[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

说明书

本发明公开了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。该方法包括以下步骤：对待测页岩岩心进行核磁共振扫描，获得岩心T₂谱；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；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；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。

技术领域

本发明涉及石油勘探技术领域，具体涉及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。

背景技术

作为非常规天然气的一种，我国页岩气储量极其丰富，发展潜力巨大。页岩孔隙度是页岩储集空间及含气量最主要的控制因素，由于页岩具有大量的微孔和中孔，常规的测定方法难以测到全部孔隙空间。氦孔法利用气体状态方程测试的是有效孔隙度，且由于氦气分子与甲烷分子大小不同，因此测试的孔隙度与实验的甲烷孔隙度有偏差，而饱和液体法对页岩孔隙度的测试结果误差更大，一是液体难以注入，二是液体高压注入破坏了原有的孔隙结构，影响孔隙体积的测量结果。由于页岩的吸附作用，气体以吸附态和游离态的形式赋存在页岩孔隙中，吸附气占据的吸附相体积会占据一部分页岩孔隙体积，给含气量计算和储量评估产生很大影响，常规的孔隙度测试无法直接测定吸附空间体积。

核磁共振(NMR)技术是一种非入侵监测技术，具备适用性强、测试速度快、对样品无损害等优势，能够定量评价岩石中氢核¹H含量分布，现已被广泛应用于油气研究领域。由于甲烷气本身含有氢核¹H，因此以甲烷气为实验流体，利用核磁共振检测页岩饱和甲烷后中氢原子核(¹H)在磁场中的响应，通过弛豫时间区分不同状态的页岩气，定量表征页岩吸附气的吸附空间体积和游离空间体积，可以获取页岩的总孔隙体积。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种利用甲烷气测定页岩孔隙体积的核磁共振方法。

本发明的第二个目的在于提供一种实现以上利用甲烷气测定页岩孔隙体积的核磁共振方法的装置。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一方面提供一种利用甲烷气测定页岩孔隙体积的核磁共振方法，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谱以消除岩心样品本身产生的误差，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。

根据本发明的方法，优选地，所述核磁共振信号量与页岩样品中含气量的关系通过核磁共振定标实验获取，包括以下步骤：

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m_气(mL)；