Похоже, что FSI не будет загружаться из указанной DLL, кроме как по имени, поэтому это решило бы проблему:
#I @"..\packages\NLog.2.0.0.2000\lib\net20"
#r @"NLog.dll"
NLog.Config.SimpleConfigurator.ConfigureForConsoleLogging()
#I
означает добавить эту папку в путь загрузки
#r
означает ссылку по пути dll; сосредоточив внимание на имя. Это означает, что FSI сначала будет использовать имя файла, просматривая общесистемный путь поиска, и только затем попытаться использовать строку после #r
в качестве подсказки относительно каталога.
Таким образом, делая это таким образом, вы загружаете NLog из указанного каталога, а не из общесистемного каталога.