[發明專利]基于核磁共振的致密儲層巖電測量裝置及測量方法

在審

• 申請號: 201810492350.2
• 申請日: 2018-05-22
• 公開（公告）號: CN108827853A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 李閩;李曉;任廣磊;王新杰;楊玉斌
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊;李林合

1.基于核磁共振的致密儲層巖電測量裝置，其特征在于，包括毛管壓力電性聯測儀、核磁共振儀和數據采集控制臺；所述毛管壓力電性聯測儀包括高壓氮氣儲罐、圍壓泵和用于裝夾巖樣的巖心夾持器，所述高壓氮氣儲罐和圍壓泵均通過管道與巖心夾持器一端連接，所述巖心夾持器的另一端連接的管道延伸至放置在稱重裝置上的測量瓶內；

所述巖心夾持器放置于所述核磁共振儀的測量腔內，所述高壓氮氣儲罐與巖心夾持器之間的管道上設置有第一閥門和第一壓力控制器，所述圍壓泵與巖心夾持器之間的管道上設置有第二閥門和第二壓力控制器；所述巖心夾持器與測量瓶之間的管道上設置有第三閥門；

所述巖心夾持器的兩端分別通過一個電極與用于測量巖樣電阻的LCR數字電橋連接，所述第一壓力控制器、第二壓力控制器、LCR數字電橋、核磁共振儀和稱重裝置均與所述數據采集控制臺連接。

2.根據權利要求1所述的基于核磁共振的致密儲層巖電測量裝置，其特征在于，所述巖心夾持器內部放置巖心的密封腔的兩端放置有與巖樣兩端接觸的親水隔板。

3.根據權利要求2所述的基于核磁共振的致密儲層巖電測量裝置，其特征在于，所述巖心夾持器上設置有與數據采集控制臺連接的溫度采集模塊。

4.根據權利要求2所述的基于核磁共振的致密儲層巖電測量裝置，其特征在于，所述測量瓶與第三閥門之間設置有與數據采集控制臺連接的壓力采集器。

5.根據權利要求2所述的基于核磁共振的致密儲層巖電測量裝置，其特征在于，還包括分別與核磁共振儀、LCR數字電橋和數據采集控制臺連接的時間控制器。

6.一種采用權利要求1-5任一所述的基于核磁共振的致密儲層巖電測量裝置測量巖石電性參數的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，獲取致密儲層處的烘干巖樣，并記錄巖樣的孔隙度、滲透率、長度、干重和直徑，之后配置地層水，并在設定壓力下對巖樣進行飽和，并測量巖樣的飽和重；

S2，當排空測量裝置內的氣體和水分后，關閉第一閥門、第二閥門和第三閥門，將飽和的巖樣放置于巖心夾持器的密封腔內，開啟核磁共振儀和LCR數字電橋，并記錄巖樣完全飽和水時的巖樣溫度、毛管壓力P₀、電阻和T₂譜；

S3，根據記錄的巖樣溫度、電阻和核磁共振弛豫時間，計算巖樣完全飽和水時的電阻率、地層因素和孔隙半徑：

r_c＝ρF_ST₂ (3)

其中，T為巖樣完全飽和水時的巖樣溫度；R_o為巖樣完全飽和水時的電阻率；r₀為巖樣完全飽和水時的電阻；c為電極系數；F為地層因素；R_w為地層水電阻率；φ為孔隙度；m為膠結指數；a為巖性系數；a₁、b₁為常數；T₂為核磁共振橫向弛豫時間；ρ為巖石橫向表面弛豫率；F_S為孔隙形狀因子；r_c為孔隙半徑；

S4，開啟第二閥門，采用圍壓泵給巖樣施加設定圍壓后，開啟第一閥門和第三閥門，當測量裝置內的壓力達到設置壓力時，每隔設定時間記錄一次巖樣的溫度、電阻和T₂譜；

S5，當與測量瓶連接的管道無水流出時，關閉第二閥門和第三閥門，并記錄巖樣處于第一個點含水飽和度下測量瓶的重量及毛管壓力、巖樣溫度、電阻和T₂譜；

S6，打開第二閥門和第三閥門，繼續采用圍壓泵給巖樣施加設定圍壓，并每隔設定時間記錄一次巖樣的溫度、電阻和核磁共振弛豫時間；

當與測量瓶連接的管道無水流出時，關閉第二閥門和第三閥門，記錄巖樣處于第二個點含水飽和度下測量瓶的重量及毛管壓力、巖樣溫度、電阻和核磁共振弛豫時間；

S7，重復步驟S6，得到第三個點含水飽和度下測量瓶的重量及毛管壓力、巖樣溫度、電阻和核磁共振弛豫時間，之后關閉第一閥門、第二閥門和第三閥門，取出巖樣；

S8，分別計算巖樣在第一個點含水飽和度、第二個點含水飽和度、第三個點含水飽和度時的電阻率和孔隙半徑及每個點的含水飽和度：

r_cx＝ρF_ST_2x (6)

其中，R_tx為巖樣在第x個點含水飽和度下的電阻率；r_x為巖樣在第x個點含水飽和度下的電阻；T_x為巖樣在第x個點含水飽和度下的溫度；r_cx為巖樣在第x個點含水飽和度下的孔隙半徑；T_2x為巖樣在第x個點含水飽和度下的核磁共振橫向弛豫時間；S_wpx為巖樣的第x個點含水飽和度；S_w0為巖樣的初始含水飽和度；m_x為巖樣在第x個點含水飽和度下的測量瓶的重量；ρ_w為水的密度；V_P為巖樣的空隙體積；m'₁為巖樣的飽和重；m'₀為巖樣的干重；

S9，選取多根巖樣，重復步驟S1至S3，采用多根巖樣得到的地層因素的計算公式和膠結指數的計算公式計算巖性系數a和膠結指數m；

S10，根據同一個巖樣的多個點含水飽和度及該含水飽和度下的電阻率，計算巖樣的飽和度指數和巖性系數：

其中，n為巖樣的飽和度指數；b為巖樣巖性系數；RI為電阻率增大系數。