一种利用低场核磁共振设备测试岩石裂缝孔隙度的方法与流程

本发明涉及石油天然气勘探开发技术领域，具体涉及一种利用低场核磁共振设备测试岩石裂缝孔隙度的方法。

背景技术：

我国深层、超深层油气资源丰富，随着油气勘探开发技术进步，目前我国新发现、新开发的油气资源超过一半都埋藏于深层、超深层储层。深层、超深层储层的基质部分孔隙度和渗透率都非常低，难以形成有效的储集空间和油气渗流通道，绝大部分油气是储存在成岩后期产生的溶洞和裂缝中，裂缝既是重要的储集空间，更是主要的油气渗流通道。准确测定裂缝孔隙度对于合理评估储层油气资源量、制定开发方案、优选改造措施、确定改造位置具有重要意义。

目前，测试裂缝孔隙度的方法主要分为以下四类：

(1)肉眼观察描述：采集野外露头或井下岩心，肉眼观察裂缝发育长度和宽度，计算裂缝孔隙度。此方法得到的观察结果受到观察人员的经验、观察选取的样本影响，且工作量大，观察结果仅能反映面积意义上的孔隙度。

(2)地球物理探测：利用成像测井、深浅双侧向测井、声波测井等资料分析裂缝发育情况，并建立相应模型计算裂缝孔隙度，如sibbita.m.(1985)、李善军(1996)、董国良(2012)、李文彬(2012)、刘红岐(2012)、李伟(2019)。由于不同模型均建立在大量假设条件基础上，如井壁光滑、探测器与井壁紧密接触等，与井下实际情况差别较大。所以计算得到的裂缝孔隙度仅是相对值，还需要通过实测数据进行标定。

(3)实验室分析测试：高精度电子显微镜观测受样品点和观察视野等影响，无法定量计算裂缝孔隙度；恒速压汞法、氦气法均针对孔隙体积测试而开发，其测试原理不适用于裂缝；ct扫描技术可获取孔隙、裂缝在岩样内部的空间分布，但孔隙度计算精度严重受到设备分辨率的制约。

(4)地质统计分析：王玉满(2014，2015)将岩石储集空间分为基质孔隙和裂缝两部分，建立由基质孔隙度解释模型和裂缝孔隙度组成的双重介质孔隙度解释模型；根据基质孔隙度解释模型，采用裂缝不发育层段的实测结果进行刻度计算，得到模型计算关键参数——不同基质部分单位质量孔隙体积，推广计算不同层段基质孔隙度与基质孔隙体积；利用总孔隙体积减去基质孔隙体积，得到裂缝孔隙体积与裂缝孔隙度。将裂缝不发育层段的关键参数套用到裂缝发育层段进行计算，容易带来较大误差。

上述四类方法均存在各自的局限与不足，迫切需要采用新方法测试裂缝孔隙度。近年来，越来越多的学者采用低场核磁共振技术测试岩石孔隙结构，先将岩样充分饱和水，利用低场核磁共振技术测试岩样内部水中h¹的核磁信号量和t2分布，计算岩样内部含水质量，进而计算岩样孔隙度。该方法具有测试准确、快速、对岩样形状要求简单、岩样可重复利用等优点，但在测试表面具有较大孔隙或含裂缝的岩样时，由于岩样表面大孔隙或裂缝中的水容易流出，导致孔隙度测试结果偏小。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种利用低场核磁共振设备测试岩石裂缝孔隙度的方法，该方法将不含h¹的夹持器与低场核磁共振设备联用，驱替水进入裂缝性岩石内部，使裂缝内完全饱和水，测试其核磁信号量，计算总的含水质量，扣除夹持器入口管线、出口管线中水的质量，即可计算岩样裂缝内含水质量和裂缝孔隙度。

本发明采用下述的技术方案：

一种利用低场核磁共振设备测试岩石裂缝孔隙度的方法，包括以下步骤：

s1、将圆柱体状目标裂缝岩样抽风烘干至恒重，测量岩样的长度l，直径d，并计算岩样外表体积v；

s2、利用低场核磁共振设备，对核磁信号定标样进行测试，建立核磁信号量与含水质量之间的定标关系式；

s3、将岩样放入岩心夹持器中，加载岩心夹持器的围压并维持压力恒定，向岩样驱入超纯水，使超纯水驱通整个岩样，岩样裂缝部分完全饱和超纯水；利用低场核磁共振设备测试含岩样的岩心夹持器内部核磁信号；

s4、根据步骤s2中的定标关系式，计算含岩样时岩心夹持器内部所含水质量w1；

s5、制作与目标岩样长度、直径相同的圆柱体试件，并沿试件轴向方向钻一圆形通孔；

s6、将试件放入岩心夹持器中，采用步骤s3、s4相同的方法计算得到含试件时岩心夹持器内部所含水质量w2；

s7、根据通孔的直径与长度，计算试件内通孔中的含水质量w3；

s8、用含试件时岩心夹持器内部所含水质量w2减去试件内部通孔所含水质量w3，得到岩心夹持器入口管线、出口管线中所含水质量w4；用含岩样时岩心夹持器内部所含水质量w1减去岩心夹持器入口管线、出口管线中所含水质量w4，得到岩样裂缝所含水质量w5，并计算得到岩样裂缝所含水体积vw，从而用岩样裂缝所含水体积vw除以岩样外表体积v，计算得到岩样裂缝孔隙度。

优选的，所述岩心夹持器为不含h¹的聚四氟乙烯材料制成。

优选的，所述核磁信号量与含水质量之间的定标关系式为：

y＝3148.4x+176.71

式中，x为含水质量，g；y为核磁信号量，无量纲。

优选的，步骤s3中，所述加载的岩心夹持器的围压为2mpa。

优选的，所述试件由聚四氟乙烯材料制成，通孔的直径为4.8mm。

本发明的有益效果是：

1、本发明让水充满裂缝部分，通过测试水的体积来反映岩样裂缝部分体积，水可容易进入裂缝部分并充满，因此可准确测试岩石裂缝孔隙度；

2、增大岩样驱替过程的围压，可使岩样基质部分也充分饱和水，从而根据核磁共振测试结果计算岩样总孔隙度，减去裂缝孔隙度后，即可得到岩样基质部分孔隙度；

3、本发明测试过程对岩样无损害，保证测试结果的统一性和可对比性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1为本发明试件的结构示意图；

图2为本发明低场核磁共振测试区域实际测试结果示意图；

图3为本发明定标曲线图；

图4为本发明含裂缝性岩样的岩心夹持器核磁共振t2谱测试结果示意图；

图5为本发明含试件的岩心夹持器核磁共振t2谱测试结果示意图；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1至图5所示，一种利用低场核磁共振设备测试岩石裂缝孔隙度的方法，包括以下步骤：

s1、将圆柱状的目标裂缝性岩样清洗干净，抽风烘干至质量恒定，测量岩样长度为6.00cm、两端端面直径均为2.53cm，计算得到岩样外表体积为30.16cm²，所述岩样的外表体积为岩样烘干状态下的体积；

s2、采用低场核磁共振设备，对核磁信号定标样进行测试，建立核磁信号量与含水质量之间的定标关系式：

y＝3148.4x+176.71

式中，x为含水质量，g；y为核磁信号量，无量纲。

s3、将含有岩样的岩心夹持器放置在低场核磁共振设备中，所述岩心夹持器采用不含h¹的聚四氟乙烯材料制成，岩心夹持器的加载围压为2mpa并维持压力恒定，向岩心夹持器内驱入超纯水，使超纯水驱通整个岩样，岩样裂缝部分完全饱和超纯水；

s4、采用低场核磁共振设备，测试含岩样的岩心夹持器内部核磁信号为13538.03；

s5、根据步骤s2中的定标关系式，计算含岩样时岩心夹持器内部所含水质量为4.24g；

s6、使用聚四氟乙烯材料制作与岩样长度、直径相同的圆柱状试件，并沿试件的轴向方向钻一圆形通孔，所述通孔的直径为0.48cm；

s7、将含有试件的岩心夹持器放置在低场核磁共振设备中，岩心夹持器的加载围压2mpa并维持压力恒定，驱入超纯水，使超纯水驱通整个试件；

s8、利用低场核磁共振设备测试含试件的岩心夹持器内部核磁信号为6342.71；

s9、根据步骤s2中的定标关系式计算含试件时岩心夹持器内部所含水质量为1.96g；

s10、根据试件中通孔的直径与长度，计算试件内通孔所含水质量为1.09g；

s11、用含试件时岩心夹持器内部所含水质量减去试件内部贯穿孔所含水质量，得到岩心夹持器入口管线、出口管线中所含水质量为0.87g；

s12、用含岩样时岩心夹持器内部所含水质量减去岩心夹持器入口管线、出口管线中所含水质量，得到岩样裂缝所含水质量为3.37g，并计算得到岩样裂缝所含水体积为3.37cm³；

s13、用岩样裂缝所含水体积除以岩样外表体积，得到岩样裂缝孔隙度为11.18％。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。