[发明专利]一种利用甲烷气测定页岩孔隙体积的核磁共振方法及装置

权利要求书

1.一种利用甲烷气测定页岩孔隙体积的核磁共振方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100、对待测页岩岩心进行核磁共振扫描，获得岩心T₂谱；

S200、向所述待测页岩岩心中注入预定压力的甲烷气体，并同时进行核磁共振的持续扫描，扣除所述岩心T₂谱，得到饱和过程中不同饱和时间的T₂谱；

所述饱和过程中不同饱和时间的T₂谱均包括两个信号峰，其中左峰面积为吸附气信号量，右峰面积为游离气信号量；

S300、根据核磁共振信号量与页岩样品中含气量的关系计算得到吸附相气量和游离相气量；

S400、根据所述吸附相气量和游离相气量分别计算出页岩吸附空间体积和游离空间体积；两者之和即为页岩总孔隙体积。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述核磁共振信号量与页岩样品中含气量的关系通过以下步骤获得：

S10、向模拟岩心中注入不同压力的甲烷气体，同时对模拟岩心进行核磁共振的持续扫描，获得不同压力下的T₂谱；

S20、利用理想气体状态方程PV＝ZnRT，计算不同压力下的甲烷进气量；

S30、根据不同压力下的甲烷进气量和T₂谱，拟合建立核磁共振信号量与进气量之间的关系，即为核磁共振信号量与页岩样品中含气量的关系。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述模拟岩心与待测页岩岩心外观尺寸相同，但不产生核磁信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述核磁共振信号量与页岩样品中含气量的关系为：

m_含气量＝0.1164×T_2信号量+1.535

其中，m_含气量为页岩样品中含气量，单位mL；T_2信号量为核磁共振信号量，无量纲。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定压力为15MPa-50MPa。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述左峰分布在0.1ms-1ms；所述右峰分布在1ms–100ms；以双峰中间的最低点作为界限。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S400中所述页岩的吸附空间体积为：

式中：V_吸附为吸附空间体积，mL；Va为吸附相气量，mL；ρa为甲烷的吸附相密度，372kg/m³；M为甲烷摩尔分子质量，16g/mol；22.4是标准状态下每摩尔气体的体积，单位L/mol；

所述页岩的游离空间体积为：

式中：V_游离为游离空间体积，mL；V_b为游离相气量，mL；Zi为实验压力P_i下压缩因子；P_i为实验压力，Pa；P_sc为标准状况压力，101.325Pa；T为实验温度，K；T_sc为标准状况温度，273.15K；M为甲烷摩尔分子质量，16g/mol。

8.一种实现权利要求1-7任一项所述方法的装置，其特征在于，该装置包括：

核磁共振设备；

高温高压岩心夹持器，位于所述核磁共振设备的磁体均匀区内，包括有样品缸；

气源单元，所述气源单元的出口与所述高温高压岩心夹持器的驱替入口连接；

围压单元，所述围压单元的出口与所述高温高压岩心夹持器的围压入口连接；以及

数据采集与分析单元，与所述核磁共振设备信号连接。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述核磁共振设备为核磁共振全直径岩心分析仪；

所述高温高压岩心夹持器设置有核磁共振探头，所述核磁共振探头的信号发射与接收端与所述核磁共振全直径岩心分析仪信号连接。