CN108802087A - 一种基于低场核磁共振的岩石中天然气水合物生成效率的定量评价方法 - Google Patents

一种基于低场核磁共振的岩石中天然气水合物生成效率的定量评价方法 Download PDF

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刘建宇
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Abstract

本发明公开一种基于低场核磁共振的岩石中天然气水合物生成效率的定量评价方法，该方法充分应用低场核磁共振技术对岩石中含氢流体敏感、对含氢固体不敏感的优势，通过测量完全含水岩石及含天然气水合物岩石的横向弛豫信号，采用正则化反演算法将横向弛豫信号转换成T2谱，分别计算它们的T2谱面积，根据T2谱面积的变化差异来确定岩石中天然气水合物的生成效率。本发明可解决以往采用天然气水合物饱和度评价海底岩层中天然气水合物资源量精度低的缺陷，有效地提升了天然气水合物的探测效率，对天然气水合物资源量的定量评价和预测具有重要意义。

Description

一种基于低场核磁共振的岩石中天然气水合物生成效率的定 量评价方法
技术领域
本发明属于地球物理测井领域，具体地说是涉及一种基于低场核磁共振的岩石中天然气水合物生成效率的定量评价方法。
背景技术
天然气水合物作为一种清洁新能源，一直是工业界和学术界的研究热点，海底天然气水合物的有效探测和开发也是长期以来面临的难题。根据现场取心和测井数据，前人总结了许多关于含天然气水合物岩层的测井响应特征，对含天然气水合物的识别做出了有益的探索。然而，对于岩石中天然气水合物的生成效率，却鲜有报道。
低场核磁共振技术的兴起给能源勘探与开发提供了生机。由于核磁共振信号仅与地层岩石中含氢流体有关，与骨架无关，其能提供孔隙度、渗透率、孔隙结构、流体性质等储层特性，在复杂及非常规能源勘探中起着举足轻重的作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于低场核磁共振的岩石中天然气水合物生成效率的定量评价方法，以为天然气水合物的储量估算，勘探及开采方案的制定提供有效依据。
本发明所采用的技术解决方案是：
一种基于低场核磁共振的岩石中天然气水合物生成效率的定量评价方法，包括以下步骤：
(1)将岩石加工成柱塞样品，烘干后放入饱和仪，使柱塞样品孔隙完全饱和水；
(2)将岩心核磁共振仪的等待时间设为6秒，扫描次数设为256次，回波间隔设为0.2毫秒，测量完全含水柱塞样品的宏观磁化矢量衰减曲线，并反演成T2谱，采用累积法计算谱面积A1；
(3)将完全含水柱塞样品放入高压低温反应釜，冲入甲烷气，经过5-6天后，将含天然气水合物柱塞样品快速取出，并用试管密封，采用等待时间设为6秒，扫描次数设为256次，回波间隔设为0.2毫秒的岩心核磁共振仪，测量此时含天然气水合物柱塞样品的宏观磁化矢量衰减曲线，并反演成T2谱，采用累积法计算谱面积A2；
(4)根据谱面积计算得到柱塞样品中天然气水合物的生成效率，计算公式为XL＝100×(A1-A2)/A1。
优选的，所述柱塞样品的长度为4厘米，直径为2.54厘米。
优选的，所述岩心核磁共振仪的主频为2兆赫兹。
本发明的有益技术效果是：
本发明提出一种基于低场核磁共振的岩石中天然气水合物生成效率的定量评价方法，该方法可解决以往采用天然气水合物饱和度评价海底岩层中天然气水合物资源量精度低的缺陷，有效地提升了天然气水合物的探测效率，对天然气水合物资源量的定量评价和预测具有重要意义。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：
图1为本发明提供的一种基于低场核磁共振的岩石中天然气水合物生成效率的定量评价方法流程图；
图2为本发明实施例中某岩石在完全含水状态下测量并反演得到的核磁共振T2谱；
图3为本发明实施例中某岩石在高压低温反应釜中生成水合物5天后迅速取出，密封测量并反演得到的核磁共振T2谱；
图4为本发明实施例中共四块岩石的天然气水合物生成效率与岩石孔隙度关系图。
具体实施方式
由于岩石中天然气水合物的生成效率与天然气水合物的储量估算，勘探及开采方案的制定密切相关，因此，本发明建立一种与骨架等性质无关的含天然气水合物生成效率定量评价方法，以为天然气水合物的储量估算，勘探及开发方案制定，降低勘探成本等提供有效依据。
该方法通过测量完全含水岩石及天然气水合物生成后岩石的核磁共振横向弛豫曲线，将它们反演成T2谱，并求取T2谱的面积；对比岩石在不同状态下T2谱面积的差异，实现天然气水合物生成效率的定量评价。
一种基于低场核磁共振的岩石中天然气水合物生成效率的定量评价方法，具体包括以下步骤：
(1)将岩石加工成长度为4厘米、直径为2.54厘米的柱塞样品，烘干后放入饱和仪，使柱塞样品孔隙完全饱和水。
(2)将主频为2兆赫兹的岩心核磁共振仪的等待时间设为6秒，扫描次数设为256次，回波间隔设为0.2毫秒，测量完全含水柱塞样品的宏观磁化矢量衰减曲线，并反演成T2谱，采用累积法计算谱面积A1。
(3)将完全含水柱塞样品放入高压低温反应釜(温度为2摄氏度，压力为6兆帕)，冲入甲烷气，经过5天后，将含天然气水合物柱塞样品快速取出，并用试管密封，采用岩心核磁共振仪，测量此时含天然气水合物柱塞样品的宏观磁化矢量衰减曲线，并反演成T2谱，采用累积法计算谱面积A2；岩心核磁共振仪的主频为2兆赫兹，等待时间设为6秒，扫描次数设为256次，回波间隔设为0.2毫秒。
(4)根据谱面积计算得到柱塞样品中天然气水合物的生成效率，计算公式为XL＝100×(A1-A2)/A1；式中XL为柱塞样品中天然气水合物的生成效率值。
具体应用时，可直接根据井下测井数据，得到谱面积A2。可根据取芯后释放甲烷气并饱和水的岩样，通过岩心核磁共振仪测量得到谱面积A1；或者说通过其他测井数据如孔隙度等推算得到谱面积A1；当然也可通过其他探测设备或手段得到谱面积A1。进而计算得出岩石天然气水合物的生成效率值，以为天然气水合物的储量估算，勘探及开采方案的制定等提供有效依据。
上述方法不仅仅限于主频为2兆核磁的岩心核磁共振仪，对于其它主频也适用。
上述方法中所采用的参数也可进行适当调整。
下面结合附图对本发明的具体应用实例进行说明。
一种基于低场核磁共振的岩石中天然气水合物生成效率的定量评价方法，该方法充分应用低场核磁共振技术对岩石中含氢流体敏感、对含氢固体不敏感的优势，通过测量完全含水岩石及含天然气水合物岩石的横向弛豫信号，采用正则化反演算法将横向弛豫信号转换成T2谱，分别计算它们的T2谱面积，根据T2谱面积的变化差异来确定岩石中天然气水合物的生成效率。一般来说，完全含水岩石的T2谱面积大于含天然气水合物岩石的T2谱面积，且两者差异越大，天然气水合物的生成效率也越高。
图1是一种基于低场核磁共振的岩石中天然气水合物生成效率的定量评价方法的流程图，主要包括(1)岩石切割、烘干、饱和氯化钠溶液；(2)测量完全含水岩石的横向弛豫信号并反演成T2谱，(3)计算完全含水岩石的T2谱面积A1；(4)将完全含水岩石放入高压低温反应釜、在孔隙中生成天然气水合物；(5)将含天然气水合物岩石快速取出密封、测量横向弛豫信号并反演成T2谱；(6)计算含天然气水合物岩石的T2谱面积A2；(7)确定天然气水合物生成效率XL＝100*(A1-A2)/A1；这七个部分缺一不可，且顺序不可颠倒。
图2为本发明实施例中某岩石在完全含水状态下测量并反演得到的核磁共振T2谱。从图中可知，完全含水岩石的T2谱主峰分布在350毫秒左右，说明储集空间以大孔径为主。
图3为本发明实施例中某岩石在高压低温反应釜中生成水合物5天后迅速取出，密封测量并反演得到核磁共振T2谱。与图2对比可知，两者具有明显差别，T2主峰减小幅度较大，说明天然气水合物的生成效率较高。
图4为本发明实施例中共四块岩石的天然气水合物生成效率与岩石孔隙度关系图。从图中可知，天然气水合物生成效率与孔隙度基本呈正比关系，但在岩石孔隙度约为27％处有一拐点，当孔隙度大于27％时，天然气水合物生成效率随岩石孔隙度的变化关系变缓。

Claims (3)

1.一种基于低场核磁共振的岩石中天然气水合物生成效率的定量评价方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将岩石加工成柱塞样品，烘干后放入饱和仪，使柱塞样品孔隙完全饱和水；
(2)将岩心核磁共振仪的等待时间设为6秒，扫描次数设为256次，回波间隔设为0.2毫秒，测量完全含水柱塞样品的宏观磁化矢量衰减曲线，并反演成T2谱，采用累积法计算谱面积A1；
(3)将完全含水柱塞样品放入高压低温反应釜，冲入甲烷气，经过5-6天后，将含天然气水合物柱塞样品快速取出，并用试管密封，采用等待时间设为6秒，扫描次数设为256次，回波间隔设为0.2毫秒的岩心核磁共振仪，测量此时含天然气水合物柱塞样品的宏观磁化矢量衰减曲线，并反演成T2谱，采用累积法计算谱面积A2；
(4)根据谱面积计算得到柱塞样品中天然气水合物的生成效率，计算公式为XL＝100×(A1-A2)/A1。
2.根据权利要求1所述的一种基于低场核磁共振的岩石中天然气水合物生成效率的定量评价方法，其特征在于：所述柱塞样品的长度为4厘米，直径为2.54厘米。
3.根据权利要求1所述的一种基于低场核磁共振的岩石中天然气水合物生成效率的定量评价方法，其特征在于：所述岩心核磁共振仪的主频为2兆赫兹。
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