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三维核磁共振技术是核磁共振测试原理与数值分析相结合发展起来的测试分析方法。虽然在诸多领域达到了广泛应用,但其在石油地质领域,特别是复杂岩性储层评价中的应用仍存在着适用性和准确性的问题。本论文以核磁共振原理、沉积学和储层地质学等理论知识为指导,以三维核磁共振测试为主导,结合鄂尔多斯盆地和济阳坳陷地质背景、分析化验数据、储层物性以及测井录井资料,对研究区页岩及致密砂岩储层的岩石学特征、物性特征、流体特征等多方面进行研究,并在此基础上完成复杂储层分类与评价工作。本文选择两个研究区开展砂岩和页岩储层相关研究。其中,鄂尔多斯盆地JH油田JH2、JH17井区三叠系延长组长7段致密砂岩储层以岩屑长石砂岩和长石砂岩为主;长8段储层以长石岩屑砂岩为主;主要发育中砂岩、细砂岩和粉砂岩,分选度、磨圆度、成分及结构成熟度中等。济阳坳陷NY1井古近系沙河街组沙三下及沙四上纯上亚段岩性以泥岩、油页岩为主,整体有机质丰度、成熟度、脆性指数高。三维核磁共振物性分析具有快速、无损、准确性高的特点。通过对133块致密砂岩及21块页岩样品的三维核磁共振测试发现,鄂尔多斯盆地长7段致密砂岩储层平均孔隙度为10.3%;长8段平均孔隙度为7.8%。渗透率普遍小于1×10-3μm2。长7段储层物性下限为:孔隙度>5.5%,渗透率>0.01mD;长8段物性下限为:孔隙度>4%,渗透率>0.0075mD;济阳坳陷沙三下亚段页岩储层孔隙度平均值为4.29%;沙四上纯上亚段平均值为6.05%。整体孔隙不发育,岩性致密。渗透率大都小于0.1x 10-3μm 2,裂缝及微裂缝等对储层物性改造作用明显。相较于常规测试方法,三维核磁共振测试能够快速、准确的完成流体类型的识别;与测录井及试油资料的对比显示,三维核磁共振技术在含油饱和度计算上具有高准确性。研究发现,鄂尔多斯盆地致密砂岩储层含油饱和度与孔隙度大小呈正相关关系;济阳坳陷页岩储层含油饱和度受有机质含量的影响较大。根据不同类型储层的特点,在考虑物性下限的基础上,以物性、核磁谱峰特征、含油性和孔隙结构作为划分依据,将致密砂岩储层划分为五类;综合有机质含量、孔隙度、脆性指数及核磁谱峰特征等因素,将页岩储层划分为三类。