謝邦柱,閆向宏,林亞寧,門澤中,蔣美萍,李 輝

(中國石油大學(xué)(華東) 理學(xué)院，山東 青島 266580)

基于低場核磁共振的鉆井泥漿含油率檢測實(shí)驗(yàn)研究

謝邦柱,閆向宏,林亞寧,門澤中,蔣美萍,李 輝

(中國石油大學(xué)(華東) 理學(xué)院，山東 青島 266580)

建立相關(guān)的檢測方法對鉆井泥漿中含油率進(jìn)行隨鉆檢測是隨鉆錄井技術(shù)發(fā)展中非常重要的一個環(huán)節(jié)。該文基于核磁共振原理對汽油、柴油及鹽水泥漿構(gòu)成的鉆井泥漿中的含油率進(jìn)行了核磁共振實(shí)驗(yàn)，建立了核磁共振譜參量與鉆井泥漿中含油率的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，在室內(nèi)對鉆井泥漿樣品進(jìn)行核磁共振實(shí)驗(yàn)時，實(shí)驗(yàn)樣品靜置時間需超過一定時間(最佳測量時間)才可獲得穩(wěn)定的核磁共振譜；鉆井泥漿中含油率與核磁共振T2譜中油峰的峰比例之間存在線性正相關(guān)關(guān)系，且線性關(guān)系的斜率隨泥漿中含油種類的不同而有所不同。

鉆井泥漿;含油率;核磁共振;隨鉆檢測;核磁共振T2譜

在石油勘探開發(fā)中能夠反映儲集層含油特性的實(shí)物資料有巖樣、巖屑和鉆井泥漿3種[1]，利用常規(guī)巖心分析方法、核磁共振錄井方法可獲得儲層孔隙度、滲透率、油水飽和度以及可動流體飽和度等油層物理參數(shù)，而鉆井泥漿中含油的檢測一直是錄井技術(shù)的空白[2-8]。鉆井泥漿在鉆遇油、氣、水層和特殊巖性地層時，其性能將發(fā)生變化，所以根據(jù)鉆井泥漿性能的變化可推斷井下是否鉆遇油、氣、水和特殊巖性，對指導(dǎo)現(xiàn)場鉆進(jìn)有重要意義。核磁共振技術(shù)在油脂工業(yè)中物質(zhì)含油率的檢測、多元體系物質(zhì)的檢測[9-11]等方面的應(yīng)用非常廣泛，在鉆井液含油率檢測方面的研究也剛剛起步[12-13]。本文采用輕質(zhì)油(汽油、柴油)與鹽水泥漿混合模擬不同含油率的鉆井泥漿樣品，利用核磁共振原理建立鉆井泥漿中含油率與核磁共振T2譜參量間關(guān)系，為實(shí)現(xiàn)鉆井泥漿含油率的隨鉆檢測、豐富完善核磁共振錄井技術(shù)系列、提高油層發(fā)現(xiàn)率提供理論基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

圖1 含油率5 、15 和25 的柴油鹽水泥漿樣品的T2 譜

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論

2.1 橫向弛豫T2譜最佳測定時間的確定

對不同含油率的汽油與鹽水泥漿混合配制的鉆井泥漿樣品進(jìn)行核磁共振實(shí)驗(yàn)，每隔2 min測量一次核磁共振T2譜，記錄核磁共振T2譜中油峰的峰比例隨測量時間的變化規(guī)律如圖2所示。由圖2可知當(dāng)測量時間較小時，核磁共振T2譜中油峰的峰比例隨著測量時間的增加呈現(xiàn)非線性的增大，當(dāng)測量時間超過20 min后，油峰的峰比例隨著測量時間的增加逐漸趨于飽和，此時得到的核磁共振T2譜不隨測量時間的變化而發(fā)生變化，所得各參數(shù)是穩(wěn)定不變的，不同含油率樣品的飽和值不同。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得汽油鹽水泥漿混合樣品核磁共振T2譜的最佳測量時間是27 min，柴油鹽水泥漿混合樣品的最佳測量時間是29 min。為了保證實(shí)驗(yàn)測量得到穩(wěn)定的核磁共振T2譜，文中后續(xù)所有T2譜的測量時間都在30 min后進(jìn)行。

圖2 不同含油率鉆井泥漿樣品T2譜中油峰峰比例隨測量時間變化關(guān)系曲線

2.2 鉆井泥漿含油率與油峰峰比例關(guān)系的建立

對12組不同含油率的汽油鹽水泥漿、柴油鹽水泥漿待測樣品，在最佳測量時間后進(jìn)行核磁共振T2譜的測量，分別得到譜中油峰峰比例與鉆井泥漿中汽油含油率、柴油含油率的測量結(jié)果，如表1所示。

表1 T2譜中油峰峰比例與鉆井泥漿中含油率測量結(jié)果

采用線性回歸數(shù)據(jù)處理方法對表1中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以含油率x為自變量，核磁共振T2譜中油峰峰比例Y為因變量，利用最小二乘法進(jìn)行線性擬合并計(jì)算，得到線性擬合方程分別為：

Y汽油=0.519 85+0.004 64x

(1)

Y柴油=0.486 27+0.006 17x

(2)

線性相關(guān)系數(shù)分別為 |r汽油|=0.989和|r柴油|=0.988，故鉆井泥漿樣品核磁共振T2譜中油峰峰比例與含油率是線性正相關(guān)關(guān)系，其線性曲線如圖3和圖4所示。由此可知，鉆井泥漿樣品核磁共振T2譜中油峰峰比例是鉆井泥漿含油率檢測的敏感參數(shù)，利用該參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)鉆井泥漿中輕質(zhì)油含油率的檢測，為核磁共振錄井技術(shù)發(fā)展提供基礎(chǔ)。

由式(1)和式(2)可知，鉆井泥漿中的含油率與核磁共振T2譜中油峰峰比例呈線性關(guān)系，但是鉆井泥漿中所含油品種類不同，線性關(guān)系的斜率不同，相同含油率下的鉆井泥漿中含柴油時的斜率大于含汽油時的斜率。該斜率可否用于鉆井泥漿中含油種類的甄別目前還在做進(jìn)一步的研究。

圖3 汽油鹽水泥漿樣品核磁共振T2譜中

圖4 柴油鹽水泥漿樣品核磁共振T2譜中

3 結(jié)束語

由汽油、柴油及鹽水泥漿構(gòu)成的鉆井泥漿的核磁共振實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得出以下3點(diǎn)結(jié)論。

1)鉆井泥漿待測樣品在核磁共振儀器樣品室32 ℃的恒溫環(huán)境下靜置30 min后，才可獲得穩(wěn)定的核磁共振T2譜。

2)將不同種類油品與鹽水泥漿配制成的鉆井泥漿樣品的含油率與核磁共振T2譜中油峰的峰比例之間存在良好的線性關(guān)系，且線性關(guān)系的斜率隨著泥漿中油品的不同而不同，利用該斜率是否可以鑒別油品種類還有待做進(jìn)一步的研究。

3)核磁共振T2譜中油峰的峰比例是隨鉆過程中鉆井泥漿含油率核磁共振檢測技術(shù)的敏感參數(shù)。考慮到T2譜最佳測量時間的存在，因此利用該參數(shù)實(shí)現(xiàn)鉆井泥漿中輕質(zhì)油含油率的隨鉆實(shí)時檢測還存在一定的困難。

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Detecting the Oil Content in the Drilling Mud Based on Low Field Nuclear Magnetic Resonance

XIE Bangzhu,YAN Xianghong,LIN Yaning，Men Zezhong,JIANG Meiping,LI Hui

(College of Science, China University of Petroleum, Qingdao 266580,China)

It is an very important link in the development of logging technology to establish relevant detection method for oil content in the drilling mud while drilling.Based on the principle of nuclear magnetic resonance(NMR), in this paper, the oil content of drilling mud which composed of gasoline,diesel oil and saltwater mud are tesed by NMR, and the relationship between the NMR parameters and the oil content in drilling mud is established.The experimental results show that the MRS of drilling mud sample cannot be obtained until the sationary time of the samples is more than a certain time (the best measurement time).; and there is a linear positive correlation relationship between the oil content in drilling mud and the oil peak ratio of the T2spectrum, What is more, the slope of the linear relation varies with the oil types contained in the mud.

drilling mud；oil content；NMR；LWD detection；T2spectrum

2015-09-05；修改日期:2015-10-15

國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃資助項(xiàng)目(201610425072，20141263)及教改項(xiàng)目(JY-A201403)。

謝邦柱(1992-),男,碩士,教授，主要從事新型道路養(yǎng)護(hù)材料方面的研究工作。

閆向宏，教授，yanxh@upc.edu.cn。

G642.423

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2017.01.040