2019-02-19 18:05:50, 小Y 苏州纽迈分析仪器股份有限公司
哈喽大家好,很高兴又和大家见面了。在上一期我们分享了黑色糖蜜——油砂的形成机理、资源分布以及开采方法。
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黑色糖蜜——油砂的形成机理、资源分布以及开采方法
最近有朋友留言说想了解一下能否利用核磁来确定页岩有机孔与无机孔的分布。今天小Y就来讲解这样一篇实验类文章,欢迎大家多多留言评论!
页岩气储层孔隙类型多样,从成因上可分为有机孔与无机孔。有机孔与有机质热演化及成烃作用有关,而无机孔与无机物质沉积作用及成岩作用有关。
目前识别和评价页岩有机孔与无机孔最有效手段是聚焦离子束-扫描电镜技术(FIB-SEM),该技术虽能直观观测各种微观孔隙组分,但观测范围较小。测定岩石孔径分布方法还采用压汞法,液氮及CO2吸附法等,这些方法属间接测量方法,不能分辨其中的有机孔与无机孔。
相信经常看我们油气专栏的朋友们都会知道,低场核磁是确定孔隙度和孔隙尺寸的有利工具。那么基于页岩中有机孔和无机孔润湿性的差异,分别在饱和水和油条件下观测氢核信号,从而建立弛豫时间与孔径的定量关系,这就为利用核磁技术确定有机孔和无机孔提供了可能。
实验样品采自涪陵地区志流系龙马溪组页岩,样品物性、TOC含量及矿物含量见下表。
为识别有机孔与无机孔T2谱峰位置,将同一深度点的柱样分成两部分,分别在饱和盐水和油(正十二烷)条件下进行T2谱测量,具体步骤如下图所示。
1
饱和盐水和饱和油下的T2谱
实验过程中,采用自吸方式和加压方式饱和水或油,结果显示亲油孔隙和亲水孔隙T2谱分布明显不同:对于自吸油饱和岩心,亲油孔隙T2峰分布在0.2ms左右,其次分布在8ms,且前者幅度明显大于后者。表明亲油孔隙有两类,且较小孔径占绝对优势。加压饱和油岩心与自吸状态相比,变化不大,说明亲油孔隙具有强烈油润湿性,自吸状态下很快达到饱和。亲油孔隙对应有机孔隙。
H1-2
H1-1
H8-2
H8-1
对自吸水饱和岩心,亲水孔隙主要分布在1ms左右。加压状态下核磁信号明显大于自吸状态下核磁信号,表明在加压状态下,水可以进入更多小孔中。亲水孔隙对应于无机孔隙。
2
页岩T2时间与孔径定量关系
利用T2谱确定孔径分布的基础是认为T2时间与孔径大小呈线性分布,即:
将T2谱与压汞液氮联测的孔径分布进行对比,进而确定上式中的k值。将页岩中亲油孔隙与亲水孔隙叠加,则更能反映页岩孔隙分布全貌。压汞法适合较大孔径的测定,而液氮吸附适于2~50nm的介孔孔径测定。下图显示亲油孔隙和亲水孔隙T2谱与压汞/液氮联测孔径对比,可以看出T2谱包络线与压汞/液氮吸附联测孔径分布形态具有一致性。通过对比分析,确定T2时间与孔径大小对应关系为:
对来自涪陵龙马溪组页岩岩心(H8)进行高分辨率FIB-SEM观测,识别孔隙类型。下图显示页岩中细粒矿物粒间孔隙(无机孔)、有机孔及微裂缝分布。3种孔隙具有不同分布范围:有机孔尺寸最小,为纳米级别,细粒矿物粒间孔隙为微米-纳米级别,微裂缝尺寸较大,为微米级别。
这种分布与核磁T2谱三峰分布具有一致性。下图核磁孔径分布是采用公式转换得到,其结果与利用扫描图像确定的孔径分布吻合。进一步证明,利用核磁共振技术识别与评价页岩有机孔和无机孔是可行的。
H8岩心T2谱与压汞/液氮联测对比
页岩中有机孔和无机孔在饱和油和盐水条件下,具有不同的T2谱。涪陵地区龙马溪组页岩岩心实验表明,有机孔表现强烈亲油特性,T2峰值分布在0.2ms位置;无机孔表现为亲水特性,T2峰值分布在1ms位置.
采用核磁共振确定龙马溪组页岩孔隙与FIB-SEM扫描图像结果基本吻合。利用核磁法确定页岩孔径分布具有两大优势:一是不破坏岩心可多次重复测量;二是可进行全直径岩心测量,能从宏观尺度反映真实地下地层情况。
参考文献
李军,金武军,王亮,武清钊,路菁,郝士博.利用核磁共振技术确定有机孔与无机孔孔径分布—以四川盆地涪陵地区志留系龙马溪组页岩气储层为例[J].石油与天然气地质,2016,37(01):129-134.
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