成家杰

（中海油田服务股份有限公司，河北燕郊 065201）

随着社会对油气资源需求量的不断增加，而可开发常规油气藏资源量在日益减少，致密气等非常规油气藏的勘探和开发倍受关注。但由于致密砂岩储层岩性致密，工业产层、低产层和干层的储层特征区分度不大，给致密气的测井评价带来较大挑战。

以往的储层产能预测方法往往针对孔渗条件好，流度大的气藏，气水渗流基本服从达西线性渗流定律，相关的孔、渗、饱参数，表皮系数比较容易确定，因而产能预测精度较高，应用范围较大，而对于致密砂岩储层产能预测问题尚未找到最适用的方法，给测井工作带来一定的难度。因此积极探索致密砂岩储层产能预测的方法，形成一套有效的测井产能评价体系，为生产、测试提供决策依据，对勘探开发意义重大。

本文针对A区块致密砂岩气，建立了以核磁测井资料为核心的致密砂岩气产能预测体系及储层分类标准。从测试效果来看，相关层位测试产能与核磁预测产能基本一致，应用效果突出。

1 基于核磁测井的孔隙结构评价方法

储集岩的孔隙结构是影响油气层储集能力和渗流特征的重要因素，孔隙结构研究是油气藏精细描述、储层综合评价的重要内容，应用毛管压力曲线形态及其特征参数，可定性和定量地描述储层孔隙结构，评价储层的产能[1-3]。

长期以来储层孔隙结构研究都是从实验室测量得到的，但由于其测量周期长、岩心样品获取困难以及样品污染等原因，人们一直在寻找一种有效的替代方法。核磁共振是目前公认的一种最有效的利用测井资料评价储层孔隙结构的方法 [4-11]。

通过三种方法进行定量地表征孔隙结构[4-6]：（1）以岩心压汞资料为基础，同相应岩心的T2几何均值取对数进行拟合，建立了A区块核磁共振测井中的T2几何均值与孔隙结构参数之间的关系；（2）将岩心的压汞毛管压力曲线和核磁共振T2分布对比，建立相关性，确定纵、横向转换系数，计算视毛管压力曲线，视孔径分布曲线，进而求取孔隙结构参数；（3）利用T2谱分布将地层孔隙分为大、中、小孔，通过三者所占比重评价孔隙结构。从而实现了在无实验室压汞资料情况下利用核磁共振资料获得定量的、连续的视毛管压力曲线、视孔径分布曲线和孔隙结构特征参数曲线。

1.1 毛管法

首先利用微分相似原理确定每块岩样核磁共振测量的T2谱与压汞测量的毛管压力微分曲线之间的横向转换系数C；然后利用分段对比法确定每块岩样核磁共振测量的T2谱与压汞测量的毛管压力微分曲线之间的纵向转换系数D，也即是不同孔喉半径的孔喉占的百分数；最后建立横向转换系数C、纵向转换系数D与核磁共振测井提供的物性参数之间的关系，在核磁共振测井中利用岩心刻度得到的转换系数关系式定量计算伪毛管压力曲线[4-5]。

发现每块不同岩心其转换系数都不同，与孔隙度、渗透率有关，因此利用孔、渗确定区域伪毛细管压力曲线横、纵向转换系数。从而能够在无岩心资料情况下，连续的获取核磁毛管压力资料以评价储集层孔隙结构。

利用构建的伪毛管压力曲线可以计算排驱压力、中值压力、平均孔喉半径、分选系数等孔隙结构参数，如图1所示。

图1 毛管法计算的孔隙结构参数

1.2 T2几何均值法

利用A区块的岩心压汞实验和相应深度的核磁共振实验拟合出100%含水T2分布的几何均值与孔隙结构参数之间的关系，如图2所示。发现T2几何均值与排驱压力、中值压力等孔隙结构参数之间具有很好的相关性，也进一步说明了T2分布与压汞曲线都能反映地层孔隙结构。图3中的孔隙结构参数曲线为利用T2几何均值法所计算得到的结果，与压汞实验分析数据一致性较好。

1.3 三孔隙度百分比法

实验分析表明，表征孔隙结构的关键因素是整个孔隙系统中在某个孔隙大小范围内的孔隙度组分百分比。利用核磁测井的T2分布，提取3个参数S1、S2和S3，分别代表T2弛豫时间介于0.1 ~16 ms、16 ~128 ms、128 ~10 000 ms范围内的三种孔隙度组分百分比[6]。

经压汞资料分析渗透率贡献值最大时半径大于0.2 μm；经前人研究表明喉道半径小于0.1 μm时由于水膜张力的作用油气难开发，所以喉道半径为0.1 μm时即为束缚流体的界限。因此对于毛管压力曲线横坐标（压力）截止值可取0.1 μm和0.2 μm。由此与T2分布对比即可找出T2分布横坐标（时间）对应的截止值16 ms和128 ms，如图4所示，由此对应的大孔、中孔和小孔的比例基本一致。

图2 T2几何均值与孔隙结构参数关系

图3 T2几何均值法计算的孔隙结构参数

2 致密砂岩的核磁产能综合评价

图5为A区块孔隙度与渗透率关系，可以看到，储层渗透率PERM与孔隙度POR相关性较好，并未表现出高孔低渗或者低孔高渗的现象。这为利用核磁测井资料评价储层孔隙结构，进而预测储层产能打下了基础。另外，研究区储层流体性质（气、水）简单，受流体粘度等因素影响较小，这为产能预测的精度提供了保证。

2.1 致密砂岩储层分类方法

由于储层岩石的孔隙结构是影响油气采收率和油气层产能的重要因素，根据A区块储层孔隙的微观结构分析，提取了储层分类孔隙结构特征参数。根据有效孔隙度、渗透率，以及分选系数、最大进汞饱和度、孔喉半径均值、排驱压力等微观孔隙结构参数，创建综合评价指数ZZ，达到划分储层产气级别的目的。

式中：φe为有效孔隙度，%；K为渗透率，h10-3μm2； Sp为分选系数 ； DM为孔隙喉道均值，μm；Smax为最大进汞饱和度，%； Pd为排驱压力，MPa。其中，φe、K由核磁测井直接获取，Sp、DM、Smax、Pd等孔隙结构参数由上文1.1~1.2所述方法间接得到。

2.2 致密砂岩储层分类评价标准

利用综合评价指数，结合A区块测试成果，发现核磁渗透率PERM、可动孔隙度BVM及综合评价指数ZZ与产量有着较好的对应关系，如图6所示。可动孔隙度、渗透率、综合评价指数越大，产气量越高。

图4 压汞孔径和核磁T2分布三孔比例对比

图5 研究区孔隙度与渗透率关系

图6 核磁渗透率、可动孔隙度及综合评价指数与测试产量关系

为了方便储层级别的划分，特采用比产气指数作为储层级别划分的依据，比产气指数定义为在单位厚度、单位生产压差条件下，储层的日产气量，定义如下：J = Q / ( Th ΔPhH） （2）式中，J为比产气指数；Q为产气量，m3；T为时间，d；ΔP为生产压差，MPa；H为射孔厚度，m。

根据比产气指数的大小，把储层划分了四个级别：

I类储层：J＞2 000 m3/ ( d·MPa·m )；

II类储层：500＜ J＜ 2 000 m3/ ( d·MPa·m )；

III类储层：50＜J＜500 m3/ ( d·MPa·m )；

IV 类储层 ：J＜ 50 m3/ ( d·MPa·m )。

通过分析已测试层位的核磁资料，制定了研究区致密气储层综合分类评价标准，如表1所示。

3 应用实例

3.1 致密砂岩储层分类

图7为A区块储层分类实例，由上至下依次为I、II、III、IV类储层。I类储层的T2谱主要反映了自由流体信息；II类储层T2谱反映了部分自由流体及部分束缚水信息；III、IV类储层T2谱上反映的自由流体信息较少，主要为束缚水信息。I、II类储层可动孔隙度相对较大，以大孔、中孔为主，III、IV类储层可动孔隙度相对较小，以小孔、中孔为主。该四类储层对应层位测试产能分别为26 000 m3、20 880 m3、8 880 m3、1 000 m3， 测 试产量与其储层级别有着较好的对应关系。

表1 致密气储层综合分类评价标准

图7 A区储层分类实例

3.2 致密砂岩产能预测

图8为B井测试层位的核磁产能分类评价成果图。从常规孔隙度上看（第八道红色填充），上部1、2号层物性相当。但从核磁资料看，1号层可动流体孔隙度较大（第八道紫色填充），约为6%，孔隙结构较好，以大孔、中孔为主，综合评价指数＞3，为I类储层，对应比产气指数应＞2 000 m3/ （d· MPa·m）；2号层孔隙结构较差，综合评价指数＜0.5，为IV类储层，对应比产气指数应＜50 m3/ （d·MPa·m）。预测生产压差3 MPa时，①号层产气量＞32 400 m3/d，②号层产气量＜2 000 m3/d。①、②号层合试，实际测试共产气40 320~57 120 m3/d，与预测结果基本一致。

③号层孔隙结构较差，大孔＜10%，以小孔、中孔为主，可动孔隙度较小约为1.8%，储层综合评价指数＜0.5，为IV类储层，比产气指数应＜50 m3/ （d·MPa·m）。预测生产压差为10 MPa时，产气量＜2 750 m3/d，实际测试结果为气微量，与预测结果吻合。

图8 B井储层分类评价成果图

4 结论

（1）基于核磁测井资料，利用毛管法、T2几何平均值法、三孔隙度百分比法能够定量地表征储层孔隙结构。

（2）建立了以核磁测井资料为核心的储层分类及产能评价标准。

（3）测试结果表明，核磁产能评价应用效果良好，对生产测试有一定指导意义。

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