[發明專利]一種利用甲烷氣測定頁巖孔隙體積的核磁共振方法及裝置

在審

• 申請號: 202110053876.2
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN114764057A
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 顧兆斌;端祥剛;沈瑞;周廣照;胡志明;孫威;孫佃慶;常進
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N24/08
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 劉靜;姚亮

本發明公開了一種利用甲烷氣測定頁巖孔隙體積的核磁共振方法及裝置。該方法包括以下步驟：對待測頁巖巖心進行核磁共振掃描，獲得巖心T₂譜；向所述待測頁巖巖心中注入預定壓力的甲烷氣體，并同時進行核磁共振的持續掃描，扣除所述巖心T₂譜，得到飽和過程中不同飽和時間的T₂譜；所述飽和過程中不同飽和時間的T₂譜均包括兩個信號峰，其中左峰面積為吸附氣信號量，右峰面積為游離氣信號量；根據核磁共振信號量與頁巖樣品中含氣量的關系計算得到吸附相氣量和游離相氣量；根據所述吸附相氣量和游離相氣量分別計算出頁巖吸附空間體積和游離空間體積；兩者之和即為頁巖總孔隙體積。

技術領域

本發明涉及石油勘探技術領域，具體涉及一種利用甲烷氣測定頁巖孔隙體積的核磁共振方法及裝置。

背景技術

作為非常規天然氣的一種，我國頁巖氣儲量極其豐富，發展潛力巨大。頁巖孔隙度是頁巖儲集空間及含氣量最主要的控制因素，由于頁巖具有大量的微孔和中孔，常規的測定方法難以測到全部孔隙空間。氦孔法利用氣體狀態方程測試的是有效孔隙度，且由于氦氣分子與甲烷分子大小不同，因此測試的孔隙度與實驗的甲烷孔隙度有偏差，而飽和液體法對頁巖孔隙度的測試結果誤差更大，一是液體難以注入，二是液體高壓注入破壞了原有的孔隙結構，影響孔隙體積的測量結果。由于頁巖的吸附作用，氣體以吸附態和游離態的形式賦存在頁巖孔隙中，吸附氣占據的吸附相體積會占據一部分頁巖孔隙體積，給含氣量計算和儲量評估產生很大影響，常規的孔隙度測試無法直接測定吸附空間體積。

核磁共振(NMR)技術是一種非入侵監測技術，具備適用性強、測試速度快、對樣品無損害等優勢，能夠定量評價巖石中氫核¹H含量分布，現已被廣泛應用于油氣研究領域。由于甲烷氣本身含有氫核¹H，因此以甲烷氣為實驗流體，利用核磁共振檢測頁巖飽和甲烷后中氫原子核(¹H)在磁場中的響應，通過弛豫時間區分不同狀態的頁巖氣，定量表征頁巖吸附氣的吸附空間體積和游離空間體積，可以獲取頁巖的總孔隙體積。

發明內容

本發明的第一個目的在于提供一種利用甲烷氣測定頁巖孔隙體積的核磁共振方法。

本發明的第二個目的在于提供一種實現以上利用甲烷氣測定頁巖孔隙體積的核磁共振方法的裝置。

為了實現以上目的，本發明采用以下技術方案：

本發明一方面提供一種利用甲烷氣測定頁巖孔隙體積的核磁共振方法，包括以下步驟：

S100、對待測頁巖巖心進行核磁共振掃描，獲得巖心T₂譜；

S200、向所述待測頁巖巖心中注入預定壓力的甲烷氣體，并同時進行核磁共振的持續掃描，扣除所述巖心T₂譜以消除巖心樣品本身產生的誤差，得到飽和過程中不同飽和時間的T₂譜；

所述飽和過程中不同飽和時間的T₂譜均包括兩個信號峰，其中左峰面積為吸附氣信號量，右峰面積為游離氣信號量；

S300、根據核磁共振信號量與頁巖樣品中含氣量的關系計算得到吸附相氣量和游離相氣量；

S400、根據所述吸附相氣量和游離相氣量分別計算出頁巖吸附空間體積和游離空間體積；兩者之和即為頁巖總孔隙體積。

根據本發明的方法，優選地，所述核磁共振信號量與頁巖樣品中含氣量的關系通過核磁共振定標實驗獲取，包括以下步驟：

S10、向模擬巖心中注入不同壓力的甲烷氣體，同時對模擬巖心進行核磁共振的持續掃描，獲得不同壓力下的T₂譜；

S20、利用理想氣體狀態方程PV＝ZnRT，計算不同壓力下的甲烷進氣量m_氣(mL)；