核磁共振冻融法表征非常规油气储层孔隙的适用性

核磁共振冻融法是当前非常规油气储层孔隙分布研究的一个热点技术,但因这类孔隙分布与成因复杂,使得该方法的适用性和准确性仍不很确定,是领域研究的难点。为加深对此的认识,采用核磁共振冻融法,结合相对传统的压汞法、氮气吸附法以及核磁共振T2法,分别对页岩、煤、致密砂岩3类端元非常规储层样品进行了孔径分布特征测试对比研究。结果表明,核磁共振冻融法在表征非常规储层纳米孔隙分布特征方面具有很好的适用性和准确性,但样品和实验条件也在一定程度上影响着测试精度,如制样大小、探针液体的KGibbs-Thomson(KGT)、冻融损伤以及金属矿物(黄铁矿)的含量等。因此实际分析中需根据研究对象选择合适颗粒大小的样品进行测定,需首先计算得出适合待测样品的KGT,需要探索新的探针液体,而因大多数非常规储层样品中的黄铁矿含量较低(<10%),所以测试结果仍能够比较完整定量地刻画孔隙。核磁共振冻融法对于表征非常规储层孔隙很有潜力,其适用性和准确性还需进一步探索。

基于核磁共振技术的页岩孔隙结构定量表征

以川东南地区龙马溪组页岩为例,开展常规核磁共振(NMR)及核磁共振冻融(NMRC)实验,对页岩储层孔隙结构进行表征。研究表明:(1)页岩发育有机质孔、粒内孔、粒间孔及微裂缝等4种孔隙类型;孔隙的孔径分布范围广,主要集中在1~100 nm之间,储集空间以中孔为主,所占比例为76.2%,其次为宏孔,占比21.9%,微孔的贡献最小,仅占2.0%。(2)核磁共振冻融法揭示的孔径分布特征更加准确,尤其对2~100 nm范围的孔隙孔径刻画更加精细,对非均质性强的页岩储层孔隙表征更有优势。(3)核磁共振技术表征储层孔径分布时会受多种因素的影响,例如层理的发育程度、饱和流体的性质会对常规核磁共振实验产生影响,进而影响孔径分布表征结果;核磁共振冻融法孔径分布的表征受到探针液体KGT取值、实验样品制样大小的影响,需要合理标定探针液体KGT值以及选取合适的样品大小才能获得可靠的实验表征结果。

基于核磁共振法的页岩纳米孔隙结构特征研究

选取威远海相页岩(1~#)、焦石坝海相页岩(2~#)、瑶曲凝灰岩(4~#)及瑶曲陆相页岩(5~#和6~#),采用场发射扫描电镜(FE-SEM)与低场核磁共振(NMR),研究中国海相页岩和陆相页岩之间的孔隙结构特征的差异化特征。核磁共振冻融法(NMRC)可以精细探测页岩的纳米范围的孔隙结构。该方法可以拓展到结合核磁共振弛豫分析进行微观测量,详细探测不同孔径尺度下页岩的孔隙结构。测试温度梯度变化越小,孔隙分布测量的结果越精细。测试结果表明,从样品5~#,2~#,6~#,1~#至样品4~#的孔隙率逐个减小。NMRC,LFNMR,压汞法(MIP),气体吸附法(GA)在它们各自的有效测量范围内,孔径分布表现出良好的一致性。因此,将NMRC,LFNMR与GA和MIP等方法组合,可以更准确地评估储层页岩的孔隙结构。研究结果表明,陆相页岩(5~#瑶曲页岩)的纳米孔隙更发育,与海相页岩相比也许具有更高的商业开发价值。