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利用NMR测井曲线解释伊拉克南部复杂碳酸岩油藏中的孔隙结构描述

Milad Saidian1, Vikas Jain2, and Ibrahim Milad1

1BP; milad.saidian@bp.com; Ibrahim.Milad2@uk.bp.com

2Schlumberger; VJain1@slb.com

         Rumaila油田位于伊拉克东南部，存在多个储层，其上部白垩纪Mishrif碳酸盐岩储层是世界上主要的碳酸盐岩油藏之一，已有50多年的开发历史。Mishrif储层的关键挑战之一是表征原生孔隙度和次生孔隙度的孔隙结构差异。以大孔隙形式存在的次生孔隙控制着岩石物性，尤其是渗透率。先进的测井技术，如核磁共振(NMR)和成像测井，可以用于定性和定量地了解孔隙结构的变化。在本文中，我们主要关注四个新井，因为它们具有非常全面的测井和取心项目。

    NMR测井数据是通过各种仪器以及脉冲序列获得的。这造成了孔隙度和T2分布的不确定性，从而导致了核磁共振解释的复杂性。我们观察到两个关键问题：1.由于缺乏极化而导致的孔隙度偏差；2.由于回波数量少从而导致的T2分布截断。我们使用单一孔隙模型来重现不同孔隙大小和流体类型下不同脉冲序列的NMR响应。。结果表明，核磁共振响应，特别是饱和水（水基泥浆滤液）的大孔隙，对极化时间、回波间隔和仪器梯度强度敏感。NMR测井数据证实了模型结果。在碳酸盐岩储层中，我们推荐一种优化的脉冲序列以及仪器特征来完全获取非均质性岩石及流体系统。

    NMR测井，在可用时，是识别大孔隙的主要工具。我们展示了一种用于NMR测井识别和定量大孔隙分析工作流程，该流程可以扩展到油田的所有井中。我们在一系列的水基泥浆钻井的油井中使用了先进的NMR解释技术，比如因子分析（NMR FA）（Jain et al., 2013）。采用因子分析方法，我们确定了大孔隙体积的截止值为847 ms。在本文中，我们也展示了一种实验室测量结果的联合分析方法，即将核磁共振NMR，压汞毛管压力曲线MICP、全岩心CT扫描及薄片分析的测量结果相结合。我们将大孔隙的成像测井数据与NMR测井数据和其他实验室数据进行比较，发现结果的一致性非常好。所有可用的信息都结合在一起用于构建“基于核磁共振”的岩石物理模型，用于确定孔隙度、岩石类型、渗透率以及饱和度。核磁共振模型与经典的流动分层指标法（FZI）具有相当的可比性。这项研究的结果用于指导改善NMR采集程序、建立仅基于NMR测井和成像测井测量结果的岩石物理模型，用于碳酸盐岩储层评价。

    在这篇文章中，我们讨论了NMR建模和来自于各种井的对应测井数据，来证实这些结果。此外，我们将展示一种创新的解释流程，结合实验室测量结果与测井数据，能够指导NMR采集程序的改善和创建用于碳酸盐岩储层的基于核磁共振与成像测井结果的数据驱动岩石物理模型。（译者：罗嗣慧，中国石油大学（北京））

哥伦比亚加勒比海近海深水浊积岩沉积的岩石物理及动力学表征的挑战——一种案例研究

Juan Alejandro Angel Restrepo2, Ricardo Andrés Gómez-Moncada2, Carlos Alberto Mora Sánchez2, and Ricardo Bueno Silva2

2ECOPETROL S.A., juan.angel@ecopetrol.com.co; ricardoandres.gomez@ecopetrol.com.co; carlos.mora@ecopetrol.com.co;

ricardo.buenosi@ecopetrol.com.co

         哥伦比亚加勒比地区已经成为一个重要的勘探目标，最近的发现证明了它具备天然气聚集潜力，可以于改善不久将来所预计的天然气匮乏的问题。一种岩石物理和动力学表征的工作流程在极具挑战的深水区块进行了应用，该区块的沉积环境是浊流作用的结果。储层包含大多数的薄-超薄砂岩层，与取芯层段观测得到Bouma层序的Ta、Tb和Tc分区相对应。Bouma分区Td和Te代表着非储层层段，具有最低的岩石性质。在描述这种特殊储层时，最大的挑战是垂直分辨率，因为地层的厚度非常低，使用标准分辨率测井非常难探测。因此，利用层析成像图像、合成CT扫描曲线，以及它们与常规和特殊岩心分析的结合，可以揭示这个复杂储层的真实性质。该方法将常规岩心分析与特殊岩心分析相结合，对储层的物性和动力学进行表征，其中高压压汞得到的孔喉半径分布成为区分储层与非储层的基础。用高压压汞法（R35）估算出的孔喉半径与岩石结构特征和粘土含量具有极好的相关性；因此，使用该参数（R35）来定义不同类型的岩石类型。该方法发展了一个多线性回归模型，采用R35作为核心区域的高分辨率层析成像输出的函数，然后考虑如何利用可用的高分辨率测井数据将其外推到非核心区。特殊的岩石物理分析方法，如核磁共振低场、多孔板毛细管压力、电学性质和相对渗透率曲线（稳态），显示了与定义的岩石类型的相关性，从而可以确定该地区的天然气聚集潜力。最后，利用岩石和流体（干气）特性建立单井径向模型，设计初始试井（DST），并预测每个层段的生产性能（选择性测试）。模拟模型反映了与地质环境（浊积岩）相关的横向和纵向非均质性。最终结果确定了测试期间的流量和关井时间，从而优化了预算。（译者：罗嗣慧，中国石油大学（北京））

Thomeer是自由水还是束缚水？以及巴伦支海西南部、阿尔塔发现的碳酸盐岩储层的核磁共振孔隙度划分

Ingrid P. Gianotten2, Niels Rameil2, Sven E. Foyn2, Terje Kollien2, Julio R. Marre3, Wim Looyestijn4, Xiangmin Zhang4, and Albert Hebing4

2Lundin Energy Norway AS; ingrid.gianotten@lundin-energy.com; niels.rameil@lundin-energy.com; sven-erik.foyn@lundin-energy.com;

terje.kollien@lundin-energy.com

3Miramar Julio Marre; jrmarre@gmail.com

4PanTerra Geoconsultants B.V.; wim@wimlooyestijn.com; X.Zhang@panterra.nl; a.hebing@panterra.nl

    碳酸盐岩储层主要的岩石物理挑战通常来源于确定有意义的岩石类型，然后为这些岩石类型建立坚实的渗透率和饱和度模型，对束缚水饱和度（S_wirr）进行真实的估计。真实的S_wirr评估对于预测生产动态（预计含水率）及最终规划的未来开发方案非常重要。

    在这项研究中，我们所展示了2014年发现的Alta区块，位于巴伦支海西南部。所预期的超过50%油气资源存在于该石炭二叠系的复杂碳酸盐岩储层中，这些储层的岩石性质展现出很大的差异性。初步观测表明，原生岩石纹理和孔隙几何形状在很大程度上被成岩过程覆盖过。因此，需要对储层成岩演化进行更好的控制才能应用全尺度岩石识别流程。与此同时，与此同时，决定在主要地层构造块的基础上进行简单的储层描述方法。足够的岩心覆盖范围允许将岩心样品的渗透率测量数据直接输入到三维油藏模型中。利用全岩心样品，设计了一中定制的岩心分析程序，以表征大尺度多孔孔隙的特征。

    为了含水饱和度建模，提出了一种基于Thomeer双曲线用于描述MICP曲线的流程。然而，含水饱和度的不确定性非常高，归结于胶结指数、未知的润湿性以及低于FWL的残余油存在。Alta结构一直在泄漏气体，导致FWL随时间上升。为了解决目前FWL上方过渡区域体积欠估计问题，我们创建了一个更深层次的伪FWL，并将其作为饱和高度函数的输入。

    尽管测井的含水饱和度(Archie)和岩心测量数据(Dean-Stark)表明，对于低渗透性储层，油段内的含水饱和度超过80%，但生产测试并没有以正常速度产水。这清楚地表明了，从有助于生产（自由水）的孔隙系统中区分“非生产性”孔隙系统（毛管束缚流体，在本例中，为水）的必要性。

一个大型MICP数据集表明，大多数储层岩石表现出多种不同的孔隙类型和孔喉直径。为了准确地建模，利用NMR测井数据对非生产性微孔隙度和可动孔隙度进行了划分。在这些非均质岩石中，通过匹配岩心MICP与NMR测井曲线来校准合适的T₂截止值的方法会收到样品尺寸差异的严重影响。将MICP和NMR测量方法均应用到岩心上，有助于解决这一难题。通过比较相应的可动孔隙度与总孔隙度，发现不同类型储层的可动孔隙度与总孔隙度呈近线性关系。

对于不可动含水饱和度S_wirr，S_wimmobile是通过基于NMR的可动孔隙度计算得到的。S_wimmobile是被认为是S_wirr的近似值。得到的全场模拟结果表明，模型输出和记录的试井数据之间存在明显改善的匹配关系。（译者：罗嗣慧，中国石油大学（北京））

非线性声波在近井地层评价中的应用

Christopher Skelt2, James TenCate3, Robert Guyer4, Paul Johnson3, Carène Larmat3, Pierre-Yves Le Bas3, Kurt Nihei2, and Cung Vu2

2Chevron Energy Technology Company; cskelt@cantab.net; kurttnihei@chevron.com; cung.vu@sbcglobal.net

3Los Alamos National Laboratory; tencate@lanl.gov; paj@lanl.gov; carene@lanl.gov; pylb@lanl.gov

4University of Massachusetts; guyer@umass.edu

本文展示了雪佛龙能源技术公司和洛斯阿拉莫斯国家实验室合作研究的非线性声学测量在天然裂缝描述和近井力学完整性或钻井诱发破损评价方面的实验、模拟等结果，以及相应的测井仪器的概念机。

早在数十年前，就有相关研究表明：在声学非线性的介质中，将两种平面波非线性的混合可以产生散射波。如果两个波的频率比、入射角夹角、以及介质的纵横波速度比满足一定条件时，它们的相互作用就会产生散射的第三种波，这种波会沿着既定的方向传播，其频率等于两个入射波的频率和或差，其幅度取决于交点处的非线性特征。这些情况会导致该散射波和散射波的性质由此产生散射的条件和散射波的性质由相互作用的物理学特征所决定，从而产生一套“选择规则”，这是本文所介绍的测量原理的关键。

如果两种透射的平面波的方向与第三种波返回井眼的方向一致，结合纵波-横波速度比的二次测量，可以用来进行测井作业来测量井周的声学非线性特征。通过相关的有限差分模拟和解释解求解，及我们在实验室内在大的Berea砂岩块上的测试，发现两种平面纵波混合后产生横波与选择规则预测的一致，发现采用这种方法进行测井作业可以达到15 ~ 20cm的探测深度。

历史数据表明，岩心样品的非线性主要由力学完整性的缺失所导致。在油田中，这中力学缺失可能是由于非常规致密岩石油藏中的微裂缝或钻井过程中所遭受的近井眼破坏所导致的。通常需要人们对井下的裂缝表征和力学模型进行校正。

对我们所提出的新型测井仪器，其面临的主要实际挑战是如何向地层定向激发强大的声能。对此，我们设想了一种裸眼井测量仪器，在贴井壁的仪器板上设置足够多的发射器。通过选择规则设定各发射器之间的频率比范围，将其中一个发射器的发射频率固定，而改变其余发射器的发射频率，实现多个发射波形的非共线的混合，从而使得接收信号先达到峰值然后下降，其频率为发射频率的和或者差。或者，在操纵其中一个声束同时可以使频率比保持不变。峰值信号的幅度与非线性系数有关，对由于天然裂缝或力学降低引起的力学完整性缺失非常敏感。该情况发生时的频率比可以用来指示两个声束交叉位置的横波-纵波速度比。可以想象，采用这种测量方式可以实现井轴或井周介质的声学非线性测量。

本文阐述了非线性声学的物理原理，而且通过实验室测量也表明了可以将在井下对介质的声学非线性特征进行测量。如果能够克服一些工程上的难点，通过本文的测量原理是可以发展新的地层评价方法的。（译者：王华，电子科技大学）

一种在高孔隙度砂岩地层中利用核磁共振连续和静态测量进行流体表征和接触面识别的集成岩石物理工作流程

Maciej Kozlowski2, Diptaroop Chakraborty2, Venkat Jambunathan2, Peyton Lowrey2, Ron Balliet2, Bob Engelman2,

Katrine Ropstad Ånensen3, Artur Kotwicki3, and Yngve Bolstad Johansen3

 2Halliburton; Maciej.Kozlowski@halliburton.com; Diptaroop.Chakraborty@halliburton.com; Venkataraman.Jambunathan@halliburton.com;

Peyton.Lowrey@halliburton.com; Ron.Balliet@halliburton.com; Bob.Engelman@halliburton.com

3Aker BP; katrine.ropstad.anensen@akerbp.com; artur.kotwicki@akerbp.com; yngve.b.johansen@akerbp.com

1998年，挪威北海的Alvheim油田被发现。2008年，在Gekko构造上钻了两口井，以确定油柱高度和评价Heimdal地层的储层质量。一种综合的电缆测井程序，包括NMR和地层测试，在优化后用于减少地层评价的不确定性。评价流体性质、油柱高度以及油藏质量是主要目标。A井钻于构造的南边，B井钻于构造的北边。这两口井的储层质量都很好，而且目前开发这些资源的项目正处于选择阶段。

通过对核磁共振（NMR）测井响应的研究，地层评价的不确定性得到了缓解，包括孔隙几何分布、渗透率、储层质量和油气识别。NMR流体识别在20世纪90年代广泛应用与石油工业。如今的NMR流体识别是自旋-弛豫时间T₁、自旋-自旋时间T₂以及地层流体扩散系数对比度的结合（Chen et al., 2016）。NMR流体识别可以通过连续的或者静态的测井测量方法进行。

本文展示了高质量的核磁共振数据，并将核磁共振数据集成到岩石物理工作流程中。确定了高可信度的流体性质和流体接触面。

本文还重点比较了两口井中静止状态下和连续深度测井模式下的NMR数据。连续测井数据质量等同于静态测量数据，这意味着连续测井数据质量足以进行可靠的NMR流体性质评价，而无需依赖耗时的静态NMR测量。减少测井作业的钻机时间在北海地区非常有利，因为那里的钻机作业成本很高，而且不断需要加强钻机时间管理。（译者：罗嗣慧，中国石油大学（北京））