基于二维核磁共振测井技术的扩径段孔隙度校正方法

摘要

本发明公开了一种基于二维核磁共振测井技术的扩径段孔隙度校正方法，通过核磁仪器采集二维核磁数据，得到核磁弛豫谱，通过核磁谱钻井液流体峰时间截止值与扩径大小、钻井液粘度之间建立多元线性回归关系，根据核磁弛豫谱和核磁谱钻井液流体峰时间截止值确定单井扩径段的变粘土时间截止值曲线，采用不同变粘土时间截止值计算扩径段与非扩径段的核磁孔隙度，合并扩径段与非扩径段的核磁孔隙度得到单井的孔隙度曲线。根据形成的基于粘土时间截止值曲线的孔隙度校正技术，效果显著。在剔除部分破碎岩心分析数据的基础上，通过交会图显示岩心与核磁计算孔隙度相关性较好；在三口有岩心资料的情况下，能满足地质评价及储量计算的要求。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于二维核磁共振测井技术的扩径段孔隙度校正方法。

背景技术

针对川西海相雷口坡组地层，岩性复杂，裂缝及溶蚀孔洞发育，非均质性强等特点，利用测井资料开展地质评价工作存在诸多难题。一方面由于其特殊的地质背景，雷口坡组地层破碎严重，恶劣的井筒环境导致测井资料有明显的失真情况；另一方面，与致密砂岩气储层不同，碳酸盐岩地层的矿物成分复杂多样，孔隙类型多样。因此在计算碳酸盐岩扩径段地层的矿物成分及孔隙度参数时，基于常规测井资料的体积模型存在一定的局限性。而核磁共振测井技术在评价碳酸盐岩地层孔隙度方面，利用其技术不受岩石骨架成分影响的理论，直接测定地层岩石孔隙流体的信号，根据其回波串数据反演的谱信息，其谱面积与岩石孔隙度有明显的正相关关系，求取的地层孔隙度较精确。

在一维核磁共振测井技术在评价储层参数的基础上，通过引入二维核磁共振测井技术中的双参数即T₁和T₂驰豫谱进行孔隙度计算，打破单参数即T₂谱计算核磁孔隙度的局限。由于川西雷口坡组井眼扩径明显，单井的扩径率基本在10％以上，扩径对核磁数据有明显影响，若采用固定粘土截止值计算孔隙度值明显偏大,影响储层评价效果。因此，本专利首先引入双参数计算核磁孔隙度的思路，并提出一种变截止值的方法，对于扩径与非扩径段采用不同的粘土截止值进行孔隙度的计算，效果显著。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于二维核磁共振测井技术的扩径段孔隙度校正方法。

发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

基于二维核磁共振测井技术的扩径段孔隙度校正方法，通过核磁仪器采集二维核磁数据，得到核磁弛豫谱，通过核磁谱钻井液流体峰时间截止值与扩径大小、钻井液粘度之间建立多元线性回归关系，根据核磁弛豫谱和核磁谱钻井液流体峰时间截止值确定单井扩径段的变粘土时间截止值曲线，采用不同变粘土时间截止值计算扩径段与非扩径段的核磁孔隙度，合并扩径段与非扩径段的核磁孔隙度得到单井的孔隙度曲线。

作为优选方式，粘土时间截止值包括T_1CBW和T_2CBW，T_1CBW为基于T₁谱(核磁弛豫谱中的T₁弛豫谱)的粘土时间截止值，T_2CBW为基于T₂谱(核磁弛豫谱中的T₂弛豫谱)的粘土时间截止值。

作为优选方式，通过核磁谱钻井液流体峰时间截止值与扩径大小、钻井液粘度之间建立多元线性回归关系，T_1MUD计算模型的公式如下：

T_1MUD＝81.255-0.962μ+4.613ΔCAL>

式(1)中，T_1MUD为T₁谱的钻井液流体峰时间截止值，单位为ms；μ为钻井液粘度，单位为s；ΔCAL为井眼尺寸与钻头直径的差值，单位为in。

作为优选方式，

通过核磁谱钻井液流体峰时间截止值与扩径大小、钻井液粘度之间建立多元线性回归关系，T_2MUD计算模型的公式如下：

T_2MUD＝40.334-0.485μ+2.514ΔCAL>

式(2)中，T_2MUD为T₂谱的钻井液流体峰时间截止值，单位为ms；μ为钻井液粘度，单位为s；ΔCAL为井眼尺寸与钻头直径的差值，单位为in。

作为优选方式：

根据现场核磁仪器的采集T₁谱，利用面积积分法可以计算储层的有效孔隙度，计算模型如下：

式(3)中，MPHIT1为核磁计算的T₁有效孔隙度，单位为％；T_1CBW为T₁谱的粘土时间截止值，单位为ms；T_1MAX为T₁谱的最长测量时间，单位为ms；S(T₁)dT₁为单位时间内的T₁谱面积。

作为优选方式：

根据现场核磁仪器的采集T₂谱，利用面积积分法可以计算储层的有效孔隙度，计算模型如下：

式(4)中，MPHIT2为核磁计算的T₂有效孔隙度，单位为％；T_2CBW为T₂谱的粘土时间截止值，单位为ms；T_2MAX为T₂谱的最长测量时间，单位为ms；S(T₂)dT₂为单位时间内的T₂谱面积。

作为优选方式，适用于井眼扩径为0.5-5in范围内的井段。

作为优选方式，包括如下步骤：

步骤1，利用MRIL-P型核磁仪器采集合格的二维核磁共振测井数据，反演得到T₁谱。

步骤2，收集现场的钻井液性能数据，并利用常规测井数据计算井眼扩径大小，根据公式(1)计算扩径段的钻井液流体峰时间截止值。

步骤3，根据步骤2计算的钻井液流体时间截止值，结合实际测量T₁谱的钻井液峰右边界值，综合确定单井的变T_1CBW截止曲线，消除钻井液峰的影响；

步骤4，不同的扩径井段采用不同的T_1CBW截止值，未扩径段采用固定的T_1CBW截止值，利用公式(3)计算核磁孔隙度大小；

步骤5，合并扩径段与非扩径段的孔隙度值，得到的核磁孔隙度曲线能为储层评价提供重要参数。

作为优选方式，包括如下步骤：

步骤1，利用MRIL-P型核磁仪器采集合格的二维核磁共振测井数据，反演得到T₂谱。

步骤2，收集现场的钻井液性能数据，并利用常规测井数据计算井眼扩径大小，根据公式(2)计算扩径段的钻井液流体峰时间截止值。

步骤3，根据步骤2计算的钻井液流体时间截止值，结合实际测量T₂谱的钻井液峰右边界值，综合确定单井的变T_2CBW截止曲线，消除钻井液峰的影响；

步骤4，不同的扩径井段采用不同的T_2CBW截止值，未扩径段采用固定的T_2CBW截止值，利用公式(4)计算核磁孔隙度大小；

步骤5，合并扩径段与非扩径段的孔隙度值，得到的核磁孔隙度曲线能为储层评价提供重要参数。

本发明的有益效果是：

根据形成的基于粘土时间截止值曲线的孔隙度校正技术，在川西海相五口井中进行了应用，效果显著。在剔除部分破碎岩心分析数据的基础上，通过交会图显示岩心与核磁计算孔隙度相关性较好；在三口有岩心资料的情况下，通过误差分析，能满足地质评价及储量计算的要求。

附图说明

图1为本发明专利实施的X3井常规及二维核磁共振测井曲线图；

图2为本发明专利实施的核磁谱钻井液时间截止值与扩径、钻井液粘度关系图；

图3为本发明专利实施的核磁谱实测与预测的钻井液时间截止值关系图；

图4为本发明专利实施的X1井二维核磁的T_1CBW和T_2CBW截止曲线图；

图5为本发明专利实施的X1井二维核磁的T₁和T₂孔隙度对比图；

图6为本发明专利实施的基于变T_2CBW、T_1CBW的核磁孔隙度与岩心孔隙度关系图；

图7为本发明的实施例流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

在石油天然气勘探开发领域，测井技术在评价储层方面发挥着至关重要的作用，其中利用测井资料可以定量计算储层孔隙度，从而能准确评价储层的物性好坏情况，分析储层的产能情况。另外，可靠的孔隙度值可以为勘探区的地质储量提供准确的参数。

利用测井资料计算孔隙度的方法很多，对于碳酸盐岩储层，常规资料的交会法应用较广泛。常规测井曲线是岩石骨架矿物含量、孔隙流体及井筒测量环境等因素的综合响应，因此，在井眼较规则的情况下，交会法计算孔隙度的效果良好，但仍受岩石骨架矿物含量的影响；另外，当井眼扩径明显时，常规测井曲线有失真的情况，即使在经过井眼校正，效果仍不理想。

本发明专利是在一维核磁共振测井技术的基础上，通过二维核磁共振测井技术的应用，利用双参数核磁分布谱计算储层的孔隙度。首先，针对川西海相雷口坡组扩径普遍存在的情况，当井径明显扩径时，MRIL-P型仪器除探测井壁附近地层信号外，还能探测部分钻井液信号，出现谱分布异常高且驰豫时间快的现象，拟采用某种方法消除钻井液流体谱峰对核磁孔隙度的影响。其次，根据核磁共振测井技术理论，T1、T2驰豫谱的主要差异在于后者除受体积驰豫和表面驰豫之外，还受扩散驰豫的影响，影响因素较多；通过双参数计算孔隙度的对比研究，最终确定一种基于纵向驰豫时间或横向驰豫时间的孔隙度计算方法。

基于二维核磁共振测井技术的扩径段孔隙度校正方法，通过核磁仪器采集二维核磁数据，得到核磁弛豫谱，通过核磁谱钻井液流体峰时间截止值与扩径大小、钻井液粘度之间建立多元线性回归关系，根据核磁弛豫谱和核磁谱钻井液流体峰时间截止值确定单井扩径段的变粘土时间截止值曲线，采用不同变粘土时间截止值计算扩径段与非扩径段的核磁孔隙度，合并扩径段与非扩径段的核磁孔隙度得到单井的孔隙度曲线。

在一个优选实施例中，粘土时间截止值包括T_1CBW和T_2CBW，T_1CBW为基于T₁谱(核磁弛豫谱中的T₁弛豫谱)的粘土时间截止值，T_2CBW为基于T₂谱(核磁弛豫谱中的T₂弛豫谱)的粘土时间截止值。

在一个优选实施例中，通过核磁谱钻井液流体峰时间截止值与扩径大小、钻井液粘度之间建立多元线性回归关系，T_1MUD计算模型的公式如下：

T_1MUD＝81.255-0.962μ+4.613ΔCAL>

式(1)中，T_1MUD为T₁谱的钻井液流体峰时间截止值，单位为ms；μ为钻井液粘度，单位为s；ΔCAL为井眼尺寸与钻头直径的差值，单位为in。

在一个优选实施例中，

通过核磁谱钻井液流体峰时间截止值与扩径大小、钻井液粘度之间建立多元线性回归关系，T_2MUD计算模型的公式如下：

T_2MUD＝40.334-0.485μ+2.514ΔCAL>

式(2)中，T_2MUD为T₂谱的钻井液流体峰时间截止值，单位为ms；μ为钻井液粘度，单位为s；ΔCAL为井眼尺寸与钻头直径的差值，单位为in。

在一个优选实施例中：

根据现场核磁仪器的采集T₁谱，利用面积积分法可以计算储层的有效孔隙度，计算模型如下：

式(3)中，MPHIT1为核磁计算的T₁有效孔隙度，单位为％；T_1CBW为T₁谱的粘土时间截止值，单位为ms；T_1MAX为T₁谱的最长测量时间，单位为ms；S(T₁)dT₁为单位时间内的T₁谱面积。

在一个优选实施例中：

根据现场核磁仪器的采集T₂谱，利用面积积分法可以计算储层的有效孔隙度，计算模型如下：

式(4)中，MPHIT2为核磁计算的T₂有效孔隙度，单位为％；T_2CBW为T₂谱的粘土时间截止值，单位为ms；T_2MAX为T₂谱的最长测量时间，单位为ms；S(T₂)dT₂为单位时间内的T₂谱面积。

在一个优选实施例中，适用于井眼扩径为0.5-5in范围内的井段。

在一个优选实施例中，如图7所示，包括如下步骤：

步骤1，利用MRIL-P型核磁仪器采集合格的二维核磁共振测井数据，反演得到T₁谱。

步骤2，收集现场的钻井液性能数据，并利用常规测井数据计算井眼扩径大小，根据公式(1)计算扩径段的钻井液流体峰时间截止值。

步骤3，根据步骤2计算的钻井液流体时间截止值，结合实际测量T₁谱的钻井液峰右边界值，综合确定单井的变T_1CBW截止曲线，消除钻井液峰的影响；

步骤4，不同的扩径井段采用不同的T_1CBW截止值，未扩径段采用固定的T_1CBW截止值，利用公式(3)计算核磁孔隙度大小；

步骤5，合并扩径段与非扩径段的孔隙度值，得到的核磁孔隙度曲线能为储层评价提供重要参数。

根据形成的基于变T1CBW截止曲线的孔隙度校正技术，在川西海相五口井中进行了应用，效果显著。在剔除部分破碎岩心分析数据的基础上，通过交会图显示岩心与核磁计算孔隙度相关性较好；在三口有岩心资料的情况下，通过误差分析，能满足地质评价及储量计算的要求，其核磁与岩心孔隙度的误差分析见表1所示。

表1核磁与岩心孔隙度误差分析表

在一个优选实施例中，包括如下步骤：

步骤1，利用MRIL-P型核磁仪器采集合格的二维核磁共振测井数据，反演得到T₂谱。

步骤2，收集现场的钻井液性能数据，并利用常规测井数据计算井眼扩径大小，根据公式(2)计算扩径段的钻井液流体峰时间截止值。

步骤3，根据步骤2计算的钻井液流体时间截止值，结合实际测量T₂谱的钻井液峰右边界值，综合确定单井的变T_2CBW截止曲线，消除钻井液峰的影响；

步骤4，不同的扩径井段采用不同的T_2CBW截止值，未扩径段采用固定的T_2CBW截止值，利用公式(4)计算核磁孔隙度大小；

步骤5，合并扩径段与非扩径段的孔隙度值，得到的核磁孔隙度曲线能为储层评价提供重要参数。

从谱分布特征看，雷四段储层整体粘土含量很低，因此粘土和毛管束缚流体信息很弱，钻井液流体峰与毛管束缚流体峰、可动流体峰分离现象明显，为该方法的实施提供了可行的条件。首先提出变粘土截止值计算扩径段与非扩径段有效孔隙度的思路；其次通过多口井的二维核磁谱特征，确定扩径段的钻井液流体峰截止值，消除钻井液的影响；再分析钻井液流体峰截止值与扩径尺寸、钻井液密度及粘土之间的相关关系，建立扩径段T₁、T₂驰豫谱的粘土截止值计算模型；最后根据井实测核磁资料及计算模型，确定该井不同扩径段的变粘土截止值。通过与岩心孔隙度的对比，确定一种基于T₂或T₁谱的孔隙度计算方法。图6为基于变T_2CBW、T_1CBW的核磁孔隙度与岩心孔隙度关系图。

二维核磁共振测井技术是在一维核磁共振技术的基础上，通过增加第二个变量即流体扩散系数D和纵向驰豫时间T₁来实现评价储层的方法。利用MRIL-P型测井仪器进行核磁驰豫谱的采集，特别是T₁谱的测量，进一步丰富孔隙度的计算方法，提高测井解释精度。根据谱峰面积与孔隙度之间的关系，实现T₁或T₂谱面积与孔隙度的转换，并利用岩心资料的标定，则可以用核磁资料准确计算储层的有效孔隙度。

一般情况下，有效孔隙度计算公式中T_1CBW、T_2CBW粘土时间截止值取10ms、3ms；但是当井眼明显扩径时，在毛管束缚流体峰前存在明显的钻井液流体峰，而非粘土束缚流体峰，具体见图1所示。此时，采用固定的粘土时间截止值，计算的孔隙度误差较大，拟采用变粘土时间截止值法来计算孔隙度大小。

多口井核磁资料显示，扩径段的T₂钻井液流体峰主要位于4-20ms，T₁钻井液流体峰主要位于12-40ms。利用五口井实测的二维核磁数据，分析发现钻井液流体峰截止值的大小与扩径尺寸、钻井液性能的关系较好，当扩径尺寸较大且粘度较低时，钻井液流体峰截止值明显增大，见图2所示。通过核磁谱钻井液流体峰时间截止值与扩径大小、钻井液粘度之间建立多元线性回归关系，其中T_1MUD计算模型明显优于T_2MUD，见图3所示，其公式如下：

T_1MUD＝81.255-0.962μ+4.613ΔCAL

T_2MUD＝40.334-0.485μ+2.514ΔCAL

式中，T_1MUD、T_1MUD为T₁、T₂谱的钻井液流体峰时间截止值，单位为ms；μ为钻井液粘度，单位为s；ΔCAL为井眼尺寸与钻头直径的差值，单位为in。

根据现场收集的钻井液性能及井身质量情况，利用上述公式可以准确计算单井T₁、T₂谱的钻井液流体峰时间截止值，结合未扩径段的粘土截止值大小，确定单井的T_1CBW和T_2CBW变化曲线。在变T_1CBW和T_2CBW的基础上，利用井实测核磁资料，在某扩径井段内采用固定的T_1CBW和T_2CBW值，软件操作更加方便，具体见图4所示，最后两道中的虚线就是单井实施的T_1CBW和T_2CBW截止曲线。

图5为X1井基于变T_1CBW和T_2CBW截止曲线的孔隙度计算结果对比图，校正后的T₁和T₂孔隙度能消除井眼扩径的影响，且T₁核磁孔隙度与岩心孔隙度的一致性更好。

本发明首次引入二维核磁共振测井的T₁谱，并利用变截止值法计算单井的核磁孔隙度大小。对于川西雷四段易碎地层，根据扩径大小、钻井液粘度等因素，结合实测核磁数据计算单井的变粘土时间截止曲线，消除扩径对核磁孔隙度的影响。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。