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巖石物性核磁共振測試
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巖石物性核磁共振測試
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巖石是一種孔隙結構復雜的多孔介質,也是油氣勘探開發領域的首要研究對象,當前低場核磁共振被廣泛用于巖心分析。低場核磁共振目前主要有兩種分析手段,即核磁共振弛豫譜(NMRS)和核磁共振成像(MRI)。
核磁信號直接反映孔隙中含氫流體的規模,通過衰減信號反演獲得的弛豫參數(即T1、T2 和 D)是研究巖石物性參數的基礎。核磁孔隙度由核磁信號總量確定,飽和度、滲透率及潤濕性表征依賴弛豫參數和理論模型,因此后三者是間接獲得的參數。
孔隙度:
圖1 巖心核磁孔隙度與氦氣孔隙度對比
流體飽和度:
多孔介質孔隙中流體弛豫時間的BT修正模型
T2譜實際上反映了儲層孔徑分布情況。受毛管力和粘滯力約束, 當孔隙半徑小到一定程度時,流體將被束縛在孔隙中無法流動, 這個孔徑在 T2譜上會對應一個臨界值。當流體弛豫時間大于 T2臨界值時,流體視為可動流體,反之為不可動流體, 因此這個臨界值也稱為可動流體 T2 截止值(T2cutoff)。T2截止值是計算束縛流體飽和度的重要參數, 用于評價儲層流體可動用程度。常用的T2截止值確定方法及適用性見表1
表1 T2 截止值的四種確定方法。
滲透率:
經典的核磁滲透率估算主要有兩大類方法,即依賴流體飽和度的Coates模型和依賴孔徑大小的SDR模型。Coates 模型和 SDR 模型都考慮了孔徑分布對滲透率的影響, 但 Coates 模型認為滲透率只是可動流體和束縛流體的兩段式貢獻作用,而 SDR 模型只是將孔徑分布簡單平均化。對于具有簡單孔隙結構的常規儲層巖心,兩種方法對滲透率的表征結果較理想。
對于孔隙跨尺度較大的儲層(碳酸鹽、頁巖),由于不同尺寸孔隙對滲透率的貢獻差異較大,需要有針對性地修正和完善模型, 因此目前的計算模型和方法向著雙截止值和多孔隙貢獻方向發展。表 2 羅列了核磁滲透率計算方法的發展歷程, 未來的預測模型將更加注重孔隙中可動流體對滲透率的貢獻。
表2 核磁滲透率計算方法發展歷程
可以通過分析滲透率與孔隙度、孔徑分布、可動/束縛流體飽和度等參數的相關關系,明確儲層滲透率影響因素和各自權重,得到更加完善和準確的核磁滲透率預測模型。