[发明专利]一种利用低场核磁共振精确测定页岩孔隙度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种探测开采领域的岩层物理性质的测量方法，尤其涉及一种利用低场核磁共振精确测定页岩孔隙度的方法。

背景技术

孔隙度反映了介质孔隙可容纳流体的能力，页岩孔隙度是页岩储层物性研究的重要参数之一，是油气储层评价、储量计算的基本物性参数。随着页岩油气在全球能源领域的迅速发展，精确测量页岩孔隙度，对页岩油气的勘探开发具有重要意义。然而，常规孔隙度测试大多采用氦气孔隙度仪，尽管可信度高，但测试过程繁琐等缺点难以实现在勘探现场的应用。利用低场核磁共振技术测量岩心孔隙度的方法具有快速、无损的优点，逐渐成为了实验探索的热点领域。

利用低场核磁共振技术测量岩心孔隙度的方法具有快速、无损的优点，逐渐成为了实验探索的热点领域。该技术直接利用核磁信号量计算岩石孔隙度，克服了常规氦气孔隙度测试速度慢、效率低、损害样品的缺点，在录井现场有望利用便携式的低场核磁共振仪器及时获得页岩储层的物性参数。低场核磁共振仪器参数的合理选择是结果正确的必然前提，岩性不同，核磁共振测量的实验参数不同。页岩低场核磁共振孔隙度的测量参数主要包括回波时间(TE)和等待时间(TW)。回波时间是两次重定向脉冲的间隔时间，对页岩孔隙度测量结果准确性影响较大，一般来说，过大的回波时间会使得饱和水页岩岩心中短弛豫流体的信号丢失，导致测量孔隙度结果偏低；等待时间是指在下一次脉冲信号进行之前氢离子恢复极化的时间，一般来说，等待时间越长，氢核极化越完全，测量的孔隙度越准确。

然而，当前利用低场核磁共振技术测量页岩孔隙度采用的回波时间与等待时间并没有统一标准，多数测量结果还是基于常规储层测量参数，即回波时间0.6ms，等待时间5s，这就导致利用常规核磁共振参数得到的孔隙度并非页岩孔隙度真实值，实际测试中，不同的回波时间与等待时间条件下测量得到的页岩核磁孔隙度不仅差别较大，而且与氦气孔隙度的对比性亦较差。因此，确定仪器的测试条件，设置合理参数是精确测量页岩孔隙度需要解决的首要问题，也是将本发明进行页岩储层物性分析测定方法的创新关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用低场核磁共振精确测定页岩孔隙度的方法，该方法解决了如何合理设置低场核磁共振仪器的测量参数，能精确测量页岩孔隙度。

本发明基于以下原理：

对饱和水样品，首先进行不同回波时间与等待时间下的核磁孔隙度测量，然后进行氦气孔隙度测量，综合对比分析两套孔隙度结果，优选出样品测试的最佳回波时间与等待时间，方便后续样品的准确测试。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：

一种利用低场核磁共振精确测定页岩孔隙度的方法，包括以下步骤：

不同回波时间与等待时间下，通过低场核磁共振仪探测样品中水的H原子核，采集样品中水核磁信号的Carr-Purcell-Meiboom-Gill自旋回波串，简称CPMG自旋回波串；

通过对核磁共振自旋回波串采用多指数反演的方法得到初始信号幅度，再利用初始信号幅度与样品中水的含量成正比的关系，求得样品的孔隙体积；取所述孔隙体积与样品体积之比，即为样品的核磁孔隙度；

进行氦气孔隙度测量；

综合对比分析核磁共振与氦气测定方法测得的孔隙度结果，优选出样品准确测试的最佳回波时间与等待时间。

所述步骤进一步包括：

1)制作标样，建立标线方程：制作标样，建立标线方程：将适量CuSO₄·5H₂O充分溶解于适量蒸馏水中，使CuSO₄溶液横向弛豫时间(T₂)处于10～100ms之间，上述少量CuSO₄·5H₂O和适量蒸馏水之间的加量以保证CuSO₄溶液弛豫时间(T₂)处于10～100ms之间即可；取一定质量间隔的CuSO₄溶液至标准样品瓶内；将标准样品置于多组不同回波时间和等待时间下的核磁共振仪器样品槽内，测量标准样品的横向弛豫谱(T₂谱)；拟合标准样品中水的体积与标准样品T₂谱积分面积，得到标线方程；

2)饱和水页岩样品的制备：钻取多个设定直径的柱状页岩样品，测量柱状页岩样品的尺寸；将所述页岩样品在真空度≤-0.095MPa的压力下干抽1.5-2.5小时，优选2小时；然后将其浸泡于蒸馏水中40-55小时，优选48小时，使页岩样品饱和水；