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低场核磁共振技术在页岩油研究中的应用

低场核磁共振技术在页岩油研究中的应用

低场核磁共振技术在页岩油储层特性评价、流体组分分析以及开发策略优化等方面发挥着重要作用。该技术通过测量岩石样品的横向弛豫时间（T2）分布，能够提供关于孔隙大小、孔隙连通性和流体赋存状态的详细信息，从而为页岩油的高效开发提供科学依据。未来，随着技术的不断进步，低场核磁共振技术有望在提高分辨率、多方法集成应用以及智能解释模型的开发等方面取得突破，进一步推动页岩油勘探开发技术的发展。

本文将从页岩油储层特性评价、流体组分分析、开发策略优化等几个关键方面展示低场核磁共振技术在页岩油研究中的应用案例。

一、页岩油储层特性评价

页岩油储层通常具有复杂的孔隙结构和低渗透率，传统的评价方法难以准确刻画其储集特性。低场核磁共振技术通过测量岩石样品的横向弛豫时间（T2）分布，能够提供关于孔隙大小、孔隙连通性和流体赋存状态的详细信息。

研究者们利用核磁共振测井和实验室核磁共振测试，结合分频处理和分流体核磁共振测井孔隙结构表征技术，精细表征了页岩油层中不同类型流体的分布。研究表明，大孔轻质组分占比、可动油孔隙度与水平井产能的相关性明显优于孔隙度、含油饱和度等传统参数。通过建立可动油量评价模型，研究者们能够定量表征流体赋存、孔径分布和可动油量，为页岩油甜点的精细评价提供了依据。

图1 .流体类型及温度对核磁共振T2谱的影响

图2 .核磁共振测井T2谱与实验室核磁共振测试T2谱的关系

图3 .孔喉半径与实验室核磁共振测试T2谱的转换关系

图4 . 核磁共振测井孔喉转换结果及高压压汞吼喉分布

图5 .不同水影响指数下含水率与可动油孔隙度的关系

二、流体组分分析

页岩油储层中的流体组分复杂，包括无机孔隙水、有机孔隙油、有机质等。准确分析这些流体组分的含量对于理解页岩油的赋存状态和可动性至关重要。低场核磁共振技术通过测量不同流体组分的T2分布，可以实现对流体组分的定量分析。

研究者们提出了一种基于连续小波变换与高斯分布函数结合的方法来计算页岩油各流体组分含量。通过聚焦离子束扫描电镜（FIB-SEM）实验获得的页岩多组分数字岩心，利用随机游走方法模拟核磁共振回波串，并反演得到无机孔隙水、有机孔隙油和有机质的核磁共振T2分布。研究结果表明，该方法的计算结果与基于随机游走方法模拟得到的各流体组分含量的绝对误差较低，验证了该方法的有效性。

图6 .基于随机游走方法模拟得到的页岩样品流体组分T2分布

图7 .小波空间的小波系数矩阵和谱峰识别得到的有效脊线

图8 . 基于连续小波变换与高斯分布函数的页岩油T2分布的分解结果

三、开发策略优化

低场核磁共振技术不仅在储层特性和流体组分分析中发挥重要作用，还为页岩油的开发策略优化提供了科学依据。通过模拟不同的开发条件，如注气压力、裂缝发育程度等，研究者们可以预测页岩油的采收率和开发效果。

研究者们通过低温氮气吸附解吸试验和超临界CO2岩心萃取试验，分析了裂缝及压力对超临界CO2萃取页岩油的影响机理。试验结果表明，裂缝能够增大CO2与基质中页岩油的接触面积，加快油气传质速度，提高基质动用深度，降低页岩油渗流阻力和孔隙动用下限。此外，CO2动用孔隙孔径下限随注入压力的增加而降低。这些研究成果为注CO2提高页岩油采收率提供了借鉴。