岩孔隙知多少 低场核磁见分晓

www. niumag. com 【油气专栏】页岩孔隙知多少低场核磁见分晓 研究背景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离-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。 研究目的： 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，这就为利用核磁共振技术确定有机孔和无机孔提供了可能。 实验方法： 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。 页岩 全岩矿物组分含量/% 埋深/m孔隙度/% TOC/%粘土矿物 石英 正长石斜长石方解石白云石黄铁矿 编号 H1 H1-H1-2 2584.73 5.77 3.50 38.49 42.70 2.06 5.72 3.93 3.81 3.30 H8 H81H8-2 2595.85 4.78 2.59 29.40 45.15 4.57 10.27 7.19 0 3.41 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(正正二烷)条件下进行T2谱测量，具体步骤如下图所示。 实验结果 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。 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：r=kT2 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：rb=52T2 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。 IG 10 pm .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 结论 1.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。 2.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 一以四 川 盆地涪陵 地 区志 留 系龙马 溪 组 页 岩气储层为例[].石油与 天 然气 地质 ，2016，37(01)：1 2 9-134 ) 纽迈小编：小Y.更多低场核磁共振技术的前沿应用研究进展可关注纽迈官方微信号 www. niumag. com 推荐仪器： 详情情拨 页岩孔隙知多少 低场核磁见分晓研究背景 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。研究目的：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，这就为利用核磁共振技术确定有机孔和无机孔提供了可能。实验方法：  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。实验结果 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dui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。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：r=kT2 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：rb=52T2应用实例 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/液氮联测对比结论1.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。2.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.纽迈小编:小Y. 更多低场核磁共振技术的前沿应用研究进展可关注纽迈官方微信号                推荐仪器：                中尺寸核磁共振成像分析仪MesoMR23-060H-I        大孔径核磁共振成像分析仪MacroMR12-150H-I