核磁共振技术测试低渗砂岩气藏可动水饱和度研究

核磁共振技术测试低渗砂岩气藏可动水

饱和度研究

高树生 郭和坤1 熊伟1 钟兵2 杨洪志2

（1. 中国石油勘探开发研究院廊坊分院廊坊065007; 2. 中国石油西南油气田公司勘探开发研究院成都

610051）

摘 要：运用核磁共振测试技术对须家河和苏里格低渗砂岩储层岩心的可动流体饱和度与可动水饱和度进行实验测试，将测试结果与对应矿场的含气、水饱和度及气井开发动态进行比较，发现实验测试的储层气、水饱和度与对应的矿场研究资料基本一致，同时发现当可动水饱和度大于6%时，气井生产过程中基本是气、水同产，而且可动水饱和度越大，产水越严重；当可动水饱和度小于6%，气井开发过程中基本不产水。这一研究结果表明，6%的可动水饱和度是低渗砂岩气藏储层是否出水的临界值，同时也表明运用核磁共振实验技术测试低渗砂岩气藏储层的原始气、水饱和度及可动水饱和度是完全可行的。

关键词：核磁共振; 低渗砂岩储层; 可动流体饱和度; 可动水饱和度; 临界值

0 前言

水是影响气藏开发的关键因素，特别是对于低渗砂岩气藏，含水饱和度越高其开发效果越差。但是就低渗砂岩气藏而言，根据成藏理论，其一般都具有一定的含水饱和度，而且储层孔隙度和渗透率越低，原始含水饱和度就越高。所以说低渗砂岩气藏一般都是具有较高含水饱和度的气藏，这一点在气藏开发过程中是不可避免的。但是不同的低渗砂岩气藏储层，其含水的可动性是完全不同的，不存在可动水的气藏开发过程中气体的渗流是单相渗流，渗流过程中阻力小，较容易开发；而对于存在可动水的气藏，开发过程中是气、水两相渗流，由于水的流动大大降低了气相的相对渗透率，同时在渗流过程中大量的气体被水圈闭，很难再采出，导致气藏开采难度增加，开发效果差。低渗砂岩气藏储层含水的可动性决定了气藏是否可以高效开发以及如何开发，因此，可动水饱和度的准确测试对于低渗砂岩气藏合理开发意义重大。

1 核磁共振测试低渗砂岩气藏储层气、水饱和度及可动水饱和度的原理

须家河低渗砂岩气藏储层大量岩心离心实验结果证明，对于饱和水的岩心当离心力到达200psi以上，再增加离心力，其含水饱和度减小幅度明显变小，当离心力达到300psi以上，再增加离心力，岩心的含水饱和度基本上不再发生变化，图1是低渗砂岩岩心含水饱和度与离心力的具体对应关系，可见300psi 是低渗砂岩束缚水饱和度对应的临界离心力，因此可以把300psi对应的饱和状态核磁共振T2谱线上的T2值定义为T2截止值，见图2。T2驰豫时间谱上截止值的右侧300psi离心后对应的曲线（最里边）包含的面积就是岩心的可动水，岩心饱和水状态对应的曲线（最外边）包含的面积就是岩心的可动流体，根据岩心的原始含水信息，即可以计算出储层的可动水饱和度及可动流体饱和度。

图1 低渗砂岩岩心离心实验结果 图2 低渗砂岩岩心核磁共振T2谱

2 核磁共振测试低渗砂岩气层可动流体饱和度和可动水饱和度

图3和图4分别是须家河广安气田广17井和广101井储层岩心在不同离心力下对应的核磁共振T2驰豫时间谱线。可以看出，广17井饱和水状态对应的T2谱线与300psi离心后对应的T2谱线之间的面积要明显大于广101井，说明前者的可动流体饱和度要明显大于后者，根据成藏理论，也就是说广17井的储层含气饱和度明显大于广101井。表1的测试结果说明，广17井的含气饱和度为42.48%，而广101井的含气饱和度只有19.44%，结果与其储层的孔、渗物性参数具有很好的对应关系。根据图中300psi离心后对应的两条T2谱线，可以发现其在曲线右端的大孔喉中还存在一定量的可动水，利用测试的T2截止值可以计算出这一可动水饱和度分别为11.5%和8.3%。

当然并不是说只要可动水饱和度不为0，就说明储层中的水可动。核磁共振仅仅是一种测试手段，它并不能直接反映储层中的束缚水是否可动，但是可以把大量核磁共振测试的可动水饱和度结果进行统计，并与对应气井的开发动态进行比较，以此来判断核磁共振测试的可动水饱和度多大，其对应的气井在开发过程中开始出现气、水同产现象，低于这一饱和度值是否气井开发过程中就只有单相气体采出。实践是检验真理的唯一标准，通过实验结果与矿场实际开发动态的有机结合，就可以准确判断低渗砂岩气藏开发过程中出现气、水同产的临界可动水饱和度，低于临界饱和度不产水，高于临界饱和度越多产水越严重。

图3 G17#3-55/112岩心可动水饱和度测试曲线图4 G101#6-16/144岩心可动水饱和度测试曲线

图5和图6是须家河与苏里格低渗砂岩岩心核磁共振测试的可动水饱和度与其孔、渗参数对应的统计关系，为了增强说服力，加入了一些吉林中高渗砂岩气田岩心的统计结果。可以看到，须家河岩心的可动水饱和度都在6%以上，而且一半还大于10%，而其对应的气井生产过程中几乎都是气、水同产，并且可动水饱和度越大产水越严重；苏里格岩心可动水饱和度分布在6%上下，其中可动水饱和度大于12%的岩心对应的是苏128井，该井是水井，基本不产气，而且产水量达到了22方/日，可动水饱和度略高于

6%的岩心对应的气井伴生少量的水，可动水饱和度低于6%的岩心对应的气井基本不产水；吉林岩心大部分属于中高孔、渗，其可动水饱和度几乎全部小于6%，对应的气井在实际生产过程中也几乎都不产水。由此可见，低渗砂岩气藏开发过程中，气、水同产的临界可动水饱和度是6%，其完全可以用来准确判断低渗砂岩气藏开发过程中是否出水以及出水量的大小。

图5 不同气藏岩心可动水饱和度统计关系 图6 不同气藏岩心可动水饱和度统计关系

图7和图8分别是苏里格气田苏128井和苏50井储层岩心在不同离心力下对应的核磁共振T2驰豫时间谱线。由于前面已经确定300psi 离心后对应的T2值为截止值，因此岩心经过2次离心就足够了。可以发现图5对应的苏128井可动流体饱和度很高，达到了74.4%，而图6对应的苏50井可动流体饱和度只有35.4%，见表2。根据成藏理论二者对应的含气饱和度分别是74.4%和35.4%，但是实际的情况是苏128井是水井，基本不产气，因此，可动流体饱和度并不一定都等于含气饱和度，对于成藏充分的气藏来讲，二者是一致的，但是像苏128井这样根本没有成藏的储层，这样处理就不合适了。因此，在描述储层物性及其开发潜力时还是应该用可动流体饱和度这一概念更加合适。二者对应的可动水饱和度分别是14.6%和4.4%，与其对应气井的产水情况完全一致。

图7 S128#18岩心可动水饱和度测试曲线 图8 S50#1-5/17岩心可动水饱和度测试曲线

3 须家河与苏里格岩心核磁共振测试结果分析及气井开发动态预测

须家河与苏里格低渗砂岩储层实验岩心的基本物性参数和核磁共振实验可动流体饱和度及可动水饱和度测试结果分别见表1和表2。从两气田实验岩心的孔渗参数来看，苏里格岩心的孔隙度和渗透率都要明显高于须家河岩心，平均值之间是近似于2倍的关系，二者对应的T2截止值差别也很大，苏里格岩心的平均T2截止值是7.23，而须家河岩心的平均T2截止值是13.35，说明苏里格气藏的可动流体饱和度高，对于气藏来讲也就是含气饱和度高，而且开发难度小。

表1 须家河气田岩心物性参数及核磁共振测试结果

表2 苏里格气田岩心物性参数及核磁共振测试结果

表中的数据表明，须家河岩心的平均可动流体饱和度是31.41%，平均可动水饱和度是10.17%；而苏里格岩心的平均可动流体饱和度是36.7%，平均可动水饱和度是7.25%。两低渗气藏测试的可动流体饱和度值，即含气饱和度与矿场测试的气、水饱和度资料基本上是一致的，核磁共振测试低渗砂岩气藏储层原始气、水饱和度是可行的。

由此可见就这两低渗气藏而言，苏里格的含气饱和度要高于须家河，而且更重要的是苏里格的可动水饱和度远小于须家河，须家河低渗砂岩储层平均可动水饱和度达到10%以上，说明气井开发过程中出水严重，导致开发工艺难度增加，开采效果差；而苏里格低渗砂岩储层平均可动水饱和度只有7.25%，略大于6%，说明大量气井开发过程中不出水或伴有少量水生产，开发难度和开发效果都要明显好于须家河。

4 结论

（1）运用核磁共振实验技术测试低渗砂岩气藏储层的原始含气、水饱和度及可动水饱和度是完全可行的。

（2）核磁共振测试结果表明，低渗砂岩气藏储层开发过程中出现气、水同产现象的临界可动水饱和度是6%，低于6%，一般是单相气体生产，高于6%，一般是气、水同产，而且可动水饱和度越大，出水现象越严重。

（3）核磁共振测试技术矿场应用结果证明，苏里格低渗砂岩气藏储层物性要好于须家河，其原始含气饱和度高，气井开发过程中不出水或出水量小；而须家河原始含气饱和度较低，气井开发过程中出水

比较严重。苏里格气田的开发难度和开采效果都要好于须家河。

参 考 文 献

[1] Miller, M. N., et al.. Spin-echo magnetic-resonance logging-porosity and free-fluid index. 1990, SPE-20561.

[2] Hirasaki George J., Lo Sho Wei, Zhang Ying. NMR properties of petroleum reservoir fluids[J]. Magnetic resonance imaging, 2003, 21 (issue 3-4) : 269-77.

[3] Cowan,B.. Nuclear magnetic resonance and relaxation. Cambridge U.K: Cambridge University Press, 1997:

18-32.

[4] 肖立志. 核磁共振成像测井与岩石核磁共振及其应用[M]. 北京: 科学出版社, 1998: 33-54.

[5] 杨正明, 郭和坤等. 火山岩气藏不同岩性核磁共振实验研究[J]. 石油学报, 2009, 30 (3): 400-403.

The feasibility Research of The Movable Water Saturation in Low Permeability Sandstone Gas Reservoirs Detected by the NMR Technique

Gao Shusheng1 Guo Hekun1 Xiong Wei1 Zhong Bing2 Yang Hongzhi2

(1. Langfang Branch of RIED, Hebei 065007, China; 2. Research Institute of Exploration and Development of Southwest Oil and Gas

Field Company, Sichuan 610051, China)

Abstract: The NMR technique was used to detect the movable fluid saturation and the movable water saturation of core sample from Xujiahe and Sulige low permeability sandstone gas reservoirs. It was found that the data detected by NMR technique were close to field data. This result demonstrated that using NMR technique to detect the movable fluid saturation and the movable water saturation works satisfactorily in the cases studied. By analyzing these data and gas well production performance of Xujiahe and Sulige low permeability sandstone gas field, it was found that gas well produced both gas and water when the movable water saturation in reservoir exceeded 6%, and the movable water saturation was greater, the problem of producing water was more serious. When movable water saturation in reservoir was less than 6%, most gas well did not produce water. Therefore, 6% of movable water saturation was the critical value concerning water-producing of low permeability sandstone gas reservoirs. The results demonstrated that the NMR technique could be used to predict whether the gas well produce water or not in low permeability sandstone gas reservoirs.

Key words: NMR, low permeability sandstone gas reservoirs, the movable fluid saturation, the movable water saturation, the critical value

核磁共振技术测试低渗砂岩气藏可动水饱和度研究

作者：高树生， 郭和坤， 熊伟， 钟兵， 杨洪志

作者单位：高树生,郭和坤,熊伟(中国石油勘探开发研究院廊坊分院 廊坊 065007)， 钟兵,杨洪志(中国石油西南油气田公司勘探开发研究院 成都 610051)

本文链接：https://www.360docs.net/doc/4c1123916.html,/Conference_7206328.aspx