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    頁巖孔隙知多少 低場核磁見分曉
    點擊次數:1382 發布時間:2019-05-21

    【油氣專欄】頁巖孔隙知多少 低場核磁見分曉

    研究背景 頁巖氣儲層孔隙類型多樣,從成因上可分為有機孔與無機孔。有機孔與有機質熱演化及成烴作用有關,而無機孔與無機物質沉積作用及成巖作用有關。
    目前識別和評價頁巖有機孔與無機孔有效手段是聚焦離子束-掃描電鏡技術(FIB-SEM),該技術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孔與無機孔。

    研究目的:

    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孔和無機孔潤濕性的差異,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系,這就為利用核磁共振技術確定有機孔和無機孔提供了可能。

    實驗方法:

    實驗樣品采自涪陵地區志流系龍馬溪組頁巖,樣品物性、TOC含量及礦物含量見下表。

    為識別有機孔與無機孔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)條件下進行T2譜測量,具體步驟如下圖所示。

    實驗結果

    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,且較小孔徑占優勢。加壓飽和油巖心與自吸狀態相比,變化不大,說明親油孔隙具有強烈油潤濕性,自吸狀態下很快達到飽和。親油孔隙對應有機孔隙。

    對自吸水飽和巖心,親水孔隙主要分布在1ms左右。加壓狀態下核磁信號明顯大于自吸狀態下核磁信號,表明在加壓狀態下,水可以進入更多小孔中。親水孔隙對應于無機孔隙。

    2.頁巖T2時間與孔徑定量關系
    利用T2譜確定孔徑分布的基礎是認為T2時間與孔徑大小呈線性分布,即:r=kT2
    將T2譜與壓汞液氮聯測的孔徑分布進行對比,進而確定上式中的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/液氮聯測孔徑對比,可以看出T2譜包絡線與壓汞/液氮吸附聯測孔徑分布形態具有一致性。通過對比分析,確定T2時間與孔徑大小對應關系為:rb=52T2

    應用實例

    對來自涪陵龍馬溪組頁巖巖心(H8)進行高分辨率FIB-SEM觀測,識別孔隙類型。下圖顯示頁巖中細粒礦物粒間孔隙(無機孔)、有機孔及微裂縫分布。3種孔隙具有不同分布范圍:有機孔尺寸小,為納米級別,細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。

    這種分布與核磁T2譜三峰分布具有一致性。下圖核磁孔徑分布是采用公式轉換得到,其結果與利用掃描圖像確定的孔徑分布吻合。進一步證明,利用核磁共振技術識別與評價頁巖有機孔和無機孔是可行的。

    H8巖心T2譜與壓汞/液氮聯測對比

    結論

    1.頁巖中有機孔和無機孔在飽和油和鹽水條件下,具有不同的T2譜。涪陵地區龍馬溪組頁巖巖心實驗表明,有機孔表現強烈親油特性,T2峰值分布在0.2ms位置;無機孔表現為親水特性,T2峰值分布在1ms位置。
    2.采用核磁共振確定龍馬溪組頁巖孔隙與FIB-SEM掃描圖像結果基本吻合。利用核磁法確定頁巖孔徑分布具有兩大優勢:一是不破壞巖心可多次重復測量;二是可進行全直徑巖心測量,能從宏觀尺度反映真實地下地層情況。

    參考文獻:
    李軍,金武軍,王亮,武清釗,路菁,郝士博.利用核磁共振技術確定有機孔與無機孔孔徑分布—以四川盆地涪陵地區志留系龍馬溪組頁巖氣儲層為例[J].石油與天然氣地質,2016,37(01):129-134.

    紐邁小編:小Y. 更多低場核磁共振技術的前沿應用研究進展可關注紐邁wechat號
     

    推薦儀器:
     

    中尺寸核磁共振成像分析儀MesoMR23-060H-I
    大孔徑核磁共振成像分析儀MacroMR12-150H-I

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