基于核磁共振的页岩孔隙结构检测方法技术

本发明专利技术提供一种基于核磁共振的页岩孔隙结构检测方法，包括以下步骤：试样加工成圆柱体；将试样进行常压饱水12h后取出；对试样进行CPMG脉冲序列测试，得到自旋回波串的衰减信号；对自旋回波串信号进行反演后，得到T2谱的分布图、各峰详细信息；将得到的同一试样在饱水和离心下的T2谱放到一个坐标系下进行分析，得知试样孔隙体积、数量的变化。以解决目前核磁共振主要从饱水状态下对页岩孔隙结构进行研究，研究角度单一，具有一定局限性，且仅能研究孔隙分布情况，无法进行裂缝预测的问题。本发明专利技术属于石油勘探开发技术领域。

Detection method of shale pore structure based on nuclear magnetic resonance

The invention provides a shale pore structure of NMR based detection method which comprises the following steps: sample processing into a cylinder; the specimen is subjected to atmospheric water saturated after 12h removal; CPMG pulse sequence to test samples, get on spin echo signal attenuation; inversion of spin echo train signal, get distribution map, T2 the spectrum of each peak with the same sample information; in the saturated water and centrifugation of the T2 spectra in a coordinate system are analyzed, that changes of pore volume, the number of samples. In order to solve the present NMR mainly from the saturated state of shale pore structure, single research angle, has certain limitations, and can only study the pore distribution, to fracture prediction problems. The invention belongs to the technical field of petroleum exploration and development.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及储层预测技术，尤其涉及页岩孔隙结构的核磁共振检测方法，属于石油勘探开发领域。
技术介绍
页岩属于低孔、特低渗的软弱岩类，岩石中的原生孔隙很少，因此，原岩对页岩气提供的储层空间较少，页岩气运移的通道不畅。但是，近年来研究发现贵州部分页岩中存在大量页岩气，表明这些页岩层中存在大量的次生裂隙。因此，页岩储层中的微观孔隙不仅为页岩气的赋存提供空间，同时也是页岩气运移的通道。页岩孔隙结构既影响到孔隙中气体的赋存状态，也极大地影响到孔隙与其分子间的相互作用。正确认识页岩的内部孔隙结构情况，是研究页岩孔隙性、渗透性和页岩气可采性的重要基础，也是页岩储层评价的重要依据。针对岩石孔隙结构情况，前人对相关工作进行大量的研究，并取得了丰富的成果。王家禄等利用三维重建技术和CT扫描系统得到岩心的三维孔隙变化，得出了岩心内部的非均质特征以及孔隙的变化。赵杰等、张超谟等和王胜用核磁共振对岩石孔隙结构进行了测量，得出了岩石核磁共振T2与孔隙之间的关系。核磁共振技术已经广泛应用于医学诊断、石油勘探开发、农业、视频等领域，具有试样可重复使用、无损检测、检测速度快等显著优点。与常规的测试手段(如CT扫描、X衍射等)不同，核磁共振技术作为一种岩石物理试验分析检测的手段，主要是通过测定岩石孔隙中流体的核磁特性，来反映岩石内部不同大小孔隙在数量上和尺度上的变化规律。目前核磁共振主要从饱水状态下对页岩孔隙结构进行研究，仅能研究孔隙分布情况。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种基于核磁共振的页岩孔隙结构检测方法，以解决目前核磁共振主要从饱水状态下对页岩孔隙结构进行研究，研究角度单一，具有一定局限性，且仅能研究孔隙分布，无法实现裂缝预测的问题。为解决上述问题，拟采用这样一种基于核磁共振的页岩孔隙结构检测方法，包括以下步骤：第一步，将试样加工成高为50毫米、直径为25毫米的圆柱体，依次编号为FC-1，FC-2，FC-3，FC-4，FC-5；第二步，将试样进行常压饱水12h后取出；第三步，对饱水下的试样进行核磁共振检测，通过对试样进行CPMG脉冲序列测试，得到自旋回波串的衰减信号，信号是不同大小孔隙内水信号的叠加；利用核磁共振分析系统对自旋回波串信号进行反演后，得到T2谱的分布图、各峰详细信息；第四步，将试样经离心机处理后，进行核磁共振检测，同第三步一样得到T2谱的分布图、各峰详细信息；第五步，将第三步和第四步得到的同一试样在饱水和离心下的T2谱放到一个坐标系下进行分析，根据核磁共振原理，对于岩石孔隙中的流体，有三种不同的弛豫机制：1)自由弛豫、2)表面弛豫和3)扩散弛豫，表示为：式中：T2为通过CPMG序列采集的孔隙流体的横向弛豫时间，T2自由为在足够大的容器中(足够大指大到容器影响可忽略不计)孔隙流体的横向弛豫时间，T2表面为表面弛豫引起的横向弛豫时间，T2扩散为磁场梯度下由扩散引起的孔隙流体的横向弛豫时间。当采用短TE且孔隙只含饱和流体时，表面弛豫起主要作用，即T2直接与孔隙尺寸成正比：式中，ρ2为T2表面弛豫率，(S/V)孔隙为孔隙的比表面积。因此，T2分布图实际上反映了孔隙尺寸的分布：孔隙小，T2小；孔隙大，T2大。在多孔介质中，孔径越大，存在于孔中的水弛豫时间越长；孔径越小，存在于孔中的水受到的束缚程度越大，弛豫时间越短，即峰的位置与孔径大小有关，峰值的大小与对应孔径的多少有关。第六步，为了更方便的观察各峰的情况，对第五步反演得到的T2谱面积进行分析，核磁共振横向弛豫时间T2谱的积分面积正比于试样中所含流体的多少，它等于或略小于试样的有效孔隙度，对应孔径的孔隙数量与峰面积的大小有关，通过分析饱水和离心下的试样，其T2谱面积的变化及每个峰所占比例，得知了试样孔隙体积、数量的变化。本专利技术与现有技术相比，主要优点是通过核磁共振技术，利用核磁共振T2分布、T2谱面积分析低渗透页岩不同状态下孔隙结构的分布情况，能更加清楚了解到离心后的页岩内部大小孔隙的变化情况，不仅能够检测孔隙分布，还能实现裂缝预测，为今后页岩气储层裂缝预测提供重要的指导意义。附图说明图1为实施例的各试样不同状态下的T2谱变化图。图2为实施例的试样FC-1不同状态下的T2谱变化图。图3为实施例的试样FC-2不同状态下的T2谱变化图。图4为实施例的试样FC-3不同状态下的T2谱变化图。图5为实施例的试样FC-4不同状态下的T2谱变化图。图6为实施例的试样FC-5不同状态下的T2谱变化图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将参照附图对本专利技术作进一步地详细描述，实施例：利用核磁共振技术对黔北凤参1井页岩岩心试样在饱水和离心状态下进行测试研究，其检测方法包括以下步骤：第一步，按行业标准将试样加工成高为50毫米、直径为25毫米的圆柱体，依次编号为FC-1，FC-2，FC-3，FC-4，FC-5；第二步，将试样进行常压饱水12h后取出；第三步，对饱水下的试样进行核磁共振检测，通过对试样进行CPMG脉冲序列测试，得到自旋回波串的衰减信号，信号是不同大小孔隙内水信号的叠加；利用核磁共振分析系统对自旋回波串信号进行反演后，得到T2谱的分布图、各峰详细信息；第四步，将试样经离心机处理后，进行核磁共振检测，同第三步一样得到T2谱的分布图、各峰详细信息；第五步，将第三步和第四步得到的同一试样在饱水和离心下的T2谱放到一个坐标系下进行分析，根据核磁共振原理，对于岩石孔隙中的流体，对于孔隙中的流体，有三种不同的弛豫机制：1)自由弛豫、2)表面弛豫和3)扩散弛豫。可表示为：式中，T2为通过CPMG序列采集的孔隙流体的横向弛豫时间，T2自由为在足够大的容器中(大到容器影响可忽略不计)孔隙流体的横向弛豫时间，T2表面为表面弛豫引起的横向弛豫时间，T2扩散为磁场梯度下由扩散引起的孔隙流体的横向弛豫时间。当采用短TE且孔隙只含饱和流体时，表面弛豫起主要作用，即T2直接与孔隙尺寸成正比：式中，ρ2为T2表面弛豫率，(S/V)孔隙为孔隙的比表面积。因此，T2分布图实际上反映了孔隙尺寸的分布：孔隙小，T2小；孔隙大，T2大。在多孔介质中，孔径越大，存在于孔中的水弛豫时间越长；孔径越小，存在于孔中的水受到的束缚程度越大，弛豫时间越短，即峰的位置与孔径大小有关，峰值的大小与对应孔径的多少有关。参照图1，各试样核磁共振T2分布图走势基本一致，主要表现为三个峰图，第一个峰在0.2ms附近，第二个峰在3.5ms附近，第三个峰在152.0ms附近。总体来说，各试样的第二个峰的孔隙度分量较大，第一个峰次之，第三个峰最小，这表明页岩内部的孔隙分布不均，这与孔隙度的分析结果一致。各试样离心后核磁共振T2分布图发生偏移(左移或者右移)，表明了页岩内部孔隙的变化情况，曲线偏移越大，页岩孔隙变化越强烈，孔隙越发育，越易产生破裂。参照图2和图3，当T<10ms时，T2各峰值离心后孔隙度分量增加明显，当T>10ms时，T2各峰值离心后孔隙度分量有轻微的变小，但两者累加有微弱的降低。究其T<10ms出现增加的原因，有两种可能：一方面，由于页岩本身低孔隙、低渗透特性，在饱水过程中并未萌生出新的裂隙；另一方面，页岩内部存在的不同孔隙级别(微孔隙和中孔隙)之间的扩散耦合有关，且扩散耦合对描本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于核磁共振的页岩孔隙结构检测方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，将试样加工成试验圆柱体；第二步，将试样进行常压饱水12h后取出；第三步，对饱水下的试样进行核磁共振检测，通过对试样进行CPMG脉冲序列测试，得到自旋回波串的衰减信号；利用核磁共振分析系统对自旋回波串信号进行反演后，得到T2谱的分布图、各峰详细信息；第四步，将试样经离心机处理后，进行核磁共振检测，同第三步一样得到T2谱的分布图、各峰详细信息；第五步，将第三步和第四步得到的同一试样在饱水和离心下的T2谱放到一个坐标系下进行分析；第六步，对第五步反演得到的T2谱面积进行分析，核磁共振横向弛豫时间T2谱的积分面积正比于试样中所含流体的多少，对应孔径的孔隙数量与峰面积的大小有关，通过分析饱水和离心下的试样，其T2谱面积的变化及每个峰所占比例，得知试样孔隙体积、数量的变化。

【技术特征摘要】
1.基于核磁共振的页岩孔隙结构检测方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，将试样加工成试验圆柱体；第二步，将试样进行常压饱水12h后取出；第三步，对饱水下的试样进行核磁共振检测，通过对试样进行CPMG脉冲序列测试，得到自旋回波串的衰减信号；利用核磁共振分析系统对自旋回波串信号进行反演后，得到T2谱的分布图、各峰详细信息；第四步，将试样经离心机处理后，进行核磁共振检测，同第三步一样得到T2谱的分布图、各峰详细信息；第五步，将第三步和第四步得到的同一试样在饱水和离心下的T2谱放到一个坐标系下进行分析；第六步，对第五步反演得到的T2谱面积进行分析，核磁共振横向弛豫时间T2谱的积分面积正比于试样中所含流体的多少，对应孔径的孔隙数量与峰面积的大小有关，通过分析饱...

【专利技术属性】
技术研发人员：左宇军，许云飞，曹俊才，邬忠虎，孙文吉斌，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州;52