Petrophysics 2022年第3期论文摘要翻译
版权及使用说明：本翻译的版权归SPWLA西南分会所有，仅供学术交流使用。若有翻译不到之处，请联系：E-mail: support@spwla-swchina.org.cn
利用核磁共振(NMR)T1-T2测井的无监督学习进行综合油藏描述
Tianmin Jiang, Ron J.M. Bonnie, Thiago Simoes Correa, Martin C. Krueger, Shaina A. Kelly, and Matt S. Wasson.
利用核磁共振（NMR）T1-T2测井数据的自动无监督学习算法，开发了一种新的解释工作流程，以量化充满流体的孔隙度和饱和度、可采石油体积，并表征基质孔隙尺寸和地层润湿性。将岩心孔隙度和饱和度测量、扫描电子显微镜图像（SEM）、岩石热解评估、润湿性测量和压汞毛细管压力（MICP）测试与核磁共振解释进行对比，以进行校准和验证。
理解原位流体类型和体积是油藏表征的关键。基于三重组合测井（密度、中子、电阻率和伽马射线）的传统静态地层评价模型已被广泛用于表征地层，以提供岩性、总孔隙度和含水饱和度的经济有效的答案。然而，生产的动态结果通常显示出与总含水饱和度完全不同的含水率，因为静态模型不能区分不流动的碳氢化合物和可生产的石油。核磁共振测井数据显示了地层流体的独特特征，如气体、不流动的碳氢化合物、可开采的石油、T1-T2不流动的水和自由水。核磁共振数据还提供了一种解释流体和基质性质的方法，包括流体粘度、孔隙几何形状和流体-孔隙相互作用。然而，由于井下环境和测井工具的分辨率限制，流体的特征并不能总是被很好地分离。在T1-T2图上可视地分离不同地层流体的信号贡献是很有挑战性的。
基于非负矩阵分解（NMF）和分级聚类（Venkataramanan等，2018年）的自动无监督学习算法在新的工作流程中实施，以分离不同孔隙流体的T1-T2特征，实现流体分类，并提供定量的流体填充孔隙度和相关饱和度。分离流体的T1-T2特征用于表征流体流动性、孔隙尺寸和地层润湿性。
新方法成功应用于多口井的现场案例研究，以描述常规岩石物理模型无法区分的油气和水的饱和度和产能。结果得到了动态生产数据的证实，显示了高游离水和高残余油。常规和特殊岩心分析也证实了这一点。结合核磁共振、MICP和扫描电镜，根据体喉比（BTR）给出孔隙形状和孔喉尺寸分布，提高了估算地层渗透率的精度。石油的高T1/T2比值表明地层部分亲油。核磁共振润湿性结果与岩心润湿性测试和生产结果一致。了解储层的哪一部分含有流动流体会影响目标层的选择和储量估算。【译者：王思慧 朱冰倩 校稿：肖文联，西南石油大学】
使用机器学习解锁核磁共振的全部潜力：一个含油气田的案例研究
Steve Cuddy.
以Seven Heads气田为例，描述了机器学习技术在解锁核磁共振(NMR)全部潜力方面的应用。
该油田早已被人们所认识，但由于各种技术挑战，包括沉积物的薄层性质以及流动和不流动粘性残余油的存在，该油田尚未开发。石油是一种高粘度液体，如果开采，由于储层深度较浅和相关低压，可能会堵塞生产油管。为了成功地生产干气，必须同时识别油气层，以便能够穿孔气层，排除油层。
在开发钻井活动期间，使用专门设计的地层评估程序对储层进行了评估，以解决薄层储层中的油。结合岩心数据和高分辨率电测井，核磁共振测井被用来识别和避免高含油饱和度的射孔带。
使用模式识别技术从NMR中得出地层流体类型，该技术分析T1和T2分布的整个形状，以得出气体、油和水的体积。该机器学习技术使用Dean和Stark流体分析数据进行校准，并能够预测连续的水、气和油饱和度曲线。结果用于确保射孔策略避免含油砂。
本文描述了核磁共振技术与机器学习技术如何使复杂致密气田得以开发。【译者：王思慧 朱冰倩 校稿：肖文联，西南石油大学】
核磁共振测井数据处理
Wei Shao and Ron Balliet
本文概述了核磁共振数据处理，重点介绍了日常核磁共振测井实践中常用的算法和解释方法。对于本文讨论的许多算法和方法，给出了足够的技术细节或现场示例，以便更好地理解NMR数据处理和解释，但更多的关注点是算法的适用范围以及核磁共振测井解释实践中遇到的相关问题。本文还讨论了核磁共振数据处理和解释的最新进展。【译者：王思慧 校稿：肖文联，西南石油大学】
NMR支持的近井筒数据分析，以改进用富含重晶石的水基泥浆钻井的砂岩储层的岩石物理评价
Pedro A. Romero Rojas, Larisa Tagarieva, Ashutosh Panchal, Shaikha AlTurki, and Ali Qubian.
泥浆滤液的作用以及最终在高质量岩石中的精细运移极大地影响了核磁共振和常规测井的读数。这对提取有助于原始区岩石物理评价的有用信息（例如岩石质量指数）提出了挑战。这对于确定准确确定含水饱和度所需的渗透率指数和饱和度指数n至关重要。
岩石质量指数被理解为自由流体体积（FFV）和束缚流体体积（BFV）之间的比率。这相当于控制流体流动的孔喉半径，受精细运移的负面影响。这反映在自由流体填充的孔隙度减少上。下面的自由流体孔隙度是借助深度读取密度数据进行校正。校正后，冲洗区的NMR导出渗透率（可能受到迁移细粒的损害）用于计算原始区的渗透率。
利用核磁共振测井确定冲洗带的含油饱和度有两种方法，第一种是应用基于统计的机器学习工具，第二种是应用广泛使用的2D-NMR方法，即扩散与T2图。对这两种方法的比较分析表明，两者的结果一致。由于侵入程度高，冲洗区的含水饱和度估计比原始区高8倍。【译者：王思慧 朱冰倩 校稿：肖文联，西南石油大学】
非常规储层核磁共振T1-T2测井：孔径分布、渗透率和储层质量
Olabode Ijasan, Joe Macquaker, Mathilde Luycx, Shehab Alzobaidi, Emmanuel Oyewole, and Mark Rudnicki.
非常规细粒储层的岩石孔隙结构特征比常规储层复杂得多。在细粒岩石中，这种复杂性源于成岩作用叠加的非常小的组分颗粒组合（粘土和粉土组分）和非常小的孔隙（纳米到微米）。粒间、颗粒溶解和有机关联的粒内孔隙中发育的孔隙进一步使其复合。此外，与常规油气藏中运移的烃类相比，非常规油气藏中的本地烃类存在于与原始饱和水相相似的孔隙大小内，因此它们形成了几何上复杂的流体分布。
这意味着，在核磁共振（NMR）测井和致密油非常规储层岩石物理解释的背景下，孔隙大小不再被视为流体类型的代表，反之亦然。这意味着使用T2或T1截止值可能会给出不准确的预测。核磁共振T1-T2测井的当前工业应用证明了对流体类型和含水饱和度的可靠解释。然而，由于对高级弛豫效应的岩石物理控制（如表面和体积流体弛豫特性、孔径分布和润湿性）没有得到正确理解，这些应用仅限于估计流体饱和度，尚未应用于估计孔径大小。
我们将核磁共振T1-T2测量在致密油非常规储层中的应用扩展到通过使用由孔隙流体弛豫共同估计的表观表面弛豫和体积弛豫来模拟孔隙大小分布。为了验证这些预测，将模拟的孔径分布与岩心样品岩相图像中的岩石孔隙结构特性进行比较。这种比较使我们能够深入了解泥岩储层质量（RQ）的控制，以及岩石组构末端构件（例如基质支撑粘土、颗粒支撑骨架、成岩胶结物和固体有机物）对孔径分布的影响。考虑到这些假设，基于Kozeny-Carman公式，可根据基于NMR的孔径分布可靠地预测非常规岩石渗透率。此外，我们在Herron渗透率模型中推断矿物组合的影响，以推断对岩石结构特性的影响，并最终预测有限数据环境中的渗透率。
本文介绍了一种通过核磁共振T1-T2测量来估计非常规储层中每种流体类型（水和碳氢化合物）的孔径分布的新方法。此外，RQ、储存和运输性质的岩石物理控制来自基于NMR的孔径分布和矿物组合。这使得RQ和渗透率评估比典型的T2或T1截止方法更可靠。【译者：王思慧 朱冰倩 校稿：肖文联，西南石油大学】
利用核磁共振、泥浆气体和三重组合数据进行地层评估
——挪威随钻测井案例
Holger Thern, Artur Kotwicki, Nicklas Ritzmann, Jon Torkel Petersen, and Oliver Mohnke.
烃类储层中气体的存在对常用的孔隙度测井测量（如密度、中子和核磁共振（NMR））有明显的影响。虽然气体对NMR测量的影响已被充分理解，但仅从含气地层的NMR数据估计真实的地层孔隙度和碳氢化合物（HC）饱和度仍然很困难。气体的氢指数（HI）比1小得多，导致低估了测量的NMR孔隙度。除非准确地知道NMR检测到的体积中的温度、压力、HC成分和饱和度，否则很难补偿气体的影响。本文比较了核磁共振气层分析的不同方法，介绍了一种将核磁共振测井数据与泥浆-气体地面测井的HI曲线相结合的新方法。结果与完整一致的岩石物理储层描述相关联。
本文介绍了北海碎屑岩储层中两口钻井的数据和结果。该储层以厚砂岩单元为主，沉积在海底浊积扇中，具有高孔隙度和高渗透率。在天然气、石油和水层间钻井时，使用三重组合（即伽马射线、密度、中子和电阻率）、核磁共振和地层测试器（FT）工具对这些井进行了记录。可从地面测井获得基本的泥浆气体数据。
与三重组合计算机处理解释（CPI）处理相比，未校正的NMR孔隙度显示气层中的平均孔隙度低估了6 p.u。通过T2截止法和双等待时间（DTW）数据处理对NMR数据进行独立评估，可减少平均孔隙度失配，但会导致气体效应的欠校正和过校正区域。将NMR DTW数据与密度相结合，可以改善结果，并将平均孔隙度失配减少到2 p.u以下。来自泥气数据的成分信息验证了整个储层中气层和油层中流体性质变化的推断趋势，并用于推导连续HI测井，以进一步改进孔隙度和含气饱和度估算。
作为对综合数据评估结果的补充，我们使用最近实施的提供独立孔隙度、渗透率和饱和度指数的方法，展示了泥气数据评估的独立结果。本文讨论了不同方法的不利条件，包括侵入、矿物学变化和有限的水泥气数据垂直分辨率。最后，总结了结合核磁共振、泥气和三重组合数据的优势和潜力。【译者：王思慧 朱冰倩 校稿：肖文联，西南石油大学】
一种新的小井眼随钻测井核磁共振技术的经验教训
Gabor Hursan, Andre Silva, Marie Van Steene, and Albina Mutina.
本文介绍了从一个新的4.75英寸。随钻测井（LWD）核磁共振（NMR）工具。来自几口井的数据提供了实时操作见解和新的岩石物理知识。
新的LWD技术提供了一种创新能力，可以同时测量NMR T1和T2分布，降低了对钻井泥浆电导率的敏感性，并提供了实时传感器运动报警系统。实时T1和T2光谱与从工具存储器中检索的数据集相比，具有良好的性能。LWD NMR测量之后，进行有线（WL）NMR测井，以便在三口井中进行比较。在碳酸盐岩储层中，主要目的是评估新NMR工具在缓慢NMR弛豫速率下解析碳酸盐岩孔隙大小的能力。另一组核磁共振测井记录了一口使用油基泥浆（OBM）钻过碎屑岩储层的油井中的延时重复过程。测量序列确定了岩石类型，并对泥浆滤液侵入过程提供了独特的见解。
在碳酸盐岩储层中，LWD NMR实时部分孔隙度估计值与岩心标定WL微、中、大孔隙体积非常一致。另一个碳酸盐岩地层包含嵌入微孔岩石中的高渗透层，实时LWD NMR测井成功定位了高质量岩石带，随后通过WL测井进行验证。在碎屑岩储层中，随钻LWD NMR数据显示天然轻烃，而随后的LWD扩孔和WL NMR过程显示天然烃被油基泥浆滤液（OBMF）置换。LWD NMR工具观察到的天然烃特征与泥浆-气体测井非常一致。随钻过程数小时后获得的随钻核磁共振重记录数据中观察到的差异表明，OBMF侵入发生在钻井后不久。钻井后约4天记录的WL NMR数据显示，OBMF侵入的晚期阶段，包括地层水驱替和中、大孔隙的润湿性变化。最后，在泥浆盐度变化数倍的井中获得的LWD NMR数据集中，环境噪声仍然较低，表明泥浆盐度对小井眼LWD NMR测井的质量影响不大。
新的小井眼LWD NMR技术通过几个例子证明了其提供T1和T2测井的强大能力。核磁共振测井的延时对比首次表明，OBMF侵入可能发生在具有高毛细管束缚流体分数的粉砂中。【译者：王思慧 朱冰倩 校稿：肖文联，西南石油大学】
利用核磁共振精确描述岩石矿物特征
Haijing Wang, Boqin Sun,Zheng Yang,Scott J.Seltzer,and Marcus O.Wigand
核磁共振（NMR）测井是一种强大的地层评价技术，它提供了与矿物学无关的孔隙度，并有助于区分粘土束缚水、毛细管束缚水和自由流体。核磁共振测井仪通常在2 MHz（磁场，B0～470高斯）或更低的1H核磁共振频率下工作。在这种磁场下，只能检测孔隙中流体的1H信号，并依靠弛豫时间变化来表征流体和孔隙类型。随着磁场强度的增加，核磁共振灵敏度急剧增加，固体基质的核磁共振信号在高场下更容易被检测到。例如，600 MHz的NMR比2 MHz的NMR灵敏5000倍左右。同时，高场核磁共振谱的分辨率也大大提高，高场核磁共振谱可以解决分子类型之间的细微差异。因此，高场核磁共振的高灵敏度和光谱分辨率为地质样品的表征开辟了一个全新的领域，尤其是在有机页岩储层中，其中有机质和复杂矿物学仍然难以准确表征。
在这项工作中，我们报告了使用600 MHz NMR进行矿物表征的高场NMR应用光谱仪配备多通道和魔角旋转（MAS）探头。X射线衍射（XRD）是基于布拉格衍射识别和量化地质样品中结晶化合物矿物学的主要工具，与X射线衍射（XRD）相比，NMR由于对局部电子结合结构的敏感性，可为非结晶化合物提供更多的组分和结构信息。
在这里，我们展示了高分辨率27Al NMR的应用，以确定27Al的组成和成键化学，作为广泛矿物的指纹。27Al在四面体和八面体结合位点的比例是定量的，对于区分二八面体和三八面体相至关重要。27Al NMR还可以区分从钠长石到钙长石末端的斜长石系列，其中Na和Ca原子可以相互替代。Al NMR可与1H、13C、29Si、25Mg、23Na和31P进一步结合，以进行更详细的矿物测定和粘土分型。我们的研究结果表明，结合XRD，这组高场NMR波谱方法可以大大提高致密岩石和非常规储层中岩石矿物和地层粘土表征的准确性。【译者：王思慧 朱冰倩 校稿：肖文联，西南石油大学】
基于NMR的非常规岩石润湿性指数
Michael J. Dick, Dragan Veselinovic, Ron J.M. Bonnie, and Shaina A. Kelly.
非常规油藏开发中缺乏标准化和基准化的润湿性表征和量化工作流程。对现场润湿性和润湿性改变引起的变化进行量化，有助于完井决策和经济采油。本文总结了非常规岩石NMR润湿性指数（NWI）的建立和验证。该方法以Looyestijn的常规岩石NMR润湿性分析方法为基础，并在各种主要生产非常规储层的岩心柱塞样品上进行了测试。读者会感兴趣地注意到上述致密地层中量化的润湿性值的显著范围。我们的NWI模型非常适用于具有复杂油和水T2光谱（具有多个峰）的数据集，这是非常规岩石光谱的共同特征。实验结果经过了全面的实验和分析验证，包括补充的3D NMR成像和D2O实验的复制。本文讨论了该方法与其他NMR润湿性模型相比的验证过程和优点。最后，详细介绍了最佳实践，以便可以更大规模地部署SCAL方法。【译者：王思慧 朱冰倩 校稿：肖文联，西南石油大学】
利用NMR和MICP数据的主成分回归估计岩石渗透率
Edmilson Helton Rios, Rodrigo Bagueira de Vasconcellos Azeredo, Adam Keith Moss, Timothy Neil Pritchard, and Ana Beatriz Guedes Domingues.
利用经典的Seevers-Kenyon和Timur-Coates模型，核磁共振（NMR）广泛地应用于估计井下连续渗透率。第一种方法使用弛豫时间的平均值，而后一种方法是基于从弛豫时间分布截止点计算的分数流体含量。然而，文献中的一些案例研究表明，这些模型可能会不准确，尤其是当应用于复杂碳酸盐岩时，其中渗透率通常与孔隙度、束缚水饱和度和弛豫时间的相关性较小。本研究开发并评估了使用多重弛豫时间的perm估计量，证明了它们是经典模型的一般情况。所谓的多元估计器是使用主成分回归法用岩心渗透率校准的，主成分回归法根据数据方差在简单的线性独立空间中描述NMR变量。
多变量方法的一个重要特点是，可同时使用纵向T1和横向T2弛豫时间，或仅使用其分布的特定部分。此外，对于弛豫时间对渗透率不太敏感的情况，如本文研究的碳酸盐岩，也可以将多元估计器应用于尺寸比例T1,2分布。通过使用压汞毛细管压力（MICP）数据进行NMR粒度标度，渗透率估计值比非标度估计值有了显著改善。与经典模型相比，新的多元估计器所取得的优异结果表明，应更好地探索岩心和核磁共振测井数据，以提高渗透率估计的准确性。【译者：王思慧 朱冰倩 校稿：肖文联，西南石油大学】
核磁共振岩心分析新进展综述
Michael J. Dick, Dragan Veselinovic, and Derrick Green.
在过去的10年中，核磁共振（NMR）岩心分析在常规和非常规储层中取得了许多新的发展和进步。在硬件方面，核磁共振仪器现在能够处理数十万个射频（RF）脉冲，这些脉冲的间隔比以往任何时候都要近，使得测量样品的弛豫时间非常快，这在以前是不可能的。引入了频率约为12 MHz和20 MHz的高场核磁共振波谱仪（除了标准的低场2 MHz仪器外），这大大提高了信噪比（SNR），甚至允许对样品进行二维（2D）和三维（3D）核磁共振成像，以补充传统的弛豫测量。使用高场强仪器的另一个结果是，即使样品的核磁共振信号量非常低，现在也可以以合理的时间量提供有用的数据。其他硬件改进包括开发与NMR兼容的高温和高压容器，以及更快、更强大的电子设备和计算机，从而可更快地进行数据采集、处理，并为新的NMR脉冲序列设计和实施提供更为用户友好型的环境。硬件改进后，开发了岩心分析的新应用程序，包括改进的Carl-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）脉冲序列，以最大限度地减少样品加热。基于NMR的润湿性、相对渗透率、毛细管压力、岩屑和长岩心测量也取得了成功。在非常规情况下，基于NMR的气体等温线测量和流体类型测量是现在常见的做法。本文概述了核磁共振在行业中的最新发展，并提供了关于每个主题的更详细的参考。【译者：王思慧 朱冰倩 校稿：肖文联，西南石油大学】