【石油能源应用第一弹】低场核磁共振技术在常规岩心研究中的应用解决方案

        岩心分析是认识油气层地质特征的必要手段，岩石作为一种多孔介质材料，其内部的孔隙结构、孔内分子的运动状态、反应过程等现象以及现象之间的相互关系是岩心分析研究的重要课题。近年来，低场核磁共振岩心分析技术已经成为快速测量岩石物性参数的重要手段，其适合于实验室研究和油田现场应用，受到石油行业的广泛重视，应用领域日益广泛。

        低场核磁共振技术利用油气或者水中的氢原子核在磁场中具有共振并能产生信号的特性来探测油、气、水及其分布和岩石物性参数。岩石中，不同大小的孔隙喉道构成岩石孔隙，弛豫时间显示的是孔隙大小的特征。因此T₂谱显示了岩石的孔径大小分布，孔隙的尺寸越大，对应的弛豫时间越长，T₂分布曲线越靠右侧；孔隙尺寸越小，对应的弛豫时间越短，T₂分布曲线越靠近左侧。

        相比气体吸附法、压汞法、气体孔隙度法等方法，低场核磁法具有快速、无损、绿色等诸多优势。

        当岩样孔隙内充满流体时，流体的量等同于孔隙体积，核磁共振技术测得的弛豫时间谱的积分和，代表了地层岩心中的流体含量，因此如果对弛豫时间谱进行适当的刻度，便能得到岩石的核磁孔隙度。

        在原始状态下，测试地层取心岩样的T₂弛豫谱，相应的峰面积对应的是原始含油含水饱和度。将岩心浸入锰离子溶液，抑制水的信号，此时进行T₂谱测试得到原始含油饱和度，原始含油含水饱和度减去原始含油饱和度即获得原始含水饱和度。

        水滴入强水湿煤粉中测得T₂弛豫谱仅存在吸附态水峰与颗粒间水峰，弱水湿煤粉则存在自由态水峰、颗粒间水峰和吸附态水峰。煤粉越水湿，水在煤粉颗粒间扩散越明显，在颗粒间形成的水膜面积越大，使得颗粒间水峰和自由态水峰弛豫时间越短，随时间变化向左移动规律越明显。

        经过40 次冻融循环后，花岗岩的T₂ 谱分布主要表现为3 个峰图，随着冻融次数的增加，T₂谱形态上发生了左移，即向小孔隙的T₂ 谱方向偏移。这也说明了在冰的冻胀和融缩作用下，岩石内部产生了新的微孔隙。

        图像中亮色区域为水分子所在区域，周围黑色区域为底色，图像色泽越亮，代表此区域水分就越高，说明此区域隙越大随着冻融次数增加，亮度增加，孔隙度变大。

         随着轴压的增大，孔隙度总体呈指数增长趋势。当轴压比处于0～70%段时，曲线斜率很小，岩石内部裂隙发育缓慢，损伤增量较小；当轴压比处于70%～90%段时，曲线斜率明显增大，孔隙度增量较大且增速越来越快，表明大理岩内部裂隙数量增多，裂纹开度增大，损伤程度加剧，大理岩逐渐由弹性变形向塑性变形转化；当轴压比处于90%～100%段时，曲线的斜率急剧增大，孔隙度成倍增加，岩石内部孔隙加速扩展和贯通，损伤急剧增加直至破坏。

       红色代表油的信号，绿色代表水的信号。0PV代表饱和油，然后进行水驱，从左至右，中间部分首先被驱替，端面仍残留一些油。通过成像观察，可以看到优势通道和端面效应。

        驱替过程整体信号逐渐变弱，第二层岩心的信号衰减速率大于第三层和第四层，与成像图相符。一方面可以利用核磁共振测试对样品内部驱替过程进行评价，另一方面，结合核磁共振成像技术，可对驱替过程岩心内部流体变化情况作直接了解。

        采用X、Y、Z三轴独立梯度场区分位置，配套的各种高级先进成像序列（SPIRAL-SPIRTE等），满足对致密岩心的成像需求。

        纽迈科技是一家专业从事低场核磁共振成像分析仪的高新技术企业，现产品广泛应用于石油能源领域、食品领域、农业领域、生命科学领域以及聚合物等领域。更多低场核磁共振技术的应用，请关注纽迈微信公众号或者访问纽迈官网www.niumag.com。