實驗準備:兩種不同尺寸規格的玻璃珠,小玻璃珠直徑為um級,大玻璃珠直徑為mm級;自來水;五水硫酸銅。實驗儀器:巖心核磁共振成像分析儀,頻率約22MHz,探頭線圈直徑15mm,實驗溫度控制在31.99-32.00℃; 孔隙度、滲透率測定運用核磁共振巖心分析測量軟件;
使用核磁共振成像軟件,選全用自旋回波序列,完成T2加權像;
孔隙度測定由于大小兩類玻璃珠形成的孔隙大小不同,飽水后(孔隙完全被水充滿)孔隙內水的弛豫時間差別較大,定標時分別用純水做大玻璃珠定標線,用飽水后的小玻璃珠做小玻璃珠的定標線。定標數據如下:
在干燥玻璃珠內不斷滴入水,直至飽水。取滴水過程的三個時間點(暫態)做孔隙度測定,飽和度=(暫態孔隙度/飽水孔隙度)*(暫態總體積/飽水總體積)。滲透率計算按SDR模型,設模型參數a=1。測試結果如下:
飽和度計算是在孔隙度的基礎之上的,所以其準確度與孔隙度的準確度密切相關。滲透率隨著水量增加而增加,且在同級別飽和度下,大玻璃珠內滲透率大于小玻璃珠。核磁共振成像小玻璃珠成像
左:飽水時,飽和度=100%;右:飽和度=14.31%
左圖的圖像上方較亮部分為水溶液,下方偏暗色區域為飽水的小玻璃珠。右圖的圖像中為非飽水樣品。由圖像可知在樣品內部水分分布并不均勻。大玻璃珠成像
左、右為同一只樣品。得到左側圖像后將樣品攪動后再采集右側圖像,以觀察變化。
當孔隙內的液體為水且磁場梯度近似為零時,多孔介質體系中T2只與孔隙結構有關,在已知T2分布的情況下,即可根據設定模型求出孔隙分布情況。
左:大玻璃珠孔隙分布,飽和度分別為1:32.35%;2:71.13%,3:94.08%;4:100%。右:小玻璃珠孔隙分布,飽和度分別為1:19.25%;2:40.57%,3:60.26%;4:100%。圖中橫坐標為T2,縱坐標為信號強度。對于同一幅T2分布圖,各個峰面積比總面積代表對應孔隙所占比例。
大、小玻璃珠隨著飽和度的升高,信號強度逐漸增強,各個峰之間的比例關系較為固定,說明孔隙分布受飽和度影響較小。
目前,核磁共振已經成為石油勘探的有力工具,它能夠準確的分析巖心孔隙結構,提供孔隙度、孔隙分布、滲透率、束縛流體飽和度、自由流體飽和度等較為全面的孔隙結構相關信息。其次,核磁共振也是目前能夠準確分析孔隙內流體性質和狀態的有力工具,與常規的中子、密度和聲波測量方法相比,核磁共振方法可以提供以下三種常規方法無法得到的巖層信息:(1) 關于孔隙中流體數量的信息;
(2) 關于流體特性的信息;
?。?) 關于含流體孔隙尺寸的信息。
低場核磁研究的內容主要是物質的弛豫特性,即物質核磁信號的衰減快慢。通常,我們用弛豫時間來表示物質弛豫的快慢,弛豫時間越短,物質核磁信號衰減的越快。
巖心是較為典型的多孔介質,在巖心內往往會發生以下三種弛豫現象:
1、體弛豫
體弛豫(bulk relaxation),是指多孔介質孔隙內液體固有的弛豫機制,這與大多數液體體系的弛豫機制相同,其弛豫的快慢由液體的物理屬性(如粘度、物質結構等)決定,其與孔隙本身無關,通常發生在孔隙尺寸在50nm以上的大孔隙或巖心裂縫處。
2、表面弛豫
表面弛豫(surface relaxation),是與多孔介質孔隙大小相關的弛豫機制,該弛豫發生在液體與固體的接觸面,其弛豫的快慢由孔隙大小來決定,孔隙越小,弛豫的速度越快,通常發生在尺寸在2nm‐50nm之間的孔隙內部。
3、擴散弛豫
, 擴散弛豫(diffusion relaxation),是受孔隙內液體本身自擴散影響的弛豫機制,擴散只會影響體系的橫向弛豫時間而不會影響體系的縱向弛豫,因此,只存在橫向擴散弛豫。
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