[发明专利]一种采用低场核磁共振评价煤的动态水锁效应的方法与装置

权利要求书

1.一种采用低场核磁共振评价煤的动态水锁效应的方法，其特征在于：使用非稳态相对渗透率计算方法，即JBN方法，通过联立JBN方程，启动压力梯度公式与达西定律建立了动态水锁评价模型；首先对饱和水煤岩岩心在室温与加围压状态下进行核磁驱替实验，通过核磁T₂谱图的变化实时监测产水量，进而得出气驱水过程的气水相对渗透率曲线；然后对于驱替实验数据利用不含启动压力梯度的达西定律计算出不考虑水锁启动压力梯度的气体渗透率；通过建立的动态水锁评价模型，可由实验所得气体渗透率与计算所得气体渗透率计算出水锁启动压力梯度；按照同样计算过程，最终得到对应不同含水饱和度的一系列水锁启动压力梯度数值；

该方法包括如下步骤：

一、制样及装样

①钻取柱状煤岩岩心，称重，放入干燥箱中干燥至恒重；

②将岩心抽真空n1小时，再加压p1 MPa饱和水n2小时后，装入无磁的岩心夹持器中，其中：3≤n1≤12，5≤p1≤15，24≤n2≤72；

③将岩心夹持器缓慢放入核磁共振测量腔中，准备进行核磁相对渗透率测定；

二、准备实验

①对装入岩心的岩心夹持器施加围压p2 MPa来模拟地层条件，同时防止气体窜流，其中：1≤p2≤5；

②连接气路，检查装置气密性，使得气体可以满足在不同的驱替压差下恒压注入；

③将出口端与大气连通，调节进口压力，使得驱替压差从大气压力逐级升高，每次升高p3 MPa，选取一个气体恰好能将岩心中的水驱动的压差为实验压差，其中：0.01≤p3≤0.1；

三、选取低场核磁共振仪测量参数并设定环境温度

选用CPMG，即Carr-Purcell-Meiboom-Gill测量序列；测量具体参数包括：回波时间TE毫秒，等待时间TW秒，叠加次数SCANS次，回波数NECH；设定测试环境温度在T℃之间任意值，并保持恒温，其中：0.1≤TE≤1，1≤TW≤10，0.01≤SCANS≤0.1，10000≤NECH≤20000，18≤T≤38；

四、核磁驱替实验

①驱替过程中产水量的获取

按照选定的驱替压差连续注入气体，从高精度压力表与流量计中读取岩心入口端与出口端的压力与流量示数；驱替过程中每隔n3分钟进行一次核磁共振T₂谱的记录，可以得到一系列逐渐变小的水的T₂谱图；获取各个时刻T₂谱振幅的变化后，根据公式可以得到任一时刻的产水量，其中：3≤n3≤30；

V_w(t)＝AI(T₀-T_t)

式中AI为振幅指数，即通过标定得到的单位振幅的核磁信号对应的水的质量；T₀为岩心饱和水状态下的T₂谱振幅；T_t为驱替过程中岩心的T₂谱振幅；

②气水相对渗透率曲线测定

随着气体以恒定压差注入，饱和岩心中的水会被逐渐驱替出来，得到逐渐增大的产气量与逐渐减小的产水量，利用JBN公式计算出口端的气相相对渗透率与水相相对渗透率，和出口端的含气饱和度；当实验进行到n4小时，或两次T₂谱图之间不再变化时停止测试，其中：1≤n4≤6；

③实验所得与计算所得的两种气体渗透率的获取

本方法的关键步骤就是两种气体渗透率的获取，根据第②步操作，已经得到驱替过程的气相相对渗透率，再乘以岩心绝对渗透率即为实验所得的气体渗透率，即为有效渗透率；根据达西定理可以计算出不含水锁启动压力梯度的气体渗透率；

④动态水锁启动压力梯度的计算

在得到实验气体渗透率与计算气体渗透率后，根据建立的动态水锁效应评价模型，计算出水锁启动压力，再以水锁启动压力除以岩心长度即可得到水锁启动压力梯度；

对于同一次驱替实验，利用实验测得的气体渗透率k_g(S_w)和计算得到的气体渗透率k_g^*(S_w)这二者，表示出水锁启动压力梯度，即

2.根据权利要求1所述的一种采用低场核磁共振评价煤的动态水锁效应的方法，其特征在于：步骤一中所述煤岩岩心直径应不小于25mm，长度不小于50mm，可以避免由于岩心过小造成的非均质性，从而降低测试误差。