方法为：按照从小孔径到大孔径的顺序，对不同测试点的孔径大小数据进行差值计算，选取孔径差值在一个数量级范围内的孔径大小数据作为一个数据段。

进一步地，步骤四的转换关系为：

使用KST模型表示的T₂与孔隙体积、孔隙流体体积之间的关系：

圆柱形孔隙模型中薄层流体的体积为：

圆柱形孔隙的表面积为：

S^t＝2πr_t·l (3)

将式(2)、式(3)带入式(1)得到

令

其中，T₂表示横向弛豫时间，T_2s表示颗粒表面驰豫，V_s表示孔隙流体体积，V表示孔隙体积，V_s ^t表示圆柱形孔隙模型中薄层流体体积，h表示薄层流体厚度，r_t表示孔隙半径，l表示圆柱形高度，S^t表示为圆柱形孔隙的表面积，ρ₂为弛豫率；S/V是孔隙比表面；F_s为形状因子，无量纲，对球状孔隙，F_s＝3；对柱状管道，F_s＝2。弛豫率ρ₂、孔隙形状因子F_s均可近似看作是常数，因此C为定值；

将(5)、(6)和(7)带入(4)，可以得到T₂与孔径大小之间的转换关系：

进一步地，将各段数据通过最小二乘原理，可以得到各段的C和h值，从而获得各段的T₂与孔径大小之间的转换方法；

进一步地，获得完整的T₂谱表征致密储层孔径分布的转换方法。

与现有技术相比，本发明具有以下特点和优点：

1、本发明充分考虑了岩石本身的孔隙结构模型，将核磁中共振常用的平面物理模型改变为与压汞实验一致的圆柱形孔隙模型，提高了核磁共振数据T₂和压汞数据获得的孔隙半径之间对应关系的准确性。

2、本发明充分考虑了压汞数据分布的特点，使用分段拟合，减少了因为数据本身原因带来的拟合误差。

附图说明

图1为压汞孔径大小分布数据的分段处理

图2为平面物理模型到圆柱形孔隙模型的转换过程

图3为本发明的转换方法获得的T₂与孔隙半径的拟合关系

图4为利用本发明的转换方法计算得到的孔径分布与压汞孔径分布对比结果

图5为经验方法获得的T₂与孔隙半径的拟合关系

图6为利用经验方法获计算得到的孔径分布与压汞孔径分布对比结果

图7为常规方法获得的T₂与孔隙半径的拟合关系

图8为利用常规方法获计算得到的孔径分布与压汞孔径分布对比结果

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。

实施例1

以四块来自于中国鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的西部的致密砂岩样品为例；核磁共振和恒速压汞实验在中国科学院流体力学研究所完成。

核磁共振实验采用了RecCore2500型低场核磁共振仪器，共振频率2.38MHz，回波个数2048，扫描次数128，等待时间5000ms，回波间隔0.6ms，增益50。将岩样120℃抽真空至少24小时，称重后浸泡在模拟地层水(总矿化度25000mg/L)中至少24小时，用微湿滤纸去除岩样表面水，对岩样进行称重以及第一次核磁共振测量，得到T₂谱图。

恒速压汞实验采用了Coretest公司生产的ASPE-730型恒速压汞实验装置，接触角140°，表面张力485dyne/cm。将岩样制备成直径1cm长度1cm的圆柱体岩心，120℃抽真空至少24小时，浸泡在汞溶液中，以恒定的0.00005ml/min的速度向岩心中进汞，压力达到6.2055MPa时实验结束。

进一步地，考虑数据点分布情况将影响到拟合精度，这是因为数据越集中的地方往往拟合效果更好，而数据点比较少或分布比较分散的地方拟合效果往往差强人意。

而对于致密砂岩，大孔径相对较少，小孔径相对较少，同时，压汞测试的压力点集中分布在小孔径对应的高压区，所以反映在压汞数据上，表现为小孔径的数据点较多，分布较集中，而大孔径的数据点较少，分布较分散。

本发明按照从小孔径到大孔径的顺序，对不同测试点的压汞数据孔径大小进行了差值计算，结果表明：孔径差值依次增大，这表明了孔径越大，单位孔径范围的数据点越少(如图1所示，以样品J-1为例)。因此，以最小孔径差值为起始，选取孔径差值在一个数量级范围内的对应的孔径范围作为一个数据段。对孔径进行分段转化，可以在一定程度上避免数据在拟合过程中较少的考虑了分布稀疏的大孔径数据这一问题。

下一步，使用圆柱形孔隙模型获得T₂与孔径大小的转换关系。具体过程为：

使用KST模型表示的T₂与孔隙体积、孔隙流体体积之间的关系：

将常规方法或经验方法中的平面物理模型(薄层流体体积为V_s)替换为圆柱形孔隙模型(如图2所示)，该圆柱形孔隙中薄层流体的体积为：

圆柱形孔隙的表面积为：

S^t＝2πr_t·l (3)

将式(2)、式(3)带入式(1)得到

令

将(5)、(6)和(7)带入(4)，可以得到T₂与孔隙半径之间的转换关系；

下一步，利用线性最小二乘原理，求取C和h值。求取C和h值得过程，参照发明人在先研究《Effects of pore-throat structure on gas permeability in the tightsandstonereservoirs of the Upper Triassic Yanchang formation in the WesternOrdos Basin，China》中披露的岩心T₂谱横向驰豫时间换算孔隙半径分布方法。

最后，对其他段数据采取同样方法获得不同段的C和h值，从而获得完整的岩心T₂谱图表征孔径分布的转换方法。计算结果如表1所示：

以上述方法获得的T₂与孔隙半径的拟合关系如图3所示(以样品T-6为例)：

以上述方法计算得到的孔隙半径分布与压汞孔隙半径分布的对比结果如图4所示(以样品T-6为例)

对比例1

以经验方法为例，即：两侧取对数，采用最小二乘原理得到C和n值。

计算结果如表2所示：

以经验方法获得的T₂与孔隙半径的拟合关系如图5所示(以样品T-6为例)：

以经验方法计算得到的孔隙半径分布与压汞孔隙半径分布的对比结果如图6所示(以样品T-6为例)：

对比例2

以常规方法为例，即n取1，T₂＝Cr_t，采用最小二乘原理得到C值。

计算结果如表3所示：

以常规方法获得的T₂与孔隙半径的拟合关系如图7所示(以样品T-6为例)：

以常规方法计算得到的孔隙半径分布与压汞孔隙半径分布的对比结果如图8所示(以样品T-6为例)：

对比表1、表2和表3，同时，对比图3、图5和图7，结果表明，利用本发明得到的转换方法，T₂值与孔径拟合系数均在0.99以上，直观上拟合效果更好，明显优于常规法和经验法，表明利用本发明获得转换关系可以更好的预测孔隙半径，在一定程度上更精确的反映核磁信号的孔径分布。

进一步，对比图4、图6和图8，结果表明，利用本发明得到的转换方法得到的核磁共振T₂谱换算的孔径与恒速压汞孔喉半径相比，两者之间的对应关系更好。利用常规方法得到的核磁共振T₂谱换算的孔径与恒速压汞孔喉半径相比，常规公式法预测结果整体差异较大。而利用经验方法得到的核磁共振T₂谱换算的孔径与恒速压汞孔喉半径相比，经验公式法预测结果中小孔径部分虽然对应关系很好，但是大孔径部分的对应关系较差，表明经验公式法对于大孔径预测的精度不高，侧面说明了本发明将压汞数据分段处理，提高了预测的精度，特别是对于大孔径段的预测。

因此，本发明将T₂谱与孔径转换关系使用圆柱模型，同时将压汞数据进行分段处理，获得了一种精度更高的核磁共振T₂谱表征致密储层孔径分布的转换方法。

针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地理解本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。