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低場核磁技術(shù)可檢測頁巖孔隙
更新時間:2019-08-16   點擊次數(shù):17146次
        頁巖氣儲層孔隙類型多樣,從成因上可分為有機(jī)孔與無機(jī)孔。有機(jī)孔與有機(jī)質(zhì)熱演化及成烴作用有關(guān),而無機(jī)孔與無機(jī)物質(zhì)沉積作用及成巖作用有關(guān)。
  目前識別和評價頁巖有機(jī)孔與無機(jī)孔較有效手段是聚焦離子束-掃描電鏡技術(shù)(FIB-SEM),該技術(shù)雖能直觀觀測各種微觀孔隙組分,但觀測范圍較小。測定巖石孔徑分布方法還采用壓汞法,液氮及CO2吸附法等,這些方法屬間接測量方法,不能分辨其中的有機(jī)孔與無機(jī)孔。
  低場核磁是確定孔隙度和孔隙尺寸的有利工具。那么基于頁巖中有機(jī)孔和無機(jī)孔潤濕性的差異,分別在飽和水和油條件下觀測氫核信號,從而建立弛豫時間與孔徑的定量關(guān)系,這就為利用核磁共振技術(shù)確定有機(jī)孔和無機(jī)孔提供了可能。
  一、實驗方法:
  實驗樣品采自涪陵地區(qū)志流系龍馬溪組頁巖,樣品物性、TOC含量及礦物含量見下表。頁巖,為識別有機(jī)孔與無機(jī)孔T2譜峰位置,將同一深度點的柱樣分成兩部分,分別在飽和鹽水和油(正十二烷)條件下進(jìn)行T2譜測量。
  二、實驗結(jié)果:
  1.飽和鹽水和飽和油下的T2譜
  實驗過程中,采用自吸方式和加壓方式飽和水或油,結(jié)果顯示親油孔隙和親水孔隙T2譜分布明顯不同:對于自吸油飽和巖心,親油孔隙T2峰分布在0.2ms左右,其次分布在8ms,且前者幅度明顯大于后者。表明親油孔隙有兩類,且較小孔徑占優(yōu)勢。加壓飽和油巖心與自吸狀態(tài)相比,變化不大,說明親油孔隙具有強(qiáng)烈油潤濕性,自吸狀態(tài)下很快達(dá)到飽和。親油孔隙對應(yīng)有機(jī)孔隙。
  對自吸水飽和巖心,親水孔隙主要分布在1ms左右。加壓狀態(tài)下核磁信號明顯大于自吸狀態(tài)下核磁信號,表明在加壓狀態(tài)下,水可以進(jìn)入更多小孔中。親水孔隙對應(yīng)于無機(jī)孔隙。
  2.頁巖T2時間與孔徑定量關(guān)系
  利用T2譜確定孔徑分布的基礎(chǔ)是認(rèn)為T2時間與孔徑大小呈線性分布,即:r=kT2
  將T2譜與壓汞液氮聯(lián)測的孔徑分布進(jìn)行對比,進(jìn)而確定上式中的k值。將頁巖中親油孔隙與親水孔隙疊加,則更能反映頁巖孔隙分布全貌。壓汞法適合較大孔徑的測定,而液氮吸附適于2~50nm的介孔孔徑測定。下圖顯示親油孔隙和親水孔隙T2譜與壓汞/液氮聯(lián)測孔徑對比,可以看出T2譜包絡(luò)線與壓汞/液氮吸附聯(lián)測孔徑分布形態(tài)具有一致性。通過對比分析,確定T2時間與孔徑大小對應(yīng)關(guān)系為:rb=52T2
  三、應(yīng)用實例:
  對來自涪陵龍馬溪組頁巖巖心(H8)進(jìn)行高分辨率FIB-SEM觀測,識別孔隙類型。顯示頁巖中細(xì)粒礦物粒間孔隙(無機(jī)孔)、有機(jī)孔及微裂縫分布。3種孔隙具有不同分布范圍:有機(jī)孔尺寸較小,為納米級別,細(xì)粒礦物粒間孔隙為微米-納米級別,微裂縫尺寸較大,為微米級別。

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