[发明专利]一种基于核磁共振的页岩气储层孔隙结构定量计算方法

说明书

本发明公开了一种基于核磁共振的页岩气储层孔隙结构定量计算方法，包括以下步骤：岩心收集；钻取平行样，开展自吸油、水核磁共振实验测量；对比分析平行样油、水核磁共振T2谱差异，确定不同润湿性孔隙类型在核磁共振T2谱上的分布；根据高压压汞、氮气吸附、二氧化碳吸附得到页岩气储层全孔径分布曲线；进一步，得到孔径与对应T2时间交会图版；根据不同孔隙类型孔径与对应T2值的交会图版，分孔隙类型建立孔径的定量计算模型。在本发明的优点在于：该技术能够定量计算页岩气储层孔隙全孔径分布曲线；同时，核磁测量快速、简单、无损，相比于高压压汞、氮气吸附、二氧化碳吸附实用性更强；相比于常规的方法，计算结果更加准确。

技术领域

本发明涉及页岩气储层孔隙结构评价技术领域，特别涉及一种基于核磁共振的页岩气储层孔隙结构定量计算方法。

背景技术

页岩气主要指以吸附态或游离态赋存于页岩基质孔隙或裂缝中的天然气。页岩气是继致密砂岩气和煤层气之后又一种重要的非常规油气资源。目前，评价页岩气储层孔隙结构的实验方法主要包括：扫描电镜、高压压汞、氮气吸附、二氧化碳吸附、核磁共振等实验；

(1)扫描电镜、压汞、氮气吸附、二氧化碳吸附

扫描电镜结合氩离子抛光技术能对孔隙结构进行定性观察，但难以定量表征页岩气储层的孔隙结构特征。高压压汞、氮气吸附、二氧化碳吸附实验可得到定量反映储层孔隙结构的孔径分布曲线。然而，因其实验原理、实验条件的差异，压汞法主要表征>50nm的孔径，氮气吸附法主要表征2～50nm的孔径，二氧化碳吸附法主要表征<2nm的孔径；因此，均不能得到客观表征储层微观孔隙结构的孔径分布曲线。

(2)核磁共振评价孔隙结构

核磁共振资料评价储层孔隙结构有其独特的优势；核磁共振评价常规砂岩或碳酸盐岩储层孔隙结构的方法原理如下：

由核磁共振弛豫机制可知，观测到的横向弛豫时间T2可以表达为

式中：T2B为流体的体积(自由)弛豫时间，ms；D为扩散系数，μm²/ms；G为磁场梯度，gauss/cm；TE为回波间隔，ms；r为孔隙半径，um；ρ为岩石的横向表面弛豫强度，μm/s，受孔隙表面润湿性的影响，即与孔隙类型有关。Fs为孔隙形状因子，对于球状孔隙而言，Fs＝3；而对于柱状管道而言，Fs＝2。

对于扩散弛豫项(等式右边第三项)，当采用较小回波间隔(TE＝0.06ms)以及均匀磁场观测时，则无论是饱和水还是饱和油条件，扩散弛豫项可以忽略。上式变为：

通常情况，流体体积弛豫T2B要比T2弛豫时间大得多(T2B>>T2)。因此，式1中等号右边第一项体积弛豫部分可以忽略，即得到：

r＝ρF_s×T₂ (4)

r＝C×T2 (5)

式中：C＝ρFs。核磁评价储层孔径r的关键在于准确确定C、或者确定式(5)的关系式；

目前，利用核磁共振表征储层微观孔隙结构的方法主要包括三类：线性函数刻度法、J函数与SDR模型结合法、分类分段幂函数法。何雨丹等人实践证明，线性函数刻度法构建的毛管压力曲线与实验毛管压力曲线在小孔喉部分误差较大，效果不理想；分类分段幂函数法克服了线性函数刻度法在小孔喉部分效果不理想的缺点；但是，该方法需要已知储层的孔隙度、渗透率对储层进行分类后才能构建毛管压力曲线；由于页岩气储层物性较差，孔隙度与渗透率的计算困难，与分类分段幂函数法相似，J函数与SDR模型结合法，未能解决J函数分类标准的确定问题，使得该法的运用也受到限制。然而上述方法均是针对砂岩或碳酸盐等常规储层，对页岩气储层微观孔隙结构核磁表征的研究较少。