2019-02-20 11:15:49 苏州纽迈分析仪器股份有限公司
导读
大家好,小K又跟您见面啦!上期推文中,小K为大家介绍了低场核磁共振技术研究水分随煤阶及水热变化方面的试验内容。本期推送,小K将重点给大家讲解温度控制下煤层气储层物性动态演化研究方面的内容。以下内容1500余字,阅读全文需6分钟。欢迎各位专家、同行及老师多多交流指正。更多精彩内容,感谢您的关注。
课题背景
地下岩浆或热液侵入到煤系地层及其附近地层的过程中,除了本身带来大量的热量和热液外,还可使围岩产生变质并使其中的地下水循环,形成“变质热液”和“地下热卤水”等。而煤储层孔隙是煤层气的主要聚集场所和运移通道,煤储层孔隙结构不仅制约着煤层气的含气量,且对其可采性也有重要影响。因此,研究温度效应影响下不同煤阶煤层气储层物性的动态演变趋势具有非常重要的工程价值和社会意义。
试验方案01
试验原材料选取
为研究热对煤储层的改造作用,采用不同煤级具有代表性的12块煤样,煤样采自沁水盆地和三江—穆棱河含煤区的矿井工作面,样品规格为20 cm X 20 cm X 10 cm。
02
试验流程
将试验样品切割制作成直径为2.5cm的人造岩芯试样,用于实现对煤样物性演化的分析,并开展如下试验内容:
试验系列I:煤岩孔隙度和渗透率测试。按照SY/T 5336-1996标准对煤样进行氦孔隙分析和空气渗透率测试。
试验系列II:煤样压汞试验。压汞试验用于研究孔径大于10nm以上的孔隙特征。
试验系列III:低场核磁共振(LF-NMR)试验。测定横向弛豫时间(T2)谱分析、孔径分布、核磁共振孔隙度及核磁渗透率、可动流体等。
试验结果01
煤阶岩学特征结果
试验选取煤级从高挥发份烟煤至无烟煤共12块煤样,最大镜质体反射率在0.66%~3.28%,可以有效地分析煤岩学差异对孔裂隙结构的影响。
表1 煤岩镜质体反射率与显微分析结果
02
压汞法测试孔隙结构试验结果
试验所选的12块样品的压汞孔隙度范围为1.72%~8.88%,平均为4.79%。孔吼直径均质变化范围不大,为10.23~13.17μm,平均为12.69μm。进汞饱和度为31.96%~85.99%。试验结果表明,中高挥发份烟煤孔隙发育,孔隙连通;而低挥发份烟煤和无烟煤压汞表现为单峰分布,表明微小孔含量大,煤储层具备足够的吸附空间,但中大孔含量缺乏,可能会导致气体流动在中孔孔径段出现瓶颈,从而降低孔隙的渗透性。
图1 压汞孔隙特征及孔径分布
03
NMR响应特征
图2 高挥发份烟煤饱和水及离心后T2谱
从上图可以看出,核磁共振T2谱与不同煤级的煤岩有着明显的对应性。饱水状态下的高挥发份烟煤的T2谱具有普遍的三峰及两峰分布特征,中、大孔分布均匀,但其连通性较差,其裂隙发育一般,表明渗透性一般。离心后,有典型的“墨水瓶状”效应的存在。
图3 中挥发份烟煤饱和水及离心后T2谱
从图3中可以看出,饱和水状态下的中挥发份烟煤T2谱同样具有三峰及两峰分布特征,但随着煤级的增加,谱峰逐渐由中、大孔峰向中小孔峰转移。离心后,大孔的谱峰逐渐消失。
图4 低挥发份烟煤和半无烟煤级无烟煤饱和水及离心后T2谱
从图4中可以看出,饱和水状态下的低挥发份烟煤、亚无烟煤级无烟煤T2谱随煤级的增加,T2谱的三峰及两峰特征逐渐消失,最后只呈现微小孔的单峰。离心后T2谱几乎无变化,说明微小孔绝大多数是以吸附孔状态存在的。
04
MIP压汞法与NMR核磁共振法结果对比
图5 压汞孔径与核磁共振T2谱对比图
上图为压汞测试获得的孔径分布结果与核磁共振T2谱曲线对比结果,可以看出二者在形态上具有很好的相似性,且符合较好。
05
加温后煤样NMR特征
图6 饱和水状态下的各煤级煤岩T2谱分布
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