[发明专利]一种地层压力条件下岩石纳米孔径分布测量装置与方法

说明书

本发明公开了一种地层压力条件下岩石纳米孔径分布测量装置与方法，装置包括岩心夹持器、加压系统、热量交换单元和核磁共振设备。本发明通过加压系统实现对真实地层压力条件的模拟，考虑地层压力对岩石的孔隙骨架的影响，利用核磁共振冷冻测孔法测量岩石样品的空间分布，克服了核磁共振T₂谱测孔法在孔隙测量时无法精确测量纳米级孔隙的缺点，具有测量准确性高、反映真实地层状况等特点，对深入认识真实地层压力下的储层孔隙结构、准确评估包括岩石气和致密油气在内的非常规能源资源量具有重要的现实意义。

技术领域

本发明涉及地层测量技术领域，具体为一种地层压力条件下岩石纳米孔径分布测量装置与方法。

背景技术

近年来，随着勘探与开发技术的提高与发展，非常规油气藏成为研究的热点和难点，包括致密油气、页岩气、煤层气在内的非常规能源显示出巨大的开发潜力，页岩、致密砂岩等低渗储层中发育大量的微米-纳米级孔隙，这些复杂的孔喉系统是岩石气赋存富集的主要空间；页岩储层水力压裂后，压裂液返排或向页岩基质中运移、扩散，致密砂岩储层的开发也伴随着源源不断的油气流体的流出，从而岩石骨架和孔隙结构在地层压力下发生变化，出现孔隙缩小、裂隙闭合等现象，导致渗透率下降、产量降低等问题，因此，研究包括致密砂岩、页岩层在内的低渗储层在地层压力下的微纳米孔隙结构显得尤为重要。核磁共振法是一种岩石孔隙结构表征的常用方法，该方法是在恒定磁场作用下施加某一特定频率的射频场，使具有自旋特性的原子核与射频场发生共振并产生能级跃迁，通过测定射频场结束后原子核从非平衡态恢复至平衡态的弛豫时间(主要是横向弛豫时间T₂)，对孔隙结构特征进行反演。由于页岩、致密砂岩等低渗的储集空间孔径较小，孔隙内能饱和的水量十分有限，造成核磁信号弱，信噪比低，难以准确测量和精确表征岩石孔隙结构，核磁共振冷冻测孔法的提出较好地解决了这一问题。核磁共振冷冻测孔法利用流体固、液态的核磁共振弛豫的差异，根据Gibbs-Thomson方程获得不同孔隙孔径和流体熔点之间的关系，通过由低温逐渐升温逐步记录温度和横向弛豫时间得到对应孔隙的孔径分布，从而表征孔隙结构。但是，现有的微纳米孔隙测试方法(包括核磁共振冷冻测孔法)，较少的配置有加压系统，难以考虑储层压力对于样品孔隙结构的影响，因此所得到的测试结果难以反映岩石样品在真实地层中的孔径分布。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地层压力条件下岩石纳米孔径分布测量装置与方法，解决了现有的岩石纳米孔径分布测量装置与方法难以反映真实地层中的孔径分布的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种地层压力条件下岩石纳米孔径分布测量装置，包括岩心夹持器，所述岩心夹持器包括无磁夹持器，所述无磁夹持器的内腔设置有岩心，所述岩心的表面套设有聚酰胺/聚乙烯复合膜，所述岩心的两侧均设置有堵头，所述堵头远离岩心的一侧与无磁夹持器的内壁连接，所述岩心夹持器放置于核磁共振仪磁体腔内，所述岩心夹持器的一侧连通有第一保温管线，所述第一保温管线远离岩心夹持器的一端连通有储液排气罐，所述储液排气罐顶部的连通有排气阀门，所述储液排气罐的左侧连通有第二保温管线，所述第二保温管线远离储液排气罐的一端连通有磁力循环泵，所述磁力循环泵的底部设置有低温恒温槽，所述低温恒温槽内腔的设置有热量散发槽，所述磁力循环泵的底部与热量散发槽连通，所述低温恒温槽内设有第二温度探头，所述岩心夹持器内设有第一温度探头，所述热量散发槽的顶部连通有第四保温管线，所述第四保温管线的表面连通有第三阀门，所述第四保温管线的一端与岩心夹持器连通，所述磁力循环泵的顶部连通有第三保温管线，所述第三保温管线的一端连通有加压系统。

优选的，所述无磁夹持器的两侧均设置有不锈钢螺栓，所述不锈钢螺栓靠近堵头的一侧与堵头固定连接。

优选的，所述核磁共振仪包括射频单元，所述射频单元远离岩心夹持器的一侧固定连接有梯度成像单元，所述梯度成像单元远离射频单元的一侧固定连接有磁体单元。