本期為大家解讀並推薦的文章，是
大港油田勘探開發研究院
2020年發表在
《錄井工程》
上的最新成果，聚焦油田勘探研究熱點，提出了
頁岩油儲集層含油性檢測的二維核磁共振方法
。
文章最為核心是提出了
４狀態法
T
1
—
T
2
二維核磁共振頁岩油流體組分檢測方法，並建立了準確的頁岩油流體組分位置標準譜圖
，根據
T
1
—
T
2
譜圖得到各種流體組分含量，計算頁岩油產能指數，產能指數越高，含油性越好。
這一方法在大港油田黃驊坳陷某井沙三段成功進行了應用，根據
T
1
—
T
2
譜計算了產能指數，進而確定了優質儲集層，部署鑽探水平側鑽井，試油效果較好，驗證了
T
1
—
T
2
二維核磁共振頁岩油含油性檢測的可行性。
T1—T2二維核磁共振不同流體組分標準譜圖
一、頁岩油儲集層與常規儲集層體積模型對比
圖1a 常規儲集層體積模型 圖1b 頁岩油儲集層體積模型
圖1。 常規砂泥岩儲集層與頁岩油儲集層體積模型對比
常規儲集層
主要包括骨架礦物、黏土束縛水、有效孔隙中佔據微小孔徑部分的毛管束縛水、佔據大孔徑部分的可動水和油氣。核磁共振測量能夠探測到的資訊包括黏土束縛水、毛管束縛水以及可動水和油的訊號。
頁岩油儲集層
頁岩油儲集層最大的差異是源儲一體，除骨架礦物和無機孔隙之外，還存在大量的有機質以及有機孔隙，其中有機質（即乾酪根）是以固態形式存在，該部分資訊目前的核磁共振測量儀器難以探測到。有機質存在大量孔隙，孔隙中存在轉化不完全的瀝青質物質，微小孔徑中的束縛油以及相對大孔徑中的可動油，而可動油是可以產出的。當核磁共振測量引數回波間隔較大時，有機孔中的流體資訊探測會不完整。
本文結論
：
頁岩油源儲一體，含有大量的有機孔隙，原油不僅分佈在大孔徑無機孔隙中，有機孔隙中亦含有豐富的瀝青質、束縛油和可動油。
不同性質和賦存狀態流體橫向弛豫時間
T
2
譜互相重疊，一維核磁共振
T
2
譜測量難以滿足頁岩油含油性評價。
不同性質和賦存狀態流體縱向弛豫時間
T
1
還是存在一定差異性，特別是
T
1
—
T
2
比值差異明顯，為
T
1
—
T
2
二維核磁共振定量評價頁岩油含油性提供了可能。
根據
T
1
—
T
2
譜資料計算的頁岩油產能指數越高，該儲集層含油性越好。
二、一維核磁共振
T
2
譜檢測侷限性
圖2。 頁岩連續４狀態一維核磁共振T2譜對比圖
實驗說明：
原始狀態
——經過一段時間放置之後，無機孔中可動油或水以及有機孔中可動油可能會部分或完全揮發出去，巖樣中剩下的主要是有機孔和無機孔中束縛流體，若可動油未完全揮發，則可能含部分可動油。
原樣飽和油
——巖樣中有機孔以及無機孔中大孔徑充滿可動油。
巖樣洗油後飽和水
——巖樣中無機孔充滿水的資訊，有機孔中為水以及可能部分沒有完全洗淨的殘餘油的資訊。
飽和水巖樣離心
——巖樣中以有機孔和無機孔束縛水為主。
實驗結果：
大孔徑中可動油位於長
T
2
譜位置，比較容易識別。
短
T
2
譜部分（0。01～10 ms之間），飽和油巖樣
T
2
譜包絡面積小於飽和水巖樣
T
2
譜包絡面積，說明有無機微孔隙存在，飽和油狀態時油無法進入無機微孔隙，因此飽和蒸餾水測量才能揭示全部孔隙。
原始巖樣
T
2
譜左峰與飽和油巖樣
T
2
譜左峰位置一致，飽和水巖樣
T
2
譜左峰與飽和水後離心狀態
T
2
譜左峰位置一致，且含油狀態下
T
2
譜左峰位置相對於洗油後狀態下
T
2
譜左峰位置更靠左，說明頁岩油巖樣中存在有機質，且有機質
T
2
譜峰位置相對於無機小孔徑
T
2
譜峰位置更靠左。
飽和油巖樣短
T
2
譜包絡面積大於原始巖樣短
T
2
譜包絡面積，說明有機質中可能存在束縛油資訊。
實驗室中可以透過以上４種狀態下
T
2譜對比差異進行定性含油性評價，但除大孔徑中可動油之外，很難定量評價有機質、束縛水、有機質中束縛油等資訊。
（a）一維T２譜圖
（b）二維T１－T２譜圖
圖3。 不同性質流體在一維
T
2譜圖和二維
T2—T2
譜圖上分佈位置對比
有機孔隙與束縛水資訊在
T
2
譜上基本重疊在一起，但是有機孔中瀝青質、原油和無機孔中原油的縱向弛豫時間
T
1
均長於相似情況下水的
T
1
，在
T
1
/T
2
上差異更為明顯。
三、4狀態二維核磁含油性評價步驟與方法
1、巖樣原始狀態
T
1
—
T
2
訊號採集
圖4。 頁岩油巖樣原始狀態T１－T２二維核磁共振譜圖
裸露放置一段時間後巖樣中的流體組分主要包括有機孔、無機孔中束縛流體以及可能存在的部分可動油資訊。
2、航空煤油飽和原始巖樣進行
T
1
—
T
2
訊號採集
圖5。 頁岩油巖樣飽和油狀態T１－T２二維核磁共振譜圖
此時，巖樣中的流體組分除原始巖樣中所包括的流體組分之外，已經被揮發了的無機大孔徑中的可動油和有機孔中的可動油得到恢復。
使用儀器
本文中使用的是紐邁分析的中尺寸核磁共振成像分析儀 MesoMR23-060H-I
3、蒸餾水飽和巖樣進行
T
1
—
T
2
訊號採集
圖6。 頁岩油巖樣飽和水狀態T1—T2二維核磁共振譜圖
步驟2中飽和油後的巖樣進行洗油、洗鹽、烘乾等處理，並用蒸餾水進行飽和，得到完全飽和水的頁岩油巖樣，採用相同方法對飽和水巖樣進行
T
1
—T
2
二維核磁共振訊號採集。無機孔中所有可動油都能被處理掉，有機孔中能夠溶解流動的油亦被清洗乾淨，而有機孔中的瀝青質和束縛油非常難以處理乾淨，可能會遺留下部分資訊。
此時，巖樣中流體組分主要包括可能剩下的有機孔中難以清除的瀝青質、束縛油和各種狀態下水的訊號，此時測量的孔隙訊號最為完整。
4、飽和水巖樣離心後進行
T
1
—
T
2
訊號採集
圖7。 頁岩油巖樣飽和水離心後T1—T2二維核磁共振譜圖
此時，可動水基本上已經完全被去掉，巖樣中流體組分主要包括可能剩下的有機孔中難以清除的瀝青質、束縛油和無機孔中束縛水訊號。
5、對比4狀態
T
1
—
T
2
二維譜圖確定不同流體組分標準譜圖
（a）流體分佈位置
（b）流體分佈邊界
圖8。
T1—T2
二維核磁共振不同流體組分標準譜圖
透過對比4狀態
T
1
—
T
2
二維譜圖中不同流體的分佈位置，得到以下認識：
（a） 各種流體組分均位於左上半部分割槽域，即位於
T
1
／
T
2
＝１分界線上方；
（b）無論是束縛水還是可動水，其在
T
1
—
T
2
二維譜圖上均靠近於
T
1
／
T
2
＝１這條線；
（c） 可動油相對於可動水更靠右上方，其
T
1
／
T
2
大於１
（d） 有機孔油相對於無機孔油靠左，與束縛水
T
2
位置相當，但其
T
1
位置相對於束縛水峰靠上。
6、計算頁岩油含油性定量評價引數—產能指數
具體計算公式如下：
式中：RPI為
頁岩油產能指數
；Voil為頁岩油含油體積，其值為無機孔可動油、有機孔可動油、有機孔束縛油之和；Vb為有機孔瀝青質體積；VTOC為乾酪根體積。
產能指數越高，含油性越好!
四、例項驗證
圖9。 二維核磁共振流體性質評價譜圖（例項）
根據第8道
T
1
—T
2
二維核磁共振譜圖，計算得到第11道頁岩油產能指數。目標區塊頁岩油產能指數大於１即可解釋為優質儲集層，將該層系作為目標箱體，部署鑽探水平側鑽井。對水平側鑽井該目標井段試油，壓後３mm噴嘴自噴，產油22。71t/d，產氣3801m³/d，驗證了二維核磁共振頁岩油含油性檢測的準確性和可行性。