[發(fā)明專利]一種基于核磁共振的頁巖氣儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)定量計(jì)算方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810042413.4
• 申請(qǐng)日: 2018-01-17
• 公開（公告）號(hào): CN108169099A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王亮;賈玉澤;楊琴琴;黃林林;謝韋峰;朱明月
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N15/08
• 分類號(hào): G01N15/08;G01N24/08
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 曹少華

本發(fā)明公開了一種基于核磁共振的頁巖氣儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)定量計(jì)算方法，包括以下步驟：巖心收集；鉆取平行樣，開展自吸油、水核磁共振實(shí)驗(yàn)測(cè)量；對(duì)比分析平行樣油、水核磁共振T2譜差異，確定不同潤(rùn)濕性孔隙類型在核磁共振T2譜上的分布；根據(jù)高壓壓汞、氮?dú)馕健⒍趸嘉降玫巾搸r氣儲(chǔ)層全孔徑分布曲線；進(jìn)一步，得到孔徑與對(duì)應(yīng)T2時(shí)間交會(huì)圖版；根據(jù)不同孔隙類型孔徑與對(duì)應(yīng)T2值的交會(huì)圖版，分孔隙類型建立孔徑的定量計(jì)算模型。在本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：該技術(shù)能夠定量計(jì)算頁巖氣儲(chǔ)層孔隙全孔徑分布曲線；同時(shí)，核磁測(cè)量快速、簡(jiǎn)單、無損，相比于高壓壓汞、氮?dú)馕健⒍趸嘉綄?shí)用性更強(qiáng)；相比于常規(guī)的方法，計(jì)算結(jié)果更加準(zhǔn)確。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及頁巖氣儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于核磁共振的頁巖氣儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)定量計(jì)算方法。

背景技術(shù)

頁巖氣主要指以吸附態(tài)或游離態(tài)賦存于頁巖基質(zhì)孔隙或裂縫中的天然氣。頁巖氣是繼致密砂巖氣和煤層氣之后又一種重要的非常規(guī)油氣資源。目前，評(píng)價(jià)頁巖氣儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)方法主要包括：掃描電鏡、高壓壓汞、氮?dú)馕健⒍趸嘉健⒑舜殴舱竦葘?shí)驗(yàn)；

(1)掃描電鏡、壓汞、氮?dú)馕健⒍趸嘉?/p>

掃描電鏡結(jié)合氬離子拋光技術(shù)能對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性觀察，但難以定量表征頁巖氣儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)特征。高壓壓汞、氮?dú)馕健⒍趸嘉綄?shí)驗(yàn)可得到定量反映儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的孔徑分布曲線。然而，因其實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)條件的差異，壓汞法主要表征>50nm的孔徑，氮?dú)馕椒ㄖ饕碚?～50nm的孔徑，二氧化碳吸附法主要表征<2nm的孔徑；因此，均不能得到客觀表征儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)的孔徑分布曲線。

(2)核磁共振評(píng)價(jià)孔隙結(jié)構(gòu)

核磁共振資料評(píng)價(jià)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)；核磁共振評(píng)價(jià)常規(guī)砂巖或碳酸鹽巖儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的方法原理如下：

由核磁共振弛豫機(jī)制可知，觀測(cè)到的橫向弛豫時(shí)間T2可以表達(dá)為

式中：T2B為流體的體積(自由)弛豫時(shí)間，ms；D為擴(kuò)散系數(shù)，μm²/ms；G為磁場(chǎng)梯度，gauss/cm；TE為回波間隔，ms；r為孔隙半徑，um；ρ為巖石的橫向表面弛豫強(qiáng)度，μm/s，受孔隙表面潤(rùn)濕性的影響，即與孔隙類型有關(guān)。Fs為孔隙形狀因子，對(duì)于球狀孔隙而言，F(xiàn)s＝3；而對(duì)于柱狀管道而言，F(xiàn)s＝2。

對(duì)于擴(kuò)散弛豫項(xiàng)(等式右邊第三項(xiàng))，當(dāng)采用較小回波間隔(TE＝0.06ms)以及均勻磁場(chǎng)觀測(cè)時(shí)，則無論是飽和水還是飽和油條件，擴(kuò)散弛豫項(xiàng)可以忽略。上式變?yōu)椋?/p>

通常情況，流體體積弛豫T2B要比T2弛豫時(shí)間大得多(T2B>>T2)。因此，式1中等號(hào)右邊第一項(xiàng)體積弛豫部分可以忽略，即得到：

r＝ρF_s×T₂ (4)

r＝C×T2 (5)

式中：C＝ρFs。核磁評(píng)價(jià)儲(chǔ)層孔徑r的關(guān)鍵在于準(zhǔn)確確定C、或者確定式(5)的關(guān)系式；

目前，利用核磁共振表征儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)的方法主要包括三類：線性函數(shù)刻度法、J函數(shù)與SDR模型結(jié)合法、分類分段冪函數(shù)法。何雨丹等人實(shí)踐證明，線性函數(shù)刻度法構(gòu)建的毛管壓力曲線與實(shí)驗(yàn)毛管壓力曲線在小孔喉部分誤差較大，效果不理想；分類分段冪函數(shù)法克服了線性函數(shù)刻度法在小孔喉部分效果不理想的缺點(diǎn)；但是，該方法需要已知儲(chǔ)層的孔隙度、滲透率對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行分類后才能構(gòu)建毛管壓力曲線；由于頁巖氣儲(chǔ)層物性較差，孔隙度與滲透率的計(jì)算困難，與分類分段冪函數(shù)法相似，J函數(shù)與SDR模型結(jié)合法，未能解決J函數(shù)分類標(biāo)準(zhǔn)的確定問題，使得該法的運(yùn)用也受到限制。然而上述方法均是針對(duì)砂巖或碳酸鹽等常規(guī)儲(chǔ)層，對(duì)頁巖氣儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)核磁表征的研究較少。