核磁共振技術在泥巖裂縫儲層巖心分析中的應用

肖敏

(中海油能源發展有限公司采油技術服務公司北京10000)

隨著勘探程度的不斷提高，適用于勘探開發的砂巖常規油氣藏逐漸減少，泥巖裂縫油氣藏作為油氣勘探的新領域，將逐漸成為今后油氣勘探的重要領域和后備陣地。了解和掌握泥巖儲層物性的特征，利用核磁共振新技術建立準確的物性參數分析方法，研究核磁共振參數與常規物性參數之間的規律，為泥巖裂縫油氣藏研究提供理論基礎，為泥巖儲層研究提供更準確、全面的基礎資料。

核磁共振作為一種新型的巖心分析技術，通過飽和或吸附在介質孔隙中流體的核磁共振特性實現對介質內部結構和微觀形態的描述，具有無損、無毒、無害、無試劑侵入、快速、多種可檢測對象等多重優越性。

1 核磁共振的基本原理

飽和油、水的巖樣放入磁場中，由于油、水中的氫核具有核磁矩，核磁矩在外加靜磁場的作用下產生能級分裂，此時對樣品施加一定頻率(拉摩頻率)的射頻場，核磁矩就會發生吸收躍遷，產生核磁共振。隨后撤掉射頻場，可接收到一個幅度隨著時間以指數函數衰減的信號，一般用橫向馳豫時間T2來描述信號衰減的快慢。對于單個孔道內流體的核磁共振弛豫特性可用單個T2弛豫時間表達。

巖石是由不同大小孔道組成的多孔介質，存在多種指數衰減過程，總的核磁弛豫信號為這些孔道的核磁弛豫信號的疊加。

式中，T2i為第i類孔隙的T2弛豫時間，Ai表示弛豫時間為T2i的孔隙所占的比例，對應于巖石孔隙內的比表面S/V或孔徑的分布比例。

2 實驗材料及方法

實驗選取A井的泥巖裂縫樣品，因為泥巖的特殊性，飽和流體選用經過濾的航空煤油。

首先，為了防止樣品開裂導致實驗失敗，用聚四氟乙烯膠帶將樣品側面纏好，同時要保證裂縫的寬度不受影響。然后抽真空8h以上，因為樣品的孔滲低，飽和煤油后再浸泡24h以上，以保證巖心孔隙內完全飽和流體。

所有核磁共振實驗測試工作都在巖心核磁共振波譜儀上進行，其共振頻率為2 MHz，T2測量采用CPMG脈沖序列，等待時間3s，回波間隔為0.2ms，掃描次數為256，回波個數根據樣品情況具體設定。

3 實驗結果分析及應用

3.1 計算可動流體飽和度及裂縫孔隙度

通過對核磁共振數據的數學反演，可生成如圖1的時間譜。一般油藏出現兩峰情況居多,左峰表征小孔隙的狀況 (弛豫時間短)，右峰表征大孔隙的狀況(弛豫時間長)。對于砂巖巖心，通常采用離心的辦法來獲得可動流體飽和度。而對泥巖裂縫巖心，其巖性的特殊性及其飽和流體的限制，無法用離心的方法來獲得可動流體。而對泥巖儲層來說，可動流體含量的多少直接影響著對儲層的認識和評價。

圖1 泥巖巖心樣品核磁共振T2弛豫時間分布譜

由核磁共振原理可知，巖心孔隙內的流體是以多指數方式衰減的，對核磁共振數據進行多指數擬合處理，再結合T2弛豫時間分布，就可得到可動流體飽和度。對于含裂縫的巖心來說，還可求出裂縫孔隙度[1]。對某油田A井泥巖裂縫儲層10塊巖心進行了物性參數的分析和計算，見表1。

3.2 用核磁共振特征參數來表征裂縫特征

由于巖心T2弛豫時間分布反映了孔隙的大小，在泥巖裂縫巖心中，大的孔隙就意味著含有大的裂縫，那么就可以用核磁共振的T2弛豫時間來表征巖心內所含裂縫的大小，大的裂縫對應著長的T2時間，小的裂縫對應著短的T2時間。由表1可知，A井10塊樣品其裂縫的T2最長弛豫時間在34.9～1955.9ms之間。對裂縫進行直觀和定量的表征，將會給泥巖裂縫儲層的評價提供理論依據。但需注意一點，由于該實驗過程中采用的是煤油飽和樣品，而煤油與鹽水對儲層巖心來說是不一樣的，那么應用時要考慮到這一點。

表1 A井巖心核磁共振實驗結果

4 結語

利用核磁共振技術，對A井的泥巖裂縫巖心樣品的測試分析，獲得了巖心的核磁孔隙度、可動流體飽和度、裂縫孔隙度等；同時，利用核磁共振特征參數對裂縫特征進行了定量的表征。這是常規實驗無法實現的，也為低滲泥巖儲層的認識和評價提供了全面的基礎資料和理論依據。但需注意一點，由于該實驗過程中采用的是煤油飽和樣品，而煤油與鹽水對儲層巖心來說是不一樣的，那么應用時要考慮到這一點。

[1]張盛宗，王為民，陳權.低滲透油藏開發與裂隙孔隙度[J].大慶石油地質與開發.1999，18（2）：23-26.

[2]石油測井情報協作組編.測井新技術.石油工業出版社.1998，3.