第29卷 第6期2005年12月测 井 技 术W ELL LOGGING T ECH NOLOGYV ol.29 N o.6Dec2005文章编号:1004 1338(2005)06 0523 05核磁测井在火成岩储层解释评价中的应用研究王忠东,蒋中华(辽河石油勘探局测井公司,辽宁盘锦124011)摘要:常规测井资料在辽河油田火成岩储层评价中存在储层识别率不高、储层参数计算精度低等问题。
利用一种适用于低信噪比核磁测井弛豫信号的多指数反演方法,提高火成岩地层核磁测井处理解释精度,并在岩心实验分析基础上研究建立了火成岩核磁测井储层参数计算解释模型。
应用结果表明,在16~64点对数均匀布点时,多指数反演方法明显优于传统算法,特别是在信噪比较低的情况下,该方法反演的弛豫谱连续性好,具有较好的谱分辨能力,能保证实际岩石、流体弛豫谱的真实性。
利用核磁测井资料能较好地识别火成岩储层,划分火成岩的储层类型,提高孔、渗、饱储层参数计算精度及储层流体性质解释符合率。
核磁测井在辽河油田火成岩储层测井解释评价中发挥了较好的应用效果。
关键词:核磁测井;火成岩;储层评价;岩心实验分析中图分类号:O482.532;T E122.22 文献标识码:AStudy on NMR Log Application in Igneous Reservoir EvaluationW A NG Zhong-dong,JIA N G Zhong-hua(W ell Logging Company,Liaohe Petroleum Ex ploration Administration,Panjin,Liaoning124011,China)Abstract:There are a lo t of pr oblem s to evaluate reserv oir w ith conventional log data in ig neous r eser-v oir o f Liaohe oilfield,such as lo w reservoir identification,poor com putation precision for reserv e pa-r am eters and so on.In this paper,a new m ult-i ex po nential inversion method is used to im pro ve NMR logg ing interpretation in igneous bed at low r atio of sig nal to noise.New reserve parameter interpreta-tion m odels are founded based on ro ck core ex periment analysis.Lo g practice show s that m ult-i ex po-nential inver sion metho d is better than co nventio nal m ethod,especially at low ratio of sig nal to no ise.The m ethod may invert better co ntinuity o f relax ation spectrum,so,its resolving pow er is better and easy to acquire true relax ation char acteristics o f rock and liquid.Igneous reserv oir can be identified finely w ith NM R lo gging data,types of ig neous reserv oir can be sor ted and par am eter pr ecision of res-ervo ir can be im prov ed.Som e good application effects are obtained for NM R logg ing in ig neous r eser-v oir evaluation,Liaohe oilfield.Key words:NMR lo gg ing;igneous rock;reservoir evaluation;core ex periment analysis0 引 言辽河油田东部凹陷沙三段地层发育有较厚的火成岩地层,岩性以粗面岩类和玄武岩类及其过渡岩类为主,岩性较为复杂。
常规测井技术对这类高度非均质性的孔隙 裂缝型储层的认识及评价效果,远不如对砂岩储层效果好,除岩性划分困难、储层识别符合率不高外,储层参数解释精度低,达不到地质储层评价要求。
核磁测井因受岩性影响较小,能反映地层孔隙结构,因此在火成岩储层参数评价解释中具有良好的应用潜力,但国内外可供借鉴的资料很少。
由于辽河油田火成岩储层物性普遍较差,低信噪比是核磁测井在火成岩储层评价中遇到的主要问题,利用引进的国外传统MAP II反演方法计算的T2谱普遍为单峰,分辨率低,影响了核磁测井在辽河火成岩储层评价中的应用效果。
本文从核磁共振T2弛豫信号的数学描述出发,利用一种新的实用、具有较高分辨率且对信噪比要求不高的核磁测井弛豫信号多指数反演方法,对火成岩地层低信噪比核磁测井回波弛豫信号进行T2谱反演计算,并在大量的火成岩岩心核磁实验分析基础上研究建立了火成岩核磁测井储层参数解释计算模型。
1 核磁共振弛豫谱的反演计算在岩心核磁共振实验分析与测井应用中,弛豫谱的反演计算是获得岩石物性及流体特性参数的基础。
根据核磁共振理论,将岩心核磁共振实验与核磁共振测井中的样品的核磁共振弛豫信号(纵向弛豫信号或横向弛豫信号)y(t)统一描述为如下的形式y(t)= i P i c1+c2 exp(-t/t1,2i),其矩阵形式为Y=A P(1) 对于横向弛豫信号,式(1)中c1=0,c2=1;t1,2i为第i 个弛豫单元的横向弛豫时间;P i为第i个弛豫单元对总的横向弛豫信号的贡献。
方程(1)可能是超定的、正定的或是欠定的,这取决于测量采集的弛豫信号个数n与弛豫谱布点数m的大小。
在此采用一种整体迭代修正多指数反演算法来提高反演T2谱的分辨率[1]。
首先给定谱的初始模型P ,求出预测弛豫信号Y 与实测弛豫信号Y的误差 Y,即Y=Y-Y (2) 使 Y i按方程系数a i,j的大小分配到每个P i中,利用 Y i求出弛豫谱幅度的修正量 P i,这是算法实现的主要思想,同时也保持了测量样品核磁共振弛豫谱分布的连续性,使反演的弛豫谱更符合实际物理意义。
计算的弛豫谱谱分量幅度残差对弛豫谱谱分量幅度近似值的修正公式为P(q+1)=P(q)+ P(3)P(q+1)j=1I A(j)mi=1[ i,j Y(q)i](4)式(3)、(4)就是本文在多指数迭代反演计算核磁共振T2谱时所采用的基本的迭代计算公式。
与传统的SVD算法相比,SIRT多指数反演算法简单,软件程序设计实现容易,在数据处理过程中不需要用户干预,也不需要用户预先设置很多复杂的反演控制参数,从而减少了人为因素造成的反演结果偏差。
这种算法迭代收敛快,具有全局最佳的优点,在全部测量弛豫信号都参与运算或弛豫谱布点数较多时,该算法的计算处理时间明显快于SVD算法。
图1给出了1块辽河致密小龙湾火成岩岩心T2谱的反演对比实例。
岩心核磁实验测量的回波信号的回波间隔为0.6ms、回波数为512、估算信噪比为6.7。
该岩心核磁实验测量孔隙度 =1.495%(由WinDXP软件计算得到),利用新的SIRT方法反演计算的核磁孔隙度为1.394%,传统MAP II方法反演计算的核磁孔隙度为1.27%。
对比可以看出,对于低信噪比回波数据(SN R< 20),10点2幂次方布点的MAP Ⅱ算法的T2谱与实验室岩心分析结果相差较大,不能反映岩石的真实孔径分布特征,计算的核磁孔隙度也偏低。
而新算法的反演结果却与岩心实验室核磁共振测量分析结果非常接近。
图1 不同方法反演火成岩岩心T2谱对比新的弛豫谱反演算法适合各种信噪比的岩石核磁共振弛豫信号的多指数反演计算,特别是在低信噪比下仍能给出可接受的反演结果,从而为SVD算法在低信噪比(SNR 20)下反演T2谱偏离真实谱线较远,只适合于高信噪比(SN R 80)的数据反演的问题提出了1种有效的解决手段。
利用所研究的核磁共振弛豫信号多指数反演新算法编制了相应的计算机软件,在岩心核磁共振实验T1、T2测量分析以及核磁测井资料的解释分析中得到了良好的应用,为岩石核磁共振弛豫响应的解释分析提供了1种新的手段。
实际应用对比可以看出,MAP II方法反演T2谱普遍为单峰显示,分辨率较低,即使是在孔渗均较好的层段也多呈单峰形态。
SIRT反演的T2谱在孔渗较好的层段普遍为双峰或三峰显示,这与大量的火成岩岩心实验分析结果是一致的。
此外MAP II方法反演计算的地层孔隙度在大多数地层普遍偏低。
2 火成岩岩心核磁实验分析及核磁测井解释模型的建立岩心及流体的磁共振实验分析研究是核磁测井资料处理解释分析及应用的基础。
从小龙湾火成岩地层取心井中选择30多块粗面岩岩样,在引进的英国共振仪器公司生产的MARAN 2S2型磁共振岩心分析仪上进行实验室磁共振测试分析[2],为MRIL资料采集及后期解释处理提供依据。
2.1 岩石可动流体、束缚流体T2截止值与裂缝孔隙度截止值岩心可动流体与束缚流体的划分目前普遍采用T2截止值法,T2截止值的确定采用国际通用的离心法,大量岩心分析实验表明,对于不同的岩性,区分地层束缚流体与可动流体的T2截止值是不同的,随着岩石的结构、组成、岩性等因素的改变而改变,T2截止值一般常位于T2谱中双峰的交会点附近,且较靠近前一个峰。
图2给出了小龙湾火成粗面岩饱和水及离心后的524测 井 技 术 2005年T 2谱分布对比。
实验表明,具有储集能力的小龙湾火成岩岩石T 2谱多呈双峰或多峰分布,地层束缚流体T 2截止值的范围为1.85~33.09ms ,平均值为15.52ms 。
岩心束缚水体积的T 2截止值T 2,cutoff 与T 2谱几何均值T 2,g 具有乘幂的拟合关系,相关系数达0.8487,即T 2,cutoff =a T b 2,g R 2=0.8487利用这一关系可以实现测井中储层T 2截止值的自动寻取。
图2 小龙湾火成粗面岩饱和水及离心后的T 2谱分布对比*非法定计量单位,1mD=9 87 10-4 m 2下同大部分火成粗面岩储层岩石具有孔隙 裂缝双重孔隙结构特征,除孔隙外,还有不同程度的裂缝发育,如图2中的 23 1、 23 2、 25 4、 25 6、 25 11等岩样。
