一种稠油裂缝的核磁图版绘制方法

摘要

本发明公开了一种稠油裂缝的核磁图版绘制方法，包括以下步骤：获取岩样，并基于饱和法对岩样进行处理，获得饱和水岩样；对饱和水岩样进行微米CT扫描实验，获得岩样裂缝；对饱和水岩样进行热沥青‑重水驱替实验，并对驱替实验后的岩样进行二维核磁扫描，获得沥青充填裂缝的二维核磁分布；基于岩样裂缝的孔径，对沥青充填裂缝的尺寸进行校正；将校正后的沥青充填裂缝的尺寸标记在沥青充填裂缝的二维核磁分布中，完成稠油裂缝的核磁图版绘制。本发明结合微米CT、二维核磁和热沥青‑重水驱替实验，解决了重油核磁偏移导致的尺寸失真问题，获取重油填充裂缝二维核磁分布，填补了二维核磁技术在碳酸盐岩重质油藏裂缝评价中的应用空白。

权利要求

1.一种稠油裂缝的核磁图版绘制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取岩样，并基于饱和法对所述岩样进行处理，获得饱和水岩样；

对所述饱和水岩样进行微米CT扫描实验，获得岩样裂缝；

对所述饱和水岩样进行热沥青‑重水驱替实验，并对驱替实验后的岩样进行二维核磁扫描，获得沥青充填裂缝的二维核磁T1‑T2分布；

基于所述岩样裂缝的孔径，对沥青充填裂缝的尺寸进行校正；

将校正后的沥青充填裂缝的尺寸标记在所述沥青充填裂缝的二维核磁T1‑T2分布中，完成稠油裂缝的核磁图版绘制；

对沥青充填裂缝尺寸进行校正之前还包括：基于实际驱出的饱和碘化钾重水溶液的体积与对应的流体密度，获得实际驱出的流体质量；获取岩样的第一质量与第二质量的质量差值，基于所述实际驱出的流体质量与质量差值的比值，获得沥青充填裂缝含量；

对沥青充填裂缝尺寸进行校正的过程包括：将微米CT扫描实验获得的裂缝孔径按照从小到大的顺序进行排序，绘制裂缝孔径累积曲线；对所述累积曲线进行归一化处理直至达到裂缝含量最大值；获取裂缝含量与沥青充填裂缝含量的差值，将累积曲线纵坐标等于所述差值的点标记为第一目标点位，沿着所述第一目标点位画水平线与累积曲线相交于第二目标点位，再沿着所述第二目标点位画垂线与累积曲线纵坐标相交于第三目标点位，所述第三目标点位对应的孔径尺寸即为沥青充填裂缝尺寸；

获得饱和水岩样的过程包括：对所述岩样进行烘干称重并测量，获得岩样的第一质量和总体积；对烘干后的岩样抽真空后加压饱和碘化钾重水溶液24小时，获得饱和水岩样；

所述裂缝体积的获取过程包括：所述饱和水岩样的质量为第二质量，基于岩样的第一质量、第二质量以及裂缝含量，获得岩样中饱和碘化钾重水溶液的流体质量；基于所述流体质量与流体密度的比值，获得裂缝体积。

2.根据权利要求1所述的稠油裂缝的核磁图版绘制方法，其特征在于，

获取岩样的过程包括：基于裂缝型碳酸盐岩选取大尺寸的全直径样品，获得岩样。

3.根据权利要求1所述的稠油裂缝的核磁图版绘制方法，其特征在于，

获得岩样裂缝的过程包括：对所述饱和水岩样开展微米CT扫描实验，获得若干孔缝；基于数字图像处理技术对所述孔缝进行区分，获得基质孔和裂缝。

4.根据权利要求1所述的稠油裂缝的核磁图版绘制方法，其特征在于，

对所述饱和水岩样进行热沥青‑重水驱替实验的过程包括：将所述饱和水岩样放入夹持器加围压固定，向饱和水岩样中注入热沥青驱饱和碘化钾重水溶液；当驱出的饱和碘化钾重水溶液达到裂缝体积时，停止驱替实验，否则继续。

5.根据权利要求1所述的稠油裂缝的核磁图版绘制方法，其特征在于，

所述裂缝含量的获取过程包括：基于所述第一质量、第二质量、岩样总体积和饱和碘化钾重水溶液的流体密度，获得岩样的总孔隙度；获取基质孔的孔隙度和CT孔隙度，基于所述基质孔的孔隙度和CT孔隙度，获得裂缝孔隙度；基于裂缝孔隙度与总孔隙度的比值，获得裂缝含量。

6.根据权利要求1所述的稠油裂缝的核磁图版绘制方法，其特征在于，

对驱替试验后的岩样进行二维核磁扫描实验的过程包括：冷却驱替实验后的饱和水岩样，然后进行二维核磁共振扫描，获得沥青充填裂缝的二维核磁T1‑T2分布；所述沥青充填裂缝的二维核磁T1‑T2分布包括裂缝纵向驰豫谱和裂缝横向驰豫谱。

说明书

一种稠油裂缝的核磁图版绘制方法

技术领域

[0001] 本发明属于油藏勘探开发技术领域，特别是涉及一种稠油裂缝的核磁图版绘制方法。

背景技术

[0002] 海洋油气资源丰富，且以碳酸盐岩地层为主。裂缝是该类油气藏主要的存储空间和运移通道，明确裂缝分布特征是深海碳酸盐岩储层评价的关键问题。目前，裂缝评价方法主要分两类：1）直接观测法，如光学显微镜、扫描电镜等，观测结果为二维图像且半定量；2）间接观测法，主要观测手段有压汞、一维核磁共振（NMR T2）和CT扫描等，测试结果为定量的孔径分布曲线。上述方法中仅有NMR和CT能够实现样品无损测试，而CT测试只能在室内测试，无法开展井下测试；一维核磁共振NMR则只有T2一个功能，没有T1功能，即使能开展井下测试，但无法获得二维核磁图版。。

[0003] 目前，二维核磁技术T1‑T2日渐成熟，二维核磁由T2和T1两部分组成，T1与流体性质相关，T2与孔径相关。但目前还缺少利用二维核磁评价裂缝核磁相关技术，而且重质组分原油填充裂缝时，裂缝的二维核磁特征与轻质油藏有显著差别。因此，亟需提出一种稠油裂缝的核磁图版绘制方法。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种稠油裂缝的核磁图版绘制方法，结合微米CT、二维核磁和热沥青‑重水驱替实验，避免使用常规水溶液影响重油核磁信号识别，解决了重油核磁偏移导致的尺寸失真问题，获取重油填充裂缝二维核磁T1‑T2分布，填补了二维核磁技术在碳酸盐岩评价中的应用空白，以解决上述现有技术存在的问题。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供了一种稠油裂缝的核磁图版绘制方法，包括以下步骤：

[0006] 获取岩样，并基于饱和法对所述岩样进行处理，获得饱和水岩样；

[0007] 对所述饱和水岩样进行微米CT扫描实验，获得岩样裂缝；

[0008] 对所述饱和水岩样进行热沥青‑重水驱替实验，并对驱替实验后的岩样进行二维核磁扫描，获得沥青充填裂缝的二维核磁分布；

[0009] 基于所述岩样裂缝的孔径，对沥青充填裂缝的尺寸进行校正；

[0010] 将校正后的沥青充填裂缝的尺寸标记在所述沥青充填裂缝的二维核磁分布中，完成稠油裂缝的核磁图版绘制。

[0011] 可选地，获取岩样的过程包括：基于裂缝型碳酸盐岩选取大尺寸的全直径样品，获得岩样。

[0012] 可选地，获得饱和水岩样的过程包括：对所述岩样进行烘干称重并测量，获得岩样的第一质量和总体积；对烘干后的岩样抽真空后加压饱和碘化钾重水溶液24小时，获得饱和水岩样。

[0013] 可选地，获得岩样裂缝的过程包括：对所述饱和水岩样开展微米CT扫描实验，获得若干孔缝；基于数字图像处理技术对所述孔缝进行区分，获得基质孔和裂缝。

[0014] 可选地，对所述饱和水岩样进行热沥青‑重水驱替实验的过程包括：将所述饱和水岩样放入夹持器加围压固定，向饱和水岩样中注入热沥青驱饱和碘化钾重水溶液；当驱出的饱和碘化钾重水溶液达到裂缝体积时，停止驱替实验，否则继续。

[0015] 可选地，所述裂缝体积的获取过程包括：所述饱和水岩样的质量为第二质量，基于岩样的第一质量、第二质量以及裂缝含量，获得岩样中饱和碘化钾重水溶液的流体质量；基于所述流体质量与流体密度的比值，获得裂缝体积。

[0016] 可选地，所述裂缝含量的获取过程包括：基于所述第一质量、第二质量、岩样总体积和饱和碘化钾重水溶液的流体密度，获得岩样的总孔隙度；获取基质孔的孔隙度和CT孔隙度，基于所述基质孔的孔隙度和CT孔隙度，获得裂缝孔隙度；基于裂缝孔隙度与总孔隙度的比值，获得裂缝含量。

[0017] 可选地，对驱替试验后的岩样进行二维核磁扫描实验的过程包括：冷却驱替实验后的饱和水岩样，然后进行二维核磁共振扫描，获得沥青充填裂缝的二维核磁分布；所述沥青充填裂缝的二维核磁分布包括裂缝纵向驰豫谱和裂缝横向驰豫谱。

[0018] 可选地，对沥青充填裂缝尺寸进行校正之前还包括：基于实际驱出的饱和碘化钾重水溶液的体积与对应的流体密度，获得实际驱出的流体质量；获取岩样的第一质量与第二质量的质量差值，基于所述实际驱出的流体质量与质量差值的比值，获得沥青充填裂缝含量。

[0019] 可选地，对沥青充填裂缝尺寸进行校正的过程包括：将微米CT扫描实验获得的裂缝孔径按照从小到大的顺序进行排序，绘制裂缝孔径累积曲线；对所述累积曲线进行归一化处理直至达到裂缝含量最大值；获取裂缝含量与沥青充填裂缝含量的差值，将累积曲线纵坐标等于所述差值的点标记为第一目标点位，沿着所述第一目标点位画水平线与累积曲线相较于第二目标点位，再沿着所述第二目标点位画垂线与累积曲线纵坐标相较于第三目标点位，所述第三目标点位对应的孔径尺寸即为沥青充填裂缝尺寸。

[0020] 本发明的技术效果为：

[0021] 本发明结合微米CT、二维核磁和热沥青‑重水驱替实验，避免使用常规水溶液影响重油核磁信号识别，解决了重油核磁偏移导致的尺寸失真问题，获取重油填充裂缝二维核磁T1‑T2分布，填补了二维核磁技术在碳酸盐岩重质油藏裂缝评价中的应用空白，具有科学性和普适性。

附图说明

[0022] 构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

[0023] 图1为本发明实施例中的CT孔隙度与总孔隙度关系模型示意图；

[0024] 图2为本发明实施例中的稠油裂缝的核磁图版绘制方法流程图。

具体实施方式

[0025] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

[0026] 需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

[0027] 实施例一

[0028] 如图1所示，本实施例中提供一种稠油裂缝的核磁图版绘制方法，包括以下步骤：

[0029] S1：饱和法计算总孔隙度Øt。

[0030] S11：岩样制备。选取裂缝型碳酸盐岩制备大尺寸样品(长度5‑7cm,直径6cm或10cm)

[0031] S12：岩样烘干。岩样200°C烘干静置至室温待用，称量烘干岩样质重md，测量总体积Vb。

[0032] S13：岩样饱和碘化钾重水溶液（KI‑D2O）。干燥样品抽真空后加压（32MPa）饱和KI‑D2O（2000‑5000ppm）24小时，测量饱和岩样质量ms。重水在本实施例所涉及核磁实验中不显示核磁信号。

[0033] S14：计算总孔隙度Øt。

[0034] Øt=((ms‑md)/ρ)/Vb（公式1）

[0035] 其中，ρ为流体密度。

[0036] S2：KI‑D2O‑CTum扫描计算裂缝含量Sf和尺寸rf。

[0037] S21：饱和KI全直径样品微米CT扫描实验（KI‑D2O‑CTum），数字图像处理技术区分孔缝。计算基质孔孔径rm（基质孔2）和裂缝孔径rf（裂缝3）。

[0038] 图1中“基质孔1”代表低于CT扫描仪分辨率而丢失的基质孔隙，其孔隙度为Ø1；“基质孔2”代表CT扫描识别出的基质孔隙，其孔隙度为Ø2；“裂缝3”代表CT扫描识别出的所有裂缝，Ø3=Øf。

[0039] 受分辨率影响，低于CT仪器分辨率的基质孔会被视为骨架，因此S21结果不是岩样真实完整的孔隙分布，属于伪孔隙分布。本发明通过饱和流体法计算孔隙度，解决了CT扫描丢失孔隙引发的裂缝含量计算不准确的问题，同时避免了因过度无效CT扫描导致的实验成本激增问题。

[0040] S22：计算裂缝孔隙度Øf。

[0041] ØCT=Ø2+Ø3（ØCT<Øt，公式2）

[0042] Øf=Ø3（公式3）

[0043] 其中，ØCT为CT孔隙度。

[0044] S23：计算裂缝含量Sf。

[0045] Sf=Ø3/Øt=Øf/Øt（公式4）

[0046] S24：计算裂缝孔径rf绘制柱状图。

[0047] S25：计算裂缝体积Vf。

[0048] mf=(ms‑md)*(1‑Sf)（公式5）

[0049] Vf=mf/ρ（公式6）

[0050] 其中，mf为Vf对应流体质量。

[0051] S3：热沥青驱KI‑D2O二维核磁共振实验。

[0052] S31：饱和水岩样放入夹持器加围压固定。

[0053] S32：用沥青代表重质油开展实验，注热沥青（80°C）驱KI‑D2O。

[0054] S33：出水量计量方法。

[0055] 在夹持器出口端放置量筒收集排出的水。岩心夹持器出口端靠近岩心位置加装一根气管，定时吹入热空气，一是防止沥青冷凝堵塞出气口，二是防止水滴粘在出口端管壁影响出液量计量。

[0056] S34：二维核磁共振测试，获取重质油充填裂缝分布TfH。

[0057] 被驱出水的体积（出液量）与裂缝体积相等时，热沥青填充全部裂缝，此时只有裂缝处有沥青核磁信号。冷却岩样至室温测试二维核磁T1‑T2谱，获得充填重质油状态下裂缝二维核磁谱TfH，TfH反映重油充填裂缝二维核磁分布。TfH包括充填重质油状态下裂缝纵向驰豫谱T1fH和充填重质油状态下裂缝横向驰豫谱T2fH两部分。

[0058] S4：热沥青‑重水驱替实验结束条件。

[0059] S41：理想条件下，出液量V达到Vf时停止驱替实验，否则继续注入热沥青。

[0060] S42：：实际条件下，热沥青可以进入大尺寸裂缝，但受粘度影响可能无法进入全部裂缝，因此不出水时停止驱替实验。

[0061] S43：依据实际出水量VfH计算沥青充填裂缝含量SfH。

[0062] SfH=1‑mfH/(ms‑md)=1‑ρ*VfH/(ms‑md)（公式7）

[0063] S5：校正沥青充填裂缝尺寸rfH。

[0064] S51：基于结合S24饱和样品CT扫描结果计算沥青充填裂缝尺寸rfH。

[0065] S52：按尺寸从小至大的顺序绘制rf累积曲线，累积曲线归一化处理至最大值为Sf。

[0066] S53：获取裂缝含量Sf与沥青充填裂缝含量SfH的差值，累积曲线纵坐标等于差值的点标记A。

[0067] S54：沿A画水平线与累积曲线交于B点，再沿B点画垂线与横坐标交于C点。

[0068] S55：C点对应的孔径尺寸即为重油填充裂缝截止孔径rfH。

[0069] 裂缝尺寸是岩石固有属性，不受油品影响，但油品粘度会影响裂缝充填范围，因此不能直接用rf代表重油充填裂缝尺寸，需要计算实际充填裂缝尺寸rfH。孔隙核磁信号同样受油品性质影响，与轻质油相比重油核磁谱会左偏，因此需要单独标定重油充填裂缝的核磁分布。

[0070] S6：绘制重质油充填裂缝二维核磁谱。

[0071] S61：步骤S34为实际沥青充填裂缝核磁谱。

[0072] S62：在重质油充填裂缝二维核磁谱横坐标T2fH处标注尺寸rfH。

[0073] S7：结束。

[0074] 本实施例利用全直径样品微米CT扫描和重油驱替实验，标定裂缝二维核磁（T1‑T2）分布，结果适用于评价裂缝型碳酸盐岩重质油藏裂缝发育特征。该方法包括如下步骤：1）岩样饱和碘化钾重水溶液(KI‑D2O)；2）称重法测试总孔隙度；3）微米CT扫描（KI‑D2O‑um
CT）量化裂缝含量和孔径；4）热沥青驱KI‑D2O二维核磁实验；5）校正重油填充裂缝含量；6）绘制裂缝二维核磁T1‑T2分布图版，校正重油填充孔径范围。

[0075] CT扫描是裂缝定量评价的基础，本实施例以CT孔缝分布为基础开展核磁裂缝标定。碘化钾具有增强CT信号的作用，同时又不会影响NMR信号精度。使用碘化钾溶液是实现利用微米CT准确识别基质孔和裂缝的关键。碘化钾具有增强CT信号强度的作用，同时又不会影响NMR测试。孔隙中饱和碘化钾溶液后CT图像会变亮，从而增大岩样基质孔隙、裂缝和骨架颗粒三者的CT区分度。常规CT实验扫描干岩样提取孔隙信息，本发明在饱和碘化钾样品上开展CT扫描，主要起到2个作用。1）裂缝大量发育导致岩样孔缝区分度变差，本发明使用碘化钾利于区分“基质孔2”和“裂缝”。2）CT信号强度增大利于在分辨率允许条件下准确提取“基质孔隙2”，从而明确“基质孔隙1”和“基质孔隙2”边界。现有利用CT图像区分基质孔和非基质孔的方法很多，本实施例沿用现有人工智能图像处理技术提取基质孔和裂缝，不深入讨论CT识别分类技术细节。

[0076] 本实施例使用全直径样品代替传统厘米级柱塞开展实验，克服了强非均质性导致的裂缝丢失问题。同时，受岩心尺寸和仪器分辨率影响，CT仅能识别高于仪器分辨率（约30‑50um）的孔和缝，因此大量基质孔隙会被忽略掉，本实施例通过饱和称重实验计算孔隙度可以修正这一缺陷。

[0077] 气驱实验用于实现基质孔和裂缝的物理状态划分。裂缝属于优势渗流通道，气体会优先通过裂缝，因此裂缝中的水会先于基质孔隙排出岩石。完成一次全直径样品的CT扫描通常需要2小时以上，在这个时间周期内气驱实验可能已经完成了，因此持续性的CT循环扫描是不切实际的。本实施例通过饱和样品CT扫描和称重实验量化裂缝含量，避免过度无效CT扫描。

[0078] 沥青粘度大难以通过饱和的方式压入岩石孔隙，本实施例采用热沥青驱水方式获取重质油充填裂缝量，这与采用气驱替方式获取轻油充填状态裂缝分布有显著不同。沥青驱水也不能保证沥青进入所有裂缝，因此不再出水时结束实验，且通过出水量校正重油充填裂缝量。

[0079] 本实施例使用KI‑D2O代替常规水溶液，一是增强CT信号利于准确提取裂缝信息，二是该溶液本实验中无可见的核磁信号，可以避免水溶液影响重质油核磁信号识别。

[0080] 岩心夹持器出口端靠近岩心位置加装一根气管，定时吹入热空气，一是防止沥青冷凝堵塞出气口，二是防止水滴粘在出口端管壁影响出液量计量。

[0081] 本实施例适用于重质油层。裂缝尺寸是岩石固有属性，不受油品影响，但油品会影响裂缝充填范围，因此需要额外计算rfH。孔隙核磁信号受油品影响，与轻质油相比重油核磁谱会左偏，因此需要单独标定重油充填裂缝的核磁分布。

[0082] 本实施例针对重质油核磁偏移导致碳酸盐岩裂缝识别难的问题，提出了一种标定碳酸盐岩重质油藏裂缝二维核磁T1‑T2分布的方法。采用热沥青驱替KI溶液核磁共振实验，绘制了裂缝二维核磁T1‑T2分布图版，明确了重油核磁与尺寸间的定量关系，填补了二维核磁技术在碳酸盐岩重质油藏裂缝评价中的应用空白，具有科学性和普适性。

[0083] 以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。