国内外致密储层具有巨大的勘探开发潜力,然而截止2017年,国内致密储层探明率却只占其总资源量的三成左右。随着致密气藏勘探开发的不断深入,面对的地质目标由中浅层转向深层、超深层,勘探的气藏类型由常规构造气藏转向更为隐蔽的岩性油气藏,面对的储层物性由低孔、渗转向超低孔、渗,与此同时许多技术难题逐渐成为致密气藏高效勘探与动用的瓶颈,这其中测井技术作为致密储层勘探开发全流程中不可或缺重要手段,在致密碎屑岩与碳酸盐岩储层测井评价环节中也遇到了很多悬而未决的难题,如在致密碎屑岩储层中的流体性质测井评价难题,低阻气藏如何准确识别,储层参数如何算准,这些问题在四川盆地中浅层侏罗系、中深层须家河组、鄂尔多斯盆地杭锦旗地区普遍存在。在致密碳酸盐岩储层中,也存在着诸多储层测井评价的难题,如在川西坳陷雷四段顶部白云岩储层中,高阻背景下相对低阻储层的气、水分布规律识别,扩径段密度曲线的质量问题等。在面对这些难题时,常规测井与一维核磁共振测井出现了多解性难题,限制了测井资料在储层评价中的作用,因此有必要探索一项新的测井技术尝试解决实际工作中遇到的问题。二维核磁共振测井技术在国外许多常规气藏、页岩气藏中都已开展了研究,而这项技术在国内的起步较晚,尚未在致密气藏中发挥出明显的技术优势,限制了技术的应用与推广。基于以上难题,本文针对致密气藏的地质特征、测井响应特征进行了深入分析,阐述了遇到的储层测井评价难题,为有的放矢的开展二维核磁共振测井技术研究打开突破口,通过分析核磁共振测井在采集过程中的影响因素,明确了测井采集操作规范、井眼扩径、观测模式选择对测井资料的影响,首次明确了针对致密气藏,T2-T1测井方法比T2-D测井方法更为适用,在此基础上创新形成了一套基于T2-T1的致密气藏观测模式设计流程,通过实际测井资料的应用效果对比,优选出了适用的观测模式。二维核磁共振测井原始资料的处理方法和一维核磁共振测井有着明显区别,本文对T2-T1和T2-D两种二维核磁共振数据反演方法进行了分析,对原始资料处理过程中需要提供的各类地质、测井仪器、校正模型、钻井工程等参数进行了统计分析,逐一确定了其取值依据。在利用岩心核磁共振分析数据刻度测井资料前,建立了岩心数据校正模型,尽可能消除数据采集环境差异所带来的影响。在取得了可以真实反映致密气藏的地质特征的二维核磁共振测井数据后,开展了核磁共振响应特征的地质影响因素分析,结合校正后的岩心实验分析结果,对致密储层中可能存在的不同流体二维核磁共振测井信号进行了识别,创新形成了致密碎屑岩储层与碳酸盐岩储层的二维核磁共振测井T2-T1气、水识别图版,在此基础上可对储层流体进行快速识别。为定量评价致密储层,分析了核磁共振弛豫时间与不同尺寸孔隙大小之间的关系,弛豫时间与储层中流体的孔隙度之间的关系,首次基于T1弛豫时间创新形成了二维核磁共振测井孔隙度计算模型,分别建立了适用于致密碎屑岩与川西雷四顶白云岩储层的渗透率计算模型,通过对比,二维核磁共振测井储层参数计算准确率明显优于常规测井方法与一维核磁共振测井方法。通过确定束缚流体与可动流体的弛豫时间截止值,创新形成了致密储层可动水饱和度计算方法,为储层流体性质的定量评价提供了解决方案。为验证形成的致密气藏二维核磁共振测井技术的应用效果,分别在目的层为致密碎屑岩与碳酸盐岩的井中开展了技术实践,经过了测试结果验证,证实了二维核磁共振测井技术可以有效解决致密储层参数计算与流体性质评价的难题,在致密碳酸盐岩井中基于二维核磁共振测井资料,结合录井资料建立了扩径井段密度曲线的重构方法。本次研究形成的致密气藏二维核磁共振测井资料采集、处理、储层测井解释建模与提高常规测井曲线质量的思路、技术方法、取得的认识对于二维核磁共振测井技术在致密气藏储层评价应用的推广及在其他类型油气藏的应用尝试有着一定的指导意义和借鉴、讨论的价值。