【土木专栏】砂岩渗吸与核磁共振，你想要的都在这里

导读

大家好，小K又和您见面啦！上期推文中，小K为大家介绍了低场核磁共振NMR技术在页岩瓦斯吸附-解吸全过程特性中的应用研究。本期推送内容，小K为大家准备了基于核磁共振技术来研究致密砂岩自发渗吸特征方面的内容。欢迎各位专家、同行及老师多多交流、指正。更多精彩，感谢您的关注。

致密砂岩储层在漫长的地质历史时期一般要经历复杂的成岩作用和构造改在，该类气藏储层通常表现出埋藏深度达、岩性致密、物性差、孔隙结构复杂和非均质性等特点。因此对致密砂岩储层而言，只有从其孔隙结构入手，深入解释储层的内部的结构特征，才能更有效地反映储层储集性能和渗流特征。

核心观点

（1） 基于核磁共振试验及岩芯压汞测试数据，研究致密砂岩储层自发渗吸过程，定量表征不同级别孔喉对自发渗吸作用的贡献；

（2） 结合伪彩图像处理技术，对岩芯渗吸过程进行可视化观测研究，识别岩芯自发渗吸过程的不同阶段。

试验方法01

实验仪器及原材料

实验仪器采用纽迈分析MesoMR23-060H-I型中尺寸核磁共振分析仪。

MesoMR23-060H-I型中尺寸核磁共振分析仪

实验材料：选用质量分数为40%氯化锰溶液、优质煤油、烧杯、鱼线等。

天然岩芯取自某区块中生界延长组长7储层，岩芯具体参数见表1。

表1 岩芯具体参数

02

实验方案流程图

图1 实验方案流程图

试验结果01

渗吸过程分析

以岩芯横向中心层为研究对象，红色表示油相分布范围。下图分别为1号、2号岩芯自发渗吸过程的核磁伪彩图。

图2 1号岩芯渗吸过程伪彩图

图3 2号岩芯渗吸过程伪彩图

从伪彩图中可以看出：渗吸过程开始时（0h），红色几乎充满岩芯横向中心层。随着自发渗吸的进行，红色逐渐减少，并慢慢向中心收缩。至渗吸过程结束时（73h），红色分布范围减至最少，聚集于岩芯中心层中间区域。说明致密砂岩自发渗吸不只发生在岩芯表面，对深层孔喉也有作用。

02

核磁共振T2图谱分析

图4 1号岩芯核磁共振T2图谱

图5 2号岩芯核磁共振T2图谱

从核磁共振T2图谱中可以发现：1号、2号岩芯自渗吸开始时，核磁共振T2谱曲线均为双峰形态，随着自发渗吸的进行，核磁共振T2图谱曲线整体形态逐渐下降，曲线包络面积逐渐减少，T2谱曲线左锋逐渐下降，并向右逐渐偏移；自发渗吸前6h，左峰的下降幅度要大于右峰的下降幅度；渗吸至43h，核磁共振T2图谱曲线双峰结构不在明显变化，曲线形态几乎变为单峰形态；自发渗吸至73h，两块岩芯的T2图谱曲线整体峰型转变为单峰结构，曲线与横轴的包络面积达到最小。

03

压汞试验结果

将高压压汞数据与核磁共振T2谱相结合，利用C系数将核磁共振T2图谱的横坐标弛豫时间转换为孔径大小。

图6 1号岩芯孔吼半径关系曲线与C系数拟合曲线

图7 2号岩芯孔吼半径关系曲线与C系数拟合曲线

从上图可以看出，2块岩芯的渗透率贡献曲线都符合单峰分布状态。并可通过压汞数据确定各岩芯样品的系数C。

04

岩芯MnCl2渗吸孔径核磁图

图8 岩芯MnCl2渗吸孔径核磁图

经C系数转换后的岩芯核磁共振T2谱如上图所示。可以看出1号岩芯主要渗吸孔径范围分布在0.001~4.3μm，2号岩芯主要渗吸孔径范围分布在0.001~6.3μm。渗吸开始时的双峰形态通过0.1μm区分为左峰和右峰，随着自发渗吸的进行，左右双峰峰值逐渐降低。

05

渗吸过程累积信号幅度变化曲线

图9 岩芯渗吸累积信号幅度变化曲线

从图9中可以看出，随着时间的推移，岩芯渗吸累积出油信号增长幅度开始较快，中期较为平稳，后期有小幅上升。表明渗吸开始时渗吸出油较多，中期时渗吸速度减缓，后期渗吸速度略有上升。

图10 岩芯渗吸出油效率对比曲线

试验结论

（1）致密砂岩自发渗吸不只发生在岩芯表面，对深层孔吼也有作用，渗吸过程毛管力起主导作用，重力与浮力作用微弱。

（2）0.1μm是区分提供渗吸动力喉道和主要泄油喉道的界限。

（3）砂岩整个渗吸过程可细分为渗吸前期、渗吸中期、渗吸后期3个阶段。

参考文献

[1] 周德胜,师煜涵,李鸣,张争,刘顺.基于核磁共振实验研究致密砂岩渗吸特征[J].西安石油大学学报(自然科学版),2018,33(02):51-57.