阅读说明：本技术 吸附油和游离油含量连续表征的页岩油分析方法及装置 (Shale oil analysis method and device for continuously representing content of adsorbed oil and free oil ) 是由 支东明 匡立春 王小军 孙中春 秦志军 王伟 张妮 毛新军 欧阳敏 常秋生 于 2019-09-17 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种吸附油和游离油含量连续表征的页岩油分析方法及装置,包括：对从页岩油甜点段获取的岩心样品进行核磁共振测量、饱和度测量、自吸法润湿性测量,获得核磁共振T<Sub>2</Sub>谱、核磁孔隙度、含油饱和度和润湿性指数,根据其确定吸附油的计算下限值；根据该井段或邻井段的原油的T<Sub>2</Sub>体积弛豫谱和岩心样品的核磁共振T<Sub>2</Sub>谱确定游离油的计算下限值；根据待分析井的核磁共振测井数据、吸附油的计算下限值、游离油的计算下限值,连续定量计算出待分析井段的吸附油的含量、游离油的含量,并根据其对待分析井段的页岩油进行分析。该方案实现了页岩油吸附油、游离油测井定量连续表征,解决了行业的技术难题。(The invention provides a shale oil analysis method and a shale oil analysis device for continuously characterizing the content of adsorbed oil and free oil, wherein the shale oil analysis method comprises the following steps: performing nuclear magnetic resonance measurement, saturation measurement and self-absorption wettability measurement on a core sample obtained from a shale oil dessert section to obtain nuclear magnetic resonance T 2 Determining the calculation lower limit value of the adsorbed oil according to the spectrum, the nuclear magnetic porosity, the oil saturation and the wettability index; according to T of crude oil of the well section or adjacent well sections 2 Volume relaxation spectra and nuclear magnetic resonance T of core samples 2 Determining the lower limit value of free oil by spectrum; according to the well to be analysedAnd (3) continuously and quantitatively calculating the content of the adsorbed oil and the content of the free oil of the well section to be analyzed according to the nuclear magnetic resonance logging data, the calculated lower limit value of the adsorbed oil and the calculated lower limit value of the free oil, and analyzing the shale oil of the well section to be analyzed according to the content of the adsorbed oil and the content of the free oil. The scheme realizes quantitative and continuous characterization of shale oil adsorbed oil and free oil logging, and solves the technical problem of the industry.)

吸附油和游离油含量连续表征的页岩油分析方法及装置

技术领域

本发明涉及页岩油勘探与开发技术领域，特别涉及一种吸附油和游离油含量连续表征的页岩油分析方法及装置。

背景技术

全球范围内，页岩油(气)资源丰富，为油气勘探、开发提供了全新的、重大领域。页岩油按赋存状态的差异可分为吸附油和游离油。游离油可以通过体积压裂实现有效开发，而吸附油因为具有较大的吸附能，需要原位改造为游离油才能实现有效开采，其开采的难度更大。因此，页岩油吸附油、游离油含量的定量连续表征是页岩油甜点预测与准确定位的核心技术，也是业界专家、学者公认的技术难题。到目前为止，吸附油、游离油的测井连续表征仍然是行业的技术空白，成为页岩油甜点段(指的是含油量大适于开发开采的地段)评价与准确定位的技术瓶颈。

发明内容

本发明实施例提供了一种吸附油和游离油含量连续表征的页岩油分析方法及装置，解决了现有技术中不能对吸附油、游离油的测井连续表征的技术问题。

本发明实施例提供了一种连续表征吸附油和游离油含量方法，该方法包括：

获取待分析井的核磁共振测井数据；

对从待分析井段中的页岩油甜点段获取的岩心样品进行核磁共振测量、饱和度测量、自吸法润湿性测量，获得岩心样品的核磁共振T₂谱、核磁孔隙度、含油饱和度和润湿性指数，根据岩心样品的核磁共振T₂谱、核磁孔隙度、含油饱和度和润湿性指数，确定吸附油的计算下限值；

获取待分析井或邻井相同井段的原油的T₂体积弛豫谱，根据原油的T₂体积弛豫谱和岩心样品的核磁共振T₂谱，确定游离油的计算下限值；

根据待分析井的核磁共振测井数据、吸附油的计算下限值、游离油的计算下限值，连续定量计算出待分析井段的吸附油的含量、游离油的含量；

根据待分析井段的吸附油的含量、游离油的含量，对待分析井段的页岩油进行分析。

本发明实施例还提供了一种吸附油和游离油含量连续表征的页岩油分析装置，该装置包括：

核磁共振测井数据获取模块，用于获取待分析井的核磁共振测井数据；

吸附油的计算下限值确定模块，用于对从待分析井段中的页岩油甜点段获取的岩心样品进行核磁共振测量、饱和度测量、自吸法润湿性测量，获得岩心样品的核磁共振T₂谱、核磁孔隙度、含油饱和度和润湿性指数，根据岩心样品的核磁共振T₂谱、核磁孔隙度、含油饱和度和润湿性指数，确定吸附油的计算下限值；

游离油的计算下限值确定模块，用于获取待分析井或邻井相同井段的原油的T₂体积弛豫谱，根据原油的T₂体积弛豫谱和岩心样品的核磁共振T₂谱，确定游离油的计算下限值；

吸附油的含量、游离油的含量确定模块，用于根据待分析井的核磁共振测井数据、吸附油的计算下限值、游离油的计算下限值，连续定量计算出待分析井段的吸附油的含量、游离油的含量；

分析模块，用于根据待分析井段的吸附油的含量、游离油的含量，对待分析井段的页岩油进行分析。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述所述方法的计算机程序。

在本发明实施例中，应用岩心润湿性、饱和度及核磁谱综合确定吸附油的计算下限值；应用原油体积弛豫谱和岩心核磁测量谱确定游离油的计算下限值；应用核磁共振测井波谱及吸附油的计算下限值、游离油的计算下限值连续计算吸附油、游离油的含量，根据吸附油、游离油的含量对待分析井段的页岩油进行分析，与现有技术相比，本发明实现了页岩油吸附油、游离油测井定量连续表征，解决了的行业技术难题，为页岩油甜点的评价与开采提供了核心参数。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种吸附油和游离油含量连续表征的页岩油分析方法流程图；

图2是本发明实施例提供的一种吸附油的计算下限值确定流程图；

图3是本发明实施例提供的一种游离油的计算下限确定流程图；

图4是本发明实施例提供的一种井段的核磁共振测井图；

图5是本发明实施例提供的一种样品1(孔隙度18.5％，含油饱和度78％，润湿性指数-0.12)地层温度下的核磁测量波谱图；

图6是本发明实施例提供的一种样品2(孔隙度19.0％，含油饱和度87％，润湿性指数-0.39)地层温度下的核磁测量波谱图；

图7是本发明实施例提供的一种样品3(孔隙度18.5％，含油饱和度98.6％，润湿性指数-0.89)地层温度下的核磁测量波谱图；

图8是本发明实施例提供的一种样品4(孔隙度16.4％，含油饱和度99.4％，润湿性指数-0.97)地层温度下的核磁测量波谱图；

图9是本发明实施例提供的一种邻井相同井段地层温度条件下原油的核磁体积弛豫T2谱；

图10是本发明实施例提供的一种井段的应用核磁共振测井资料计算的吸附油、游离油含量成果图；

图11是本发明实施例提供的一种吸附油和游离油含量连续表征的页岩油分析装置结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

经过实验研究发现，与浮力成藏的水湿常规油层不同，页岩油储层一般为混合润湿或者油湿，表现为含油孔隙亲油，而含水孔隙亲水。在油藏充注压力一定的条件下，表现为“大孔”含油、亲油，“小孔”含水亲水的流体赋存模式。

经过实验研究发现，与常规储层不同，页岩油储层无钻井液的侵入，核磁共振的测量范围基本为原状地层。对于页岩油，核磁共振的响应特征是吸附水的表面弛豫、亲油孔隙吸附油的表面弛豫和游离油的体积弛豫的贡献之和。体积弛豫峰的面积为游离油的体积，表面吸附油分布范围的面积反映吸附油的体积。

以上述实验发现为基础上，本发发明建立了综合应用岩心核磁波谱与润湿性、饱和度配套实验数据确定吸附油、游离油的计算下限，从而应用核磁共振测井资料连续计算吸附油、游离油含量的解决方案。

如图1所示，该吸附油和游离油含量连续表征的页岩油分析方法包括：

步骤101：获取待分析井的核磁共振测井数据。

步骤102：对从待分析井段的页岩油甜点段获取的岩心样品进行核磁共振测量、饱和度测量、自吸法润湿性测量，获得岩心样品的核磁共振T₂谱、核磁孔隙度、含油饱和度和润湿性指数，根据岩心样品的核磁共振T₂谱、核磁孔隙度、含油饱和度和润湿性指数，确定吸附油的计算下限值。

具体的，在执行步骤102之前首先要进行如下操作：(1)在待分析井段的页岩油甜点段，进行钻井密闭取心，获得饱含油且流体状态保存完好的岩心样品。(2)在含油性好的全直径岩心样品上水平钻取1英寸的水平分析岩样，(沿平行于地层层理的方向钻取柱塞样岩心)，并一分为二形成两个平行分析样品，第一平行分析样品用于核磁波谱测量及饱和度测量，第二平行分析样品用于自吸法润湿性测量。

如图2所示，步骤102具体包括：

步骤1021：对第一平行分析样品进行地层温度条件下的核磁共振测量，获得第一平行分析样品的核磁共振T₂谱和核磁孔隙度；

步骤1022：选取核磁孔隙度大于预设阈值(即核磁孔隙度相对较大)、核磁共振T₂谱上的体积弛豫峰(指的是T₂谱上的最后一个波峰)满足预设条件(即核磁共振T₂谱具有明显的体积弛豫峰)的第一平行分析样品相对应的第二平行分析样品进行自吸法润湿性测量，获得相对应的第二平行分析样品的润湿性指数；

润湿性指数计算公式为：

I_A＝I_w-I_o；

其中，I_A表示润湿性指数；I_w表示水润湿指数的数值、I_o表示油润湿指数的数值。

润湿性指数I_A的数值范围在-1和+1之间，反映岩石与油水两相的润湿能力，润湿性指数大于0时，储层的水润湿能力更强，润湿性指数小于0时，储层的油润湿能力更强。应用润湿性指数对岩石润湿性进行分类的标准如表1所示。

表1润湿性指数评价储层岩石润湿性的标准

步骤1023：对核磁孔隙度大于预设阈值、核磁共振T₂谱上的体积弛豫峰满足预设条件的第一平行分析样品进行饱和度测量，获得第一平行分析样品的含油饱和度和含水饱和度，其中，含水饱和度等于1减去含油饱和度；

步骤1024：根据相对应的第二平行分析样品的润湿性指数，选取润湿性指数表示弱油湿性质和油湿性质的第二平行分析样品对应的第一平行分析样品的核磁共振T₂谱，根据对应的第一平行分析样品的核磁共振T₂谱从左向右累积孔隙体积，根据孔隙体积确定孔隙百分比(即第一个波峰所对应的孔隙体积除以累积孔隙体积)，孔隙百分比等于对应的第一平行分析样品的含水饱和度所对应的T₂横向弛豫时间即吸附油的计算下限值。

步骤103：获取待分析井或邻井相同井段的原油的T₂体积弛豫谱，根据原油的T₂体积弛豫谱和岩心样品的核磁共振T₂谱，确定游离油的计算下限值。

如图3所示，步骤103具体包括：

步骤1031：获取待分析井或邻井相同井段的原油在地层温度条件下的T₂体积弛豫谱；

步骤1032：根据相对应的第二平行分析样品的润湿性指数，选取润湿性指数表示强油湿性质的第二平行分析样品对应的第一平行分析样品的核磁共振T₂谱，将对应的第一平行分析样品的核磁共振T₂谱与原油的T₂体积弛豫谱进行对比，当识别出对应的第一平行分析样品的核磁共振T₂谱的最后一个波峰为体积弛豫谱，且对应的第一平行分析样品(多个)的核磁共振T₂谱的左侧波谷对应的时间基本一致，则将左侧波谷对应的时间确定为游离油的计算下限值。

步骤104：根据待分析井的核磁共振测井数据、吸附油的计算下限值、游离油的计算下限值，连续定量计算出待分析井段的吸附油的含量、游离油的含量。

其中，吸附油的含量按如下公式确定：

其中，S_吸附油为吸附油含量；P_i为第i个弛豫时间分量对应的孔隙体积，无量纲，小数；T_2cut1为吸附油的计算下限值，单位ms；3000为弛豫时间分量的总数，也可以是实际当中的其他数值；

游离油的含量按如下公式确定：

其中，S_游离油为游离油含量，无量纲，小数；T_2cut2为游离油的计算下限值，单位ms。

步骤105：根据待分析井段的吸附油的含量、游离油的含量，对待分析井段的页岩油进行分析。

下面以页岩油藏一口井为例来具体说明本发明的技术方案。

步骤1，在页岩油甜点段，钻井密闭取心25m，获得饱含油且流体状态保存完好的岩心样品。

步骤2，对该井包括页岩油甜点段在内的一段井段进行核磁共振测井，成果图如图4所示，其中包括自然伽马(GR)、浅电阻率(RI)、声波时差(AC)、井径(CALI)、深电阻率(RT)、补偿密度(DEN)、T2谱。

步骤3，在含油性好的全直径钻取心样品上钻取1英寸的水平分析岩样(沿平行于地层层理的方向钻取柱塞样岩心)，并一分为二形成两个平行分析样品，一个用于核磁波谱测量及饱和度测量，另一个用于自吸法润湿性测量。全井段共取的核磁波谱和饱和度实验样品10个，并行的润湿性实验样品10个。

步骤4，对获得的流体状态保存完好的岩心样品进行地层温度条件下的核磁共振实验测量，获得每个核磁共振T₂谱，并确定每个样品对应的核磁孔隙度。

步骤5，选取核磁孔隙度相对较大、且核磁共振T₂谱具有明显体积弛豫峰的样品4个，对其所对应的平行样品进行自吸法润湿性指数的测定。本实例中，润湿性测量方法采用吸入法。

步骤6，对四个进行润湿性测量对应的完成核磁共振波谱测量的样品，应用蒸馏法确定了含油饱和度和含水饱和度。这四个样品的孔隙度、饱和度及润湿性指数见表2。

表2实例井样品测量参数统计表

步骤7，选取弱油湿(图5，样品1)和油湿(图6，样品2)两块岩心样品的核磁共振T₂谱，从左向右分别累积孔隙体积，根据T₂谱中的第一个波峰所对应的孔隙体积除以累积孔隙体积确定孔隙百分比，将孔隙百分比等于岩心测量含水饱和度所对应的T₂横向弛豫时间作为确定吸附水与吸附油之间的T₂界限值T_2cut1。该实施例样品1确定的T_2cut1为3.4ms，样品2确定的T_2cut1为3.3ms，综合确定吸附油计算的T2下限值为T_2cut1为3.3ms。

步骤8，选取邻井相同井段的原油测量地温条件下的T₂体积弛豫谱(图9)。

步骤9，对比强油湿2块岩石样品的核磁共振T₂谱(图7、样品3；图8、样品4)与原油的T₂体积弛豫谱，识别出样品核磁测量波谱的最后一个波峰为体积弛豫谱，两块强油湿左侧波谷对应的时间基本一致，为32ms左右，对比弱油湿(图5，样品1)和油湿(图6，样品2)样品，这个数值基本一致。为此确定游离油的计算下限T_2cut2为32ms。

步骤10，根据由第七步、第九步确定的吸附水与吸附油的T₂界限值T_2cut1及吸附油与游离油的T₂界限值T_2cut2，利用该井的核磁共振测井资料，连续定量计算该井页段的吸附油及游离油的含量，计算结果如图10所示。

步骤11，依据计算出的该井段的吸附油及游离油的含量来对该井段进行分析。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种吸附油和游离油含量连续表征的页岩油分析装置，如下面的实施例所述。由于吸附油和游离油含量连续表征的页岩油分析装置解决问题的原理与吸附油和游离油含量连续表征的页岩油分析方法相似，因此吸附油和游离油含量连续表征的页岩油分析装置的实施可以参见吸附油和游离油含量连续表征的页岩油分析方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图11是本发明实施例的吸附油和游离油含量连续表征的页岩油分析装置的结构框图，如图11所示，包括：

核磁共振测井数据获取模块1101，用于获取待分析井的核磁共振测井数据；

吸附油的计算下限值确定模块1102，用于对从待分析井段中的页岩油甜点段获取的岩心样品进行核磁共振测量、饱和度测量、自吸法润湿性测量，获得岩心样品的核磁共振T₂谱、核磁孔隙度、含油饱和度和润湿性指数，根据岩心样品的核磁共振T₂谱、核磁孔隙度、含油饱和度和润湿性指数，确定吸附油的计算下限值；

游离油的计算下限值确定模块1103，用于获取待分析井或邻井相同井段的原油的T₂体积弛豫谱，根据原油的T₂体积弛豫谱和岩心样品的核磁共振T₂谱，确定游离油的计算下限值；

吸附油的含量、游离油的含量确定模块1104，用于根据待分析井的核磁共振测井数据、吸附油的计算下限值、游离油的计算下限值，连续定量计算出待分析井段的吸附油的含量、游离油的含量；

分析模块1105，用于根据待分析井段的吸附油的含量、游离油的含量，对待分析井段的页岩油进行分析。

在本发明实施例中，所述岩心样品包括第一平行分析样品和第二平行分析样品，其中第一平行分析样品和第二平行分析样品为将沿平行于地层层理的方向钻取的柱塞样岩心一分为二；

所述吸附油的计算下限值确定模块1102具体用于：

对从待分析井段中的页岩油甜点段获取的岩心样品进行核磁共振测量、饱和度测量、自吸法润湿性测量，获得岩心样品的核磁共振T₂谱、核磁孔隙度、含油饱和度和润湿性指数，根据岩心样品的核磁共振T₂谱、核磁孔隙度、含油饱和度和润湿性指数，确定吸附油的计算下限值，包括：

对第一平行分析样品进行地层温度条件下的核磁共振测量，获得第一平行分析样品的核磁共振T₂谱和核磁孔隙度；

选取核磁孔隙度大于预设阈值、核磁共振T₂谱上的体积弛豫峰满足预设条件的第一平行分析样品相对应的第二平行分析样品进行自吸法润湿性测量，获得相对应的第二平行分析样品的润湿性指数；

对核磁孔隙度大于预设阈值、核磁共振T₂谱上的体积弛豫峰满足预设条件的第一平行分析样品进行饱和度测量，获得第一平行分析样品的含油饱和度和含水饱和度；

根据相对应的第二平行分析样品的润湿性指数，选取润湿性指数表示弱油湿性质和油湿性质的第二平行分析样品对应的第一平行分析样品的核磁共振T₂谱，根据对应的第一平行分析样品的核磁共振T₂谱确定孔隙百分比，将孔隙百分比等于对应的第一平行分析样品的含水饱和度所对应的T₂横向弛豫时间作为吸附油的计算下限值。

在本发明实施例中，所述游离油的计算下限值确定模块1103具体用于：

根据相对应的第二平行分析样品的润湿性指数，选取润湿性指数表示强油湿性质的第二平行分析样品对应的第一平行分析样品的核磁共振T₂谱，将对应的第一平行分析样品的核磁共振T₂谱与原油的T₂体积弛豫谱进行对比，当识别出对应的第一平行分析样品的核磁共振T₂谱的最后一个波峰为体积弛豫谱，且对应的第一平行分析样品的核磁共振T₂谱的左侧波谷对应的时间一致，则将左侧波谷对应的时间确定为游离油的计算下限值。

在本发明实施例中，所述吸附油的含量、游离油的含量确定模块1104具体用于：

按如下公式确定吸附油的含量：

其中，S_吸附油为吸附油含量；P_i为第i个弛豫时间分量对应的孔隙体积，无量纲，小数；T_2cut1为吸附油的计算下限值，单位ms；

按如下公式确定游离油的含量：

其中，S_游离油为游离油含量，无量纲，小数；T_2cut2为游离油的计算下限值，单位ms。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述所述方法的计算机程序。

综上所述，本发明应用岩心润湿性、饱和度及核磁谱综合确定吸附油的计算下限值；应用原油体积弛豫谱和岩心核磁测量谱确定游离油的计算下限值；应用核磁共振测井波谱及吸附油的计算下限值、游离油的计算下限值连续计算吸附油、游离油的含量，根据吸附油、游离油的含量对页岩油进行分析，与现有技术相比，本发明实现了页岩油吸附油、游离油测井定量连续表征，解决了的行业技术难题，为页岩油及甜点段的评价与开采提供了核心参数。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。