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岩石物性核磁共振测试
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岩石物性核磁共振测试
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岩石是一种孔隙结构复杂的多孔介质,也是油气勘探开发领域的首要研究对象,当前低场核磁共振被广泛用于岩心分析。低场核磁共振目前主要有两种分析手段,即核磁共振弛豫谱(NMRS)和核磁共振成像(MRI)。
核磁信号直接反映孔隙中含氢流体的规模,通过衰减信号反演获得的弛豫参数(即T1、T2 和 D)是研究岩石物性参数的基础。核磁孔隙度由核磁信号总量确定,饱和度、渗透率及润湿性表征依赖弛豫参数和理论模型,因此后三者是间接获得的参数。
孔隙度:
图1 岩心核磁孔隙度与氦气孔隙度对比
流体饱和度:
多孔介质孔隙中流体弛豫时间的BT修正模型
T2谱实际上反映了储层孔径分布情况。受毛管力和粘滞力约束, 当孔隙半径小到一定程度时,流体将被束缚在孔隙中无法流动, 这个孔径在 T2谱上会对应一个临界值。当流体弛豫时间大于 T2临界值时,流体视为可动流体,反之为不可动流体, 因此这个临界值也称为可动流体 T2 截止值(T2cutoff)。T2截止值是计算束缚流体饱和度的重要参数, 用于评价储层流体可动用程度。常用的T2截止值确定方法及适用性见表1
表1 T2 截止值的四种确定方法。
渗透率:
经典的核磁渗透率估算主要有两大类方法,即依赖流体饱和度的Coates模型和依赖孔径大小的SDR模型。Coates 模型和 SDR 模型都考虑了孔径分布对渗透率的影响, 但 Coates 模型认为渗透率只是可动流体和束缚流体的两段式贡献作用,而 SDR 模型只是将孔径分布简单平均化。对于具有简单孔隙结构的常规储层岩心,两种方法对渗透率的表征结果较理想。
对于孔隙跨尺度较大的储层(碳酸盐、页岩),由于不同尺寸孔隙对渗透率的贡献差异较大,需要有针对性地修正和完善模型, 因此目前的计算模型和方法向着双截止值和多孔隙贡献方向发展。表 2 罗列了核磁渗透率计算方法的发展历程, 未来的预测模型将更加注重孔隙中可动流体对渗透率的贡献。
表2 核磁渗透率计算方法发展历程
可以通过分析渗透率与孔隙度、孔径分布、可动/束缚流体饱和度等参数的相关关系,明确储层渗透率影响因素和各自权重,得到更加完善和准确的核磁渗透率预测模型。