[發明專利]一種模擬高溫高壓條件的核磁共振系統及方法

在審

• 申請號: 202010984479.2
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112213345A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 孫建孟;崔瑞康;閆偉超;李召成;孫福璟;曾鑫;袁衛國
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N24/08
• 分類號: G01N24/08;G01N15/08
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

本發明提供了一種模擬高溫高壓條件的核磁共振系統和方法，該系統包括甲烷氣瓶、氦氣瓶、真空泵、加壓系統、儲油倉、高溫高壓核磁夾持器、低場核磁儀器、控制采集系統和排氣系統；該系統通過將待測巖樣置于夾持器內，加熱儲油倉內的氟油配合加壓系統對夾持器施加圍壓和高溫模擬高溫高壓環境，利用甲烷氣瓶配合加壓系統向夾持器施加氣壓模擬地層內的氣體環境，采用低場核磁儀器測量巖樣的譜信息并儲存于控制采集系統中。本發明方法包括制備標準柱塞巖樣及預處理、儀器定標、裝置巖樣、施加圍壓、氣密性檢測及抽真空處理、原樣測量、驅替實驗和變氣體壓力驅替實驗。本發明能夠模擬真實地層的高溫高壓環境及氣體驅替，提高了核磁結果的可信度。

技術領域

本發明涉及石油勘探開發領域，具體涉及一種模擬高溫高壓條件的核磁共振系統及方法。

背景技術

通過從地層中獲取巖心進行巖心物性分析實驗，測量巖心的孔隙度、滲透率等參數已成為石油勘探等領域中必不可少的研究手段。不同于壓汞實驗等技術會對巖心產生破壞，低場核磁共振技術因其對巖心的無害性、快速高效的特性受到了廣大研究學者的青睞。核磁共振技術是一種利用原子核在磁場中的能量變化獲得原子核信息的現代技術，是唯一能直接區分巖石中束縛和可動流體(水和油)并測定其所占孔隙體積的地球物理方法，信號幾乎與巖石骨架無關，在石油勘探和開發中的應用日益增長并發揮著重要作用。

經過大量調研發現，現有的核磁共振儀器多適用于壓力低于30MPa、溫度低于100℃的條件下，但隨著鉆采技術的發展，井深逐漸增加，井下甲烷壓力及圍壓逐漸增大，導致傳統的核磁共振儀器無法應用于相應的地層壓力和溫度條件，因此，亟需提出一種模擬高溫高壓條件的核磁共振系統及方法，通過模擬地層的高溫高壓環境，進一步研究高溫高壓環境下核磁共振儀器的工作狀態。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出了一種模擬高溫高壓條件的核磁共振系統及方法。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種模擬高溫高壓條件的核磁共振系統，包括甲烷氣瓶1、氦氣瓶2、真空泵4、加壓系統5、儲油倉6、高溫高壓核磁夾持器8、低場核磁儀器9、控制采集系統10和排氣系統11；

所述低場核磁儀器9與控制采集系統10相連接，低場核磁儀器9內設置有空腔和永磁體；

所述高溫高壓核磁夾持器8置于低場核磁儀器9空腔內，高溫高壓核磁夾持器8一端通過排氣管道與排氣系統11相連接，另一端設置有進氣管道和增壓管道，高溫高壓核磁夾持器8通過進氣管道分別與甲烷氣瓶1、氦氣瓶2、真空泵4和加壓系統5的空氣壓縮機5.1相連接，通過增壓管道依次與儲油倉6和加壓系統5的手動加壓泵5.2相連接，排氣管道上設置有回壓閥12，近甲烷氣瓶1、氦氣瓶2、真空泵4和空氣壓縮機5.1一端的進氣管道上分別設置有閥門，近高溫高壓核磁夾持器8一端的進氣管道上設置有壓力傳感器7.1，近高溫高壓核磁夾持器8一端的增壓管道上依次設置有閥門3.5和壓力傳感器7.2。

優選地，所述高溫高壓核磁夾持器8包括堵套8.3、外筒體8.6、內筒體8.7和線圈支架8.12；

所述外筒體8.6上設置有一對用于連接低場核磁儀器9的連接接頭8.5，外筒體8.6、內筒體8.7以及兩側堵套8.3圍成的腔體，腔體兩端分別設置有圍壓入口接頭8.4和圍壓出口接頭8.9，圍壓入口接頭8.4通過增壓管道與儲油倉6相連接，圍壓出口接頭8.9通過管道與廢液倉相連接；

所述內筒體8.7內設置有充填塊8.11，充填塊8.11一端由巖心頂塞8.2封堵，另一端由軸壓頂塞8.14封堵，充填塊8.11內放置有待測樣品8.13，待測樣品8.13一端通過進氣管8.16與進氣管道相連接，另一端通過出氣管8.17與排氣管道相連接；

所述巖心頂塞8.2通過固定壓帽8.10與巖心調節壓帽8.1相連接，所述軸壓頂塞8.14通過固定壓帽8.10與軸壓堵塞8.15相連接；