三轴核磁共振测试仪器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种Ξ轴核磁共振(醒R)测试设备。该Ξ轴核磁共振测试设备能够评 估岩石物性和地质力学特性。
【背景技术】
[0002] 现有的石油勘探和生产环境注重通过提高原油采收率化OR)和在非常规油气储层 的安全开采方面的激烈竞争使储层产能最大化，运要求改进储层开发周期中的各个阶段。 从进行油气开采的开始阶段起，储量估值的精确度、最大可达采收率估值和生产率估值是 评估石油采收效果所应当解答的基本问题。在过去的大约Ξ十年中，为了解答运些问题，该 产业已经显著改进了方法。但是，对于世界上许多处于产能峰值的储层和前沿的非常规钻 井方法来说，改进数据准确性和交付时间W助于决策的需求已经日益重要。存在一种可W 适时地对储量估值、最大可达采收率和潜在开采率进行精确、低成本评估的需求。
[0003] 另外，在石油产业中，必须估算储油岩石和储层流体在地层溫度和压力条件下的 相互作用。在开采储层流体时，由于溫度、压力和其它参数的变化，因此溫度、压力、液相、流 体成分和岩石特性会持续变化。需要对运些变化进行建模，并且需要理解它们对储层开采 的影响。为此，需要采用合适的测试器材、测试设计和各种传感器技术，W生成能够预测储 层特性的从勘探到废弃的数据。此外，测试技术和测试器材必须足够先进，才能正确分析一 些非常规储层，如页岩气、致密砂岩气(TGS)、重油、渐青砂、水合物和衰竭的提高原油采收 率化OR)储层。任何非常规储层或E0財几理(如水、蒸汽、化学、热量和生物机理）的成功设计 和实施，都必须在一组正确的储层条件下进行研究，才能从E0R处理分析中得到所需结果。
[0004] 此外，对储层采集岩屯、和流体样本收集的测试数据必须具有一些属性，W模拟在 测井、试井和地震数据收集期间连续获取的一组更广泛的数据。目前可利用的核磁共振装 备缺乏在储层条件下产生数据的能力。
【发明内容】
[0005] -方面，本发明提供一种用于测试岩石物性并收集地质力学信息的Ξ轴核磁共振 设备。Ξ轴核磁共振设备包括Ξ轴装载框架，所述Ξ轴装载框架容纳:Ξ轴测压元件，所述 Ξ轴测压元件具有Ξ轴样本架W及围绕所述Ξ轴样本架的至少一个空腔；至少一个端盖， 所述端盖能够接触Ξ轴测压元件;至少一个电传感器;至少一个声传感器；W及核磁共振仪 器。
[0006] 另一方面，本发明提供一所述Ξ轴核磁共振设备的使用方法。该方法包括:从储层 中获取样本并将Ξ轴样本架装载到Ξ轴测压元件中，从而形成承载的Ξ轴测压元件。然后， 将承载的Ξ轴测压元件放置到与Ξ轴核磁共振设备的至少一个端盖接触的位置。然后，经 由至少一个端盖将流体流供应至包围Ξ轴样本架的至少一个空腔中来施加 Ξ轴压力。Ξ轴 压力可W包括W下任何压力的组合:径向压力、轴向压力、封闭压力和孔隙压力。然后，经由 至少一个端盖将控溫流体供应至包围Ξ轴样本架的至少一个空腔中，使控溫流体在Ξ轴样 本架周围循环，从而在分析期间保持Ξ轴样本架的溫度。然后，经由至少一个端盖将测试流 体供应至承载的Ξ轴样本架。使用核磁共振仪器进行样本的时变切片核磁共振扫描。此外， 使用至少一个电传感器进行样本的电分析，还使用至少一个声传感器进行样本的声学分 析。
【附图说明】
[0007] 图1是根据本发明的实施例的Ξ轴核磁共振设备。
【具体实施方式】
[0008] 虽然出于说明的目的而在下面描述中包括许多具体细节，但是本领域的普通技术 人员能够理解的是，W下细节的许多实例、修改和变型均落入本发明的范围和精神之内。因 此，不失一般性地并且对本发明不加 W限制地阐述本文所述的W及附图提供的本发明示例 性实施例。
[0009] 本发明一般设及受到的油气储层在具有孔隙压力的Ξ轴压力条件下的岩屯、分析、 流体分析、岩石物性分析和相态特征估算。本文所述的Ξ轴核磁共振设备同时对样本进行 多项测试，并且还整合收集到的与不同的样本特性有关的数据。该设备允许进行储层建模。 例如，在核磁共振测量期间收集声学(声波)数据时，该设备可W提供与样本机械应力随压 力变化W及随地岩层流体变化而变化有关的信息。该信息在储层开采的地震监测期间直接 使用，并且可W用于调整开采曲线的模拟模型。
[0010] -个方面，本发明提供用于测试岩石物性并收集地质力学信息的Ξ轴核磁共振设 备。Ξ轴核磁共振设备包括Ξ轴装载框架，所述Ξ轴装载框架容纳:Ξ轴测压元件，所述Ξ 轴测压元件具有Ξ轴样本架W及围绕Ξ轴样本架的至少一个空腔;至少一个端盖，所述端 盖能够接触Ξ轴测压元件;至少一个电传感器;至少一个声传感器；W及核磁共振仪器。
[0011] Ξ轴测压元件包括Ξ轴样本架。Ξ轴样本架可W用任何适合Ξ轴样本架的材料制 成。通常，Ξ轴样本架可W没有核磁共振信号，或者具有已知的核磁共振信号。在优选的实 施例中，Ξ轴样本架由TO民LON⑥（可从Solvay Plastics获得)制成。因为TO民LON⑩具 有非常高的压力和溫度等级并且对核磁共振来说是"隐形的"，所W优选使用TO民L0N⑥。 在一些实施例中，Ξ轴样本架的设计可W使Ξ轴样本架的外表面避免任何连接，从而为更 高的封闭压力提供更高的环向强度。Ξ轴样本架被设计成其外表面上没有任何用于流体或 电气连接的通孔。用于产生封闭压力和孔隙压力的流体经由Ξ轴测压元件上的至少一个端 盖供应至包围Ξ轴样本架的至少一个空腔中。在一些实施例中，存在两个端盖。运些端盖可 W是在同一 Ξ轴样本架中容纳不同长度样本的浮动端盖。该设计的另一个优点是减少了测 试容器的壁厚，从而允许使用更大直径的样本。在一些实施例中，Ξ轴样本架是圆筒形的。 在更进一步的实施例中，该圆筒的直径可W是从大约0.1英寸到大约4英寸。该圆筒的长度 可W是从大约0.1英寸到大约20.0英寸。通常，Ξ轴样本架能够承受与产生裂缝和/或施加 轴向应力有关的应力（即，在储层中存在的应力）。
[0012] Ξ轴装载框架用于容纳设备的各个部件。通常，Ξ轴装载框架可W没有核磁共振 信号，或者可W具有已知的核磁共振信号。在一些实施例中，Ξ轴装载框架由带有附加涂层 的铁制成，W增加其对核磁共振的惰性并应对测试期间可能会用到的腐蚀性化学物质、酸 和工业溶剂。运些化学物质包括：甲苯、甲醇、Ξ氯甲烧、二氧化碳(液体和/或气体）、甲烧、 水、二甲苯、盐酸和乙酸。在更进一步的实施例中，Ξ轴装载框架可W扩展W容纳较长的样 本。在一些实施例中，Ξ轴装载框架还容纳用来测量样本的静态力学性能的形变测量装置， 如线性可变差动变量器、应变仪和红外/声学位移系统。
[0013] Ξ轴测压元件可W提供轴向应力而与封闭压力和孔隙压力无关。Ξ轴测压元件连 接在累和压力计上，W便对装入Ξ轴样本架中的样本施加并监控轴向应力。Ξ轴测压元件 可W用来在样本中产生裂缝，W利用流体传输研究断裂力学。在一些实施例中，Ξ轴测压元 件由带有涂层的铁制成。
[0014] Ξ轴测压元件还包括至少一个端盖。在一些实施例中具有两个端盖。端盖具有允 许流体流过的孔隙线路。孔隙线路允许流体流入包围Ξ轴样本架的至少一个空腔并流入Ξ 轴样本架。可W使用注入、施加或者本领域技术人员已