CN112067645B - 核磁共振弛豫时间与孔喉半径的转换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种核磁共振弛豫时间与孔喉半径的转换方法，涉及油气勘探开发技术领域，用于解决核磁共振弛豫时间转换为孔喉半径误差大的技术问题，该转换方法包括：获得岩心样品离心实验前的核磁共振T2谱图和在不同的离心实验后的核磁共振T2谱图，并根据离心实验前的核磁共振T2谱图和各离心实验后的核磁共振T2谱图计算弛豫时间截止值，得到多个弛豫时间截止值；根据不同的离心实验时的离心力值计算孔喉半径值，得到多个孔喉半径值；将多个弛豫时间截止值与对应的多个孔喉半径值拟合，通过对同一岩心样品测量，避免岩心样品差异产生的转换误差，将弛豫时间截止值直接与孔喉半径值拟合，进一步减小利用高压压汞法转换所带来的转换误差。
Description
技术领域
本发明涉及油气勘探开发技术领域，尤其涉及一种核磁共振弛豫时间与孔喉半径的转换方法。
背景技术
随着世界油气勘探开发领域从常规油气向非常规油气延伸，非常规油气的勘探和研究日益受到重视，致密储层中的油气资源如何开发成为研究的热点。致密储层的孔喉结构决定了油、气和水在致密储层中的分布特征，对致密储层的储集能力和渗流特性有比较重要的影响，同时，孔喉结构作为重要的储物物性，对致密储层的物理特性有重要的影响作用。因此，研究致密储层的孔喉结构对油气资源勘探与开发具有指导意义。
核磁共振实验是一种对样品无损的新兴的孔喉结构测试方法，不仅能提供样品的孔喉结构的物理性质信息，还能反应流体与孔喉结构之间的相互作用的特征，但是核磁共振实验得到的是T2谱图，常需要将T2谱图中的弛豫时间转换为孔喉半径来表征储层的孔喉结构。
核磁共振弛豫时间转换为孔喉半径可以通过将核磁共振实验的数据与高压压汞实验的数据进行插值而得到，例如，对岩心采用核磁共振实验测得核磁共振的横向弛豫时间与信号强度，并计算信号强度累积百分数；对另一岩心(平行样品)采用高压压汞实验测得孔喉半径与进汞饱和度得高压压汞曲线；以核磁共振横向弛豫时间某一时刻处的信号强度累积百分数为标准对高压压汞曲线进行插值，得到对应的孔喉半径；选取上一步插值得到的横向弛豫时间和孔喉半径的两端值进行分段拟合，得到横向弛豫时间与孔喉半径的关系。
上述转换方法第一方面需要平行取样两块岩心样品，然而岩心样品本身会存在差异，带来转换误差；第二方面，核磁共振实验的相态采用气-水两相，高压压汞实验的相态是汞-气两相，不同的相态也会转换误差；第三方面，高压压汞实验本身会遗漏大孔喉信息以及器检测到的最小孔喉信息受进汞压力控制(如200MPa的压力最大能识别36nm的孔隙)，因此以该实验为基础对核磁共振T2谱图转换为孔喉半径也会产生转换误差。
发明内容
鉴于上述问题，本发明实施例提供一种核磁共振弛豫时间与孔喉半径的转换方法，减小将核磁共振弛豫时间转换为孔喉半径的误差。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
本发明实施例的提供一种核磁共振弛豫时间与孔喉半径的转换方法，包括以下步骤：获得岩心样品离心实验前的核磁共振T2谱图，以及在不同的离心实验后的核磁共振T2谱图，并根据所述离心实验前的核磁共振T2谱图和各离心实验后的核磁共振T2谱图计算弛豫时间截止值，得到多个所述弛豫时间截止值；根据不同的所述离心实验时的离心力值计算孔喉半径值，得到多个所述孔喉半径值；将多个所述弛豫时间截止值与对应的多个所述孔喉半径值进行拟合，得到弛豫时间与孔喉半径的转换函数。
本发明实施例中的核磁共振的弛豫时间与孔喉半径的转换方法通过对同一岩心样品进行核磁共振实验和离心实验，根据离心实验前的核磁共振T2谱图和各离心实验后的核磁共振T2谱图计算弛豫时间截止值，得到多个弛豫时间截止值，避免岩心样品本身差异而产生的转化误差；并根据不同的离心实验时的离心力值直接计算孔喉出半径值，得到多个孔喉半径值；同时，将多个弛豫时间截止值与对应的孔喉半径进行拟合，得到弛豫时间截止值与孔喉半径的转换函数，该方法相较于高压压汞法转换，可以避免因相态不同、样品本身差异以及高压压汞法本身测量孔喉不准而带来转换误差，进一步减小转换误差。
如上所述的转换方法中，获得岩心样品离心实验前的核磁共振T2谱图，以及在不同的离心实验后的核磁共振T2谱图，并根据所述离心实验前的核磁共振T2谱图和各离心实验后的核磁共振T2谱图计算弛豫时间截止值，得到多个所述弛豫时间截止值的步骤包括：对所述岩心样品进行饱和水处理；对经饱和水处理后的所述岩心样品进行核磁共振实验，获得经饱和水处理后的岩心样品的核磁共振T2谱图；对岩心样品进行的离心实验，并对离心实验后的岩心样品进行核磁共振实验，获得岩心样品在离心实验后的核磁共振T2谱图；重复上述步骤，得到岩心样品的多次不同的离心实验后分别对应的核磁共振T2谱图；根据经饱和水处理后的岩心样品的核磁共振T2谱图和每次所述离心实验后的核磁共振T2谱图，计算每次所述离心实验后的所述弛豫时间截止值，得到多个所述弛豫时间截止值。
如上所述的转换方法中，根据经饱和水处理后的岩心样品的核磁共振T2谱图和每次所述离心实验后的核磁共振T2谱图，计算每次所述离心实验后的所述弛豫时间截止值，得到多个所述弛豫时间截止值的步骤包括：将经饱和水处理后的岩心样品的核磁共振T2谱图和每次所述离心实验后的核磁共振T2谱图转化为随弛豫时间变化的信号强度累计幅度曲线图；以离心实验后的所述信号强度累计幅度曲线图中信号强度累计幅度最大值为标准，对经饱和水处理后的岩心样品的信号强度累计幅度曲线图进行插值，得到弛豫时间截止值；重复上述步骤，计算每次所述离心实验后的所述弛豫时间截止值，得到多个所述弛豫时间截止值。
如上所述的转换方法中，对所述岩心样品饱和水处理的步骤包括：对所述岩心样品通过加压进行饱和水处理，当所述岩心样品的孔隙体积与进入所述岩心样品中的水的体积相等时，所述岩心样品饱和。
如上所述的转换方法中，进入所述岩心样品中的水的体积通过经饱和水处理前后的岩心样品的质量之差除以水的密度得到。
如上所述的转换方法中，所述岩心样品的孔隙体积为所述岩心样品的体积与气测孔隙度之积。
如上所述的转换方法中，所述转换方法还包括：对所述岩心样品进行磨平、洗油、烘干后，进行称重、测量体积并计算气测孔隙度。
如上所述的转换方法中，所述岩心样品洗油时的溶剂为苯-甲醇溶剂。
如上所述的转换方法中，根据不同的所述离心实验时的离心力值计算孔喉半径值，得到多个所述孔喉半径值的步骤包括：根据瓦什伯恩方程计算不同的所述离心实验时的离心力下的孔喉半径，得到多个孔喉半径值。
如上所述的转换方法中，所述离心实验时的温度为2～6℃。
除了上面所描述的本发明实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本发明实施例提供的核磁共振的弛豫时间与孔喉半径的转换方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的转化方法的一种流程图；
图2为本发明实施例的转化方法的另一种流程图；
图3为本发明实施例的转化方法的又一种流程图；
图4为本发明实施例的饱和水样品的核磁共振T2谱图；
图5为本发明实施例的离心20psi后的核磁共振T2谱图；
图6为本发明实施例的离心20psi对应的T2截止值的计算原理图；
图7为本发明实施例的离心40psi后的核磁共振T2谱图；
图8为本发明实施例的离心40psi对应的T2截止值的计算原理图；
图9为本发明实施例的离心100psi后的核磁共振T2谱图；
图10为本发明实施例的离心100psi对应的T2截止值的计算原理图；
图11为本发明实施例的离心200psi后的核磁共振T2谱图；
图12为本发明实施例的离心200psi对应的T2截止值的计算原理图；
图13为本发明实施例的离心400psi后的核磁共振T2谱图；
图14为本发明实施例的离心400psi对应的T2截止值的计算原理图；
图15为本发明实施例的孔喉半径与T2截止值的关系图；
图16为本发明实施例的转换后的孔喉半径的分布图；
图17为本发明实施例的转化方法与高压压汞实验方法的比较图。
具体实施方式
为减小将核磁共振弛豫时间转换为孔喉半径的误差，本发明实施例根据离心实验前和各个不同离心实验后的核磁共振T2谱图确定弛豫时间截止值，以及计算各个离心实验中的不同离心力下对应的孔喉半径值，将弛豫时间截止值与对应的孔喉半径值进行拟合，得到弛豫时间与孔喉半径的转换函数，通过对同一岩心样品进行离心实验与核磁共振实验，避免岩心样品本身差异带来的转化误差，并根据不同的离心实验时的离心力值直接计算孔喉出半径值，同时，通过将弛豫时间截止值直接与孔喉半径值进行拟合，相较于根据高压压汞法进行转换，本发明实施例的转换方法可以避免因高压压汞法相态不同以及高压压汞法本身的测量缺陷而带来转换误差。
为了使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
实施例一
参照图1，本发明实施例中的核磁共振弛豫时间与孔喉半径的转换方法包括以下步骤：
步骤S101、获得岩心样品离心实验前的核磁共振T2谱图，以及在不同的离心实验后的核磁共振T2谱图，并根据离心实验前的核磁共振T2谱图和各离心实验后的核磁共振T2谱图计算弛豫时间截止值，得到多个弛豫时间截止值。
本发明实施例中岩心样品取标准柱状致密砂岩岩心样品，岩心样品的尺寸为2.5cm×5cm，即岩心样品的底面直径为2.5cm，岩心样品的高度为5cm。
上述离心实验时的温度为2～6℃，例如离心机的温度可以设置为6℃，以防止岩心样品中水分挥发，减少离心实验的误差。离心实验中的实验时间为一小时，离心实验进行多组，每次离心实验时的离心力均不相同，例如本发明实施例在20psi(Pounds per squareinch，磅力每平方英寸)、40psi、100psi、200psi和400psi离心力下进行不同的离心实验。
对离心实验前以及每次离心实验后都进行核磁共振实验，以获得岩心样品离心实验前的核磁共振T2谱图以及在不同的离心实验后的核磁共振T2谱图。也就是说，离心实验和核磁共振实验交叉进行。
以上述列出的20psi、40psi、100psi、200psi和400psi这一组离心力的离心实验为例，先对离心实验前的岩心样品进行核磁共振实验，获得第一个核磁共振T2谱图，如图4所示；对岩心样品进行20psi离心力下的离心实验，然后进行核磁共振实验，获得第二个核磁共振T2谱图，如图5所示；对岩心样品继续进行40psi离心力下的离心实验，然后进行核磁共振实验，获得第三个核磁共振T2谱图，如图7所示；对岩心样品继续进行100psi离心力下的离心实验，然后进行核磁共振实验，获得第四个核磁共振T2谱图，如图9所示；对岩心样品继续进行200psi离心力下的离心实验，然后进行核磁共振实验，获得第五个核磁共振T2谱图，如图11所示；对岩心样品继续进行400psi离心力下的离心实验，然后进行核磁共振实验，获得第六个核磁共振T2谱图，如图13所示。
需要说明的是，上述以进行五次不同的离心实验为例，离心实验的次数可以多于或少于五次，每次离心实验时的离心力值均不相同，在此不限制离心实验的次数和每次离心实验时的离心力值。上述核磁共振实验按照行业标准SY/T 6490-2014进行，每次核磁共振实验后均可获得一个对应的核磁共振T2谱图，其中T2为自旋-自旋弛豫时间或者横向弛豫时，本发明实施例中的弛豫时间指的是横向弛豫时间，即T2，弛豫时间截止值指的是横向弛豫时间截止值，即T2截止值。
核磁共振T2谱图中，大孔隙中的流体对应大的T2值，小孔隙中的流体对应小的T2值，因而核磁共振T2谱图的分布范围和峰值高低可以反映孔喉大小的情况。
上述核磁共振实验是利用氢原子核自身的磁性及其与外加磁场的相互作用，通过测量岩心样品的孔喉结构中的流体中氢原子核的核磁共振弛豫信号的幅度和持续速率，来探测岩心样品的孔喉结构。其原理如下：当岩心样品的孔喉结构中充满流体时，氢原子核与孔隙结构中的孔隙壁碰撞导致氢原子核能量损失，使氢原子核从高能态回到低能态，此为氢原子核的弛豫过程。孔喉结构中孔隙越小，氢原子核与孔隙壁碰撞的机率就越大，氢原子核的能量损失也越快，弛豫速率越快，弛豫时间越短。
弛豫时间截止值(T2截止值)反映可动流体和束缚流体在核磁共振T2谱图上的分界，核磁共振T2谱图中小于T2截止值的部分表征不可动流体所在的孔隙体积，大于该值的部分表征可动流体所在的孔隙体积。
本发明实施例中，根据离心实验前的核磁共振T2谱图和各离心实验后的核磁共振T2谱图计算弛豫时间截止值是指根据离心实验前的核磁共振T2谱图和每次离心实验后的核磁共振T2谱图计算该离心实验时的离心力所对应的弛豫时间截止值。
以上述20psi、40psi、100psi、200psi和400psi这一组离心力下的离心实验为例，根据上述第一个核磁共振T2谱图和第二个核磁共振T2谱图计算20psi离心力下的弛豫时间截止值T21，如图6所示；根据第一个核磁共振T2谱图和第三个核磁共振T2谱图计算40psi离心力下的弛豫时间截止值T22，如图8所示；根据第一个核磁共振T2谱图和第四个核磁共振T2谱图计算100psi离心力下的弛豫时间截止值T23，如图10所示；根据第一个核磁共振T2谱图和第五个核磁共振T2谱图计算200psi离心力下的弛豫时间截止值T24，如图12所示；根据第一个核磁共振T2谱图和第六个核磁共振T2谱图计算400psi离心力下的弛豫时间截止值T25，如图14所示，本发明实施例中共得到五个弛豫时间截止值。
步骤S102、根据不同的离心实验时的离心力值计算孔喉半径值，得到多个孔喉半径值。
上述孔喉半径值是根据瓦什伯恩方程(即Washburn方程)计算得到，Washburn方程为：
其中，P为压力，MPa；r为孔喉半径，μm；θ为浸润角，°；λ为液体表面张力，mN/m。
以步骤S101中的20psi、40psi、100psi、200psi和400psi这一组离心力下的离心实验为例，将20psi、40psi、100psi、200psi和400psi分别带入上述Washburn方程可以得到对应的孔喉半径值为1μm，0.5μm，0.2μm，0.1μm，0.05μm，也就是说，根据20psi离心力计算出的孔喉半径值为1μm，根据40psi离心力计算出的孔喉半径值为0.5μm，根据100psi离心力计算出的孔喉半径值为0.2μm，根据200psi离心力计算出的孔喉半径值为0.1μm，根据400psi离心力计算出的孔喉半径值为0.05μm，本发明实施例共得到五组孔喉半径值。
步骤S103、将多个弛豫时间截止值与对应的多个孔喉半径值进行拟合，得到弛豫时间与孔喉半径的转换函数。
上述多个弛豫时间截止值与对应的多个孔喉半径值是指根据离心实验前的核磁共振T2谱图和一次离心实验后的核磁共振T2谱图计算得出的弛豫时间截止值与根据该次离心实验时的离心力计算出的孔喉半径值相对应。
以上述20psi、40psi、100psi、200psi和400psi这一组离心力下的离心实验为例，20psi离心力下的弛豫时间截止值T21与根据20psi离心力计算得出的孔喉半径值1μm相对应；40psi离心力下的弛豫时间截止值T22与根据40psi离心力计算得出的孔喉半径值0.5μm相对应；100psi离心力下的弛豫时间截止值T23与根据100psi离心力计算得出的孔喉半径值0.2μm相对应；200psi离心力下的弛豫时间截止值T24与根据200psi离心力计算得出的孔喉半径值0.1μm相对应；400psi离心力下的弛豫时间截止值T25与根据400psi离心力计算得出的孔喉半径值0.05μm相对应。
将多个弛豫时间截止值与对应的多个孔喉半径值进行拟合，得到弛豫时间与孔喉半径的转换函数，参照图15，拟合后的转换函数具有很好的相关性。根据得到的转换函数，可以将核磁共振T2谱图转换为岩心样品的孔喉分布图，如图16所示。
参照图17，图17中根据本发明实施例得到的岩心样品的孔喉分布图反映了本发明实施例中的岩心样品以纳米孔为主，且岩心样品的孔喉结构呈双峰状，大孔隙分布在80-800nm之间，小孔隙分布在小于10nm的区间，大孔隙的连通性优于小孔隙。
继续参照图17，根据本发明实施例得到的孔喉分布图与根据高压压汞实验得到的孔喉分布图具有相似的趋势，且根据本发明实施例得到的孔喉分布的范围大于根据高压压汞法进行转换所得到的孔喉分布的范围，可以测得高压压汞法中所遗漏的大孔喉以及检测不到的小孔喉信息，解决了根据高压压汞法进行转换时的岩心样品不同、实验相态不同以及高压压汞实验本身的测量缺陷而带来的转换误差的问题，相较于高压压汞法转换，减小了转换误差。
综上所述，本发明实施例中的核磁共振弛豫时间与孔喉半径的转换方法通过对同一岩心样品进行核磁共振实验和离心实验，根据离心实验前的核磁共振T2谱图和各离心实验后的核磁共振T2谱图计算弛豫时间截止值，得到多个弛豫时间截止值，避免岩心样品本身差异而产生的转化误差；并根据不同的离心实验时的离心力值直接计算孔喉出半径值，得到多个孔喉半径值；同时，将多个弛豫时间截止值与对应的孔喉半径进行拟合，得到弛豫时间截止值与孔喉半径的转换函数，进一步减小转换误差。
实施例二
参照图2，本发明实施例中的核磁共振弛豫时间与孔喉半径的转换方法包括以下步骤：
步骤S201、对岩心样品进行饱和水处理。
本发明实施例中，岩心样品取标准柱状致密砂岩岩心样品，岩心样品的尺寸为2.5cm×5cm，即岩心样品的底面直径为2.5cm，岩心样品的高度为5cm。
上述饱和水处理通过对岩心样品进行加压饱和处理，使得水可以填充在岩心样品的孔隙中以便于进行核磁共振实验，本发明实施例中的饱和水处理时的压力为30Mpa，饱和水处理时间为12小时。
当岩心样品的孔隙体积与进入岩心样品中的水的体积相等时，可以认为岩心样品中的孔隙已经被充满水，即岩心样品达到饱和状态。其中，进入岩心样品中的水的体积通过经饱和水处理前后的岩心样品的质量之差除以水的密度得到，岩心样品的孔隙体积为岩心样品的体积与气测孔隙度之积。
步骤S202、对经饱和水处理后的岩心样品进行核磁共振实验，获得经饱和水处理后的岩心样品的核磁共振T2谱图。
经饱和水处理后的岩心样品的核磁共振T2谱图如图4所示，该核磁共振T2谱图也是离心实验前的核磁共振T2谱图，核磁共振实验按照行业标准SY/T 6490-2014进行。
步骤S203、对经饱和水处理后的岩心样品进行的离心实验，并对离心实验后的岩心样品进行核磁共振实验，获得岩心样品在离心实验后的核磁共振T2谱图。
在本发明实施例中，对经饱和水处理后的岩心样品进行20psi离心力下的离心实验，离心实验时的温度为2℃至6℃，例如离心实验在6℃时进行，以防止岩心样品中水分挥发，减少离心实验的误差。离心实验中的实验时间为一小时。20psi离心力下的离心实验后，对经饱和水处理后的岩心样品进行核磁共振实验，获得第一次离心实验后的核磁共振T2谱图，如图5所示。
步骤S204、重复上述步骤，得到岩心样品的多次不同的离心实验后分别对应的核磁共振T2谱图。
在本发明实施例中，对经岩心样品继续进行40psi离心力下的离心实验。40psi离心力下的离心实验后，对岩心样品进行核磁共振实验，获得第二次离心实验后的核磁共振T2谱图，如图7所示。
对岩心样品继续进行100psi离心力下的离心实验。100psi离心力下的离心实验后，对岩心样品进行核磁共振实验，获得第三次离心实验后的核磁共振T2谱图，如图9所示。
对岩心样品继续进行200psi离心力下的离心实验。200psi离心力下的离心实验后，对岩心样品进行核磁共振实验，获得第四次离心实验后的核磁共振T2谱图，如图11所示。
对岩心样品继续进行400psi离心力下的离心实验，400psi离心力下的离心实验后，对岩心样品进行核磁共振实验，获得第五次离心实验后的核磁共振T2谱图，如图13所示。
上述四次离心实验时的温度可以均为6℃，实验时间可以均为一小时，每次离心实验时的离心力值均不相同。
步骤S205、根据经饱和水处理后的岩心样品的核磁共振T2谱图和每次离心实验后的核磁共振T2谱图，计算每次离心实验后的弛豫时间截止值，得到多个弛豫时间截止值。
本发明实施例中，根据经饱和水处理后的岩心样品的核磁共振T2谱图和一次离心实验后的核磁共振T2谱图计算该次离心实验后的弛豫时间截止值，也就是说，根据离心实验前的核磁共振T2谱图和一次离心实验后的核磁共振T2谱图计算该次离心实验时的离心力所对应的弛豫时间截止值，具体包括：
步骤S2051、将经饱和水处理后的岩心样品的核磁共振T2谱图和每次离心实验后的核磁共振T2谱图转化为随弛豫时间变化的信号强度累计幅度曲线图。
核磁共振T2谱图转化为信号强度累计幅度曲线图可以通过累加方式转化，在信号强度累计幅度曲线图中，横坐标代表弛豫时间T2，纵坐标代表信号强度累计幅度。
步骤S2052、以离心实验后的信号强度累计幅度曲线图中信号强度累计幅度最大值为标准，对经饱和水处理后的岩心样品的信号强度累计幅度曲线图进行插值，得到弛豫时间截止值。
参照图6，本发明实施例中，将第一次离心实验后的信号强度累计幅度曲线图中信号强度累计幅度最大值为标准，对经饱和水处理后的岩心样品的信号强度累计幅度曲线图进行插值，得到20psi离心力下的弛豫时间截止值T21。
也就是说，在20psi离心力下的离心实验后的信号强度累计幅度曲线图中信号强度累计幅度最大值处做平行于横轴的直线，该直线交经饱和水处理后的岩心样品的信号强度累计幅度曲线图于一点，在这点做垂直于横轴的直线，该直线与横轴的交点即为弛豫时间截止值T21。上述20psi离心力下的离心实验后的信号强度累计幅度曲线是指图6中所示的离心20psi曲线。
步骤S2053、重复上述步骤，计算每次离心实验后的弛豫时间截止值，得到多个弛豫时间截止值。
本发明实施例中，参照图8、图10、图12和图14，重复步骤S2053分别得到40psi离心力下的弛豫时间截止值T22，100psi离心力下的弛豫时间截止值T23，200psi离心力下的弛豫时间截止值T24以及400psi离心力下的弛豫时间截止值T25，本发明实施例中共得到五组弛豫时间截止值。
步骤S206、根据不同的离心实验时的离心力值计算孔喉半径值，得到多个孔喉半径值。
上述孔喉半径值是根据瓦什伯恩方程(即Washburn方程)计算得到，Washburn方程为：
其中，P为压力，MPa；r为孔喉半径，μm；θ为浸润角，°；λ为液体表面张力，mN/m。
本发明实施例中，将20psi、40psi、100psi、200psi和400psi带入上述Washburn方程可以得到对应的孔喉半径值分别为1μm，0.5μm，0.2μm，0.1μm，0.05μm，共五个孔喉半径值。
步骤S207、将多个弛豫时间截止值与对应的多个孔喉半径值进行拟合，得到弛豫时间与孔喉半径的转换函数。
本发明实施例中，20psi离心力下的弛豫时间截止值T21与根据20psi离心力计算得出的孔喉半径值1μm相对应；40psi离心力下的弛豫时间截止值T22与根据40psi离心力计算得出的孔喉半径值0.5μm相对应；100psi离心力下的弛豫时间截止值T23与根据100psi离心力计算得出的孔喉半径值0.2μm相对应；200psi离心力下的弛豫时间截止值T24与根据200psi离心力计算得出的孔喉半径值0.1μm相对应；400psi离心力下的弛豫时间截止值T25与根据400psi离心力计算得出的孔喉半径值0.05μm相对应。
将多个弛豫时间截止值与对应的多个孔喉半径值进行拟合，例如通过Excel进行拟合，得到弛豫时间与孔喉半径的转换函数，参照图15，拟合后的转换函数具有很好的相关性。根据得到的转换函数，可以将核磁共振T2谱图转换为岩心样品的孔喉分布图，如图16所示。
需要说明的是，本发明实施例中以20psi、40psi、100psi、200psi和400psi离心力下的离心实验为例详述核磁共振弛豫时间与孔喉半径的转换方法，离心实验的次数和每次实验时的离心力值并不进行限定，每次离心实验时的离心力值均不同即可。
综上所述，本发明实施例中的核磁共振弛豫时间与孔喉半径的转换方法通过对同一岩心样品进行核磁共振实验和离心实验，根据离心实验前的核磁共振T2谱图和各离心实验后的核磁共振T2谱图计算弛豫时间截止值，得到多个弛豫时间截止值，避免岩心样品本身差异而产生的转化误差；并根据不同的离心实验时的离心力值直接计算孔喉出半径值，得到多个孔喉半径值；同时，将多个弛豫时间截止值与对应的孔喉半径进行拟合，得到弛豫时间截止值与孔喉半径的转换函数，相较于高压压汞法转换，可以避免因相态不同以及高压压汞法本身测量不准而带来转换误差，进一步减小转换误差。
实施例三
参照图3，本发明实施例中的核磁共振弛豫时间与孔喉半径的转换方法包括以下步骤：
步骤S301、对岩心样品磨平、洗油、烘干后，进行称重、测量体积并计算气测孔隙度。
本发明实施例中，岩心样品取标准柱状致密砂岩岩心样品，岩心样品的尺寸为2.5cm×5cm，即岩心样品的底面直径为2.5cm，岩心样品的高度为5cm。岩心样品可以通过取芯器选取，并利用切割机对岩心样品的两端进行磨平，以便进行后续实验。
需要说明的是，对岩心样品需要进行洗油，例如通过苯-甲醇溶剂对岩心样品进行洗油，将岩心样品的孔隙中的原油和杂质清洗干净。洗油后的岩心样品烘干后进行称重、测量体积并计算气测孔隙度，通过体积和气测孔隙度可以计算出岩心样品的孔隙体积，即体积与气测孔隙度的乘积为岩心样品的孔隙体积。
步骤S302、获得岩心样品离心实验前的核磁共振T2谱图，以及在不同的离心实验后的核磁共振T2谱图，并根据离心实验前的核磁共振T2谱图和各离心实验后的核磁共振T2谱图计算弛豫时间截止值，得到多个弛豫时间截止值。
上述离心实验时的温度为2～6℃，例如离心机的温度可以设置为6℃，以防止岩心样品中水分挥发，减少离心实验的误差。离心实验中的实验时间为一小时，离心实验进行多次，每次离心实验时的离心力均不相同，例如本发明实施例在20psi、40psi、100psi、200psi和400psi离心力下进行不同的离心实验。
对离心实验前以及每次离心实验后都进行核磁共振实验，以获得岩心样品离心实验前的核磁共振T2谱图以及在不同的离心实验后的核磁共振T2谱图。以上述列出的20psi、40psi、100psi、200psi和400psi这一组离心力的离心实验为例，先对离心实验前的岩心样品进行核磁共振实验，获得第一个核磁共振T2谱图，如图4所示；对岩心样品进行20psi离心力下的离心实验，然后进行核磁共振实验，获得第二个核磁共振T2谱图，如图5所示；对岩心样品继续进行40psi离心力下的离心实验，然后进行核磁共振实验，获得第三个核磁共振T2谱图，如图7所示；对岩心样品继续进行100psi离心力下的离心实验，然后进行核磁共振实验，获得第四个核磁共振T2谱图，如图9所示；对岩心样品继续进行200psi离心力下的离心实验，然后进行核磁共振实验，获得第五个核磁共振T2谱图，如图11所示；对岩心样品继续进行400psi离心力下的离心实验，然后进行核磁共振实验，获得第六个核磁共振T2谱图，如图13所示。
本发明实施例中，根据离心实验前的核磁共振T2谱图和各离心实验后的核磁共振T2谱图计算弛豫时间截止值。以上述20psi、40psi、100psi、200psi和400psi这一组离心力下的离心实验为例，根据上述第一个核磁共振T2谱图和第二个核磁共振T2谱图计算20psi离心力下的弛豫时间截止值T21，如图6所示；根据第一个核磁共振T2谱图和第三个核磁共振T2谱图计算40psi离心力下的弛豫时间截止值T22，如图8所示；根据第一个核磁共振T2谱图和第四个核磁共振T2谱图计算100psi离心力下的豫时间截止值T23，如图10所示；根据第一个核磁共振T2谱图和第五个核磁共振T2谱图计算200psi离心力下的弛豫时间截止值T24，如图12所示；根据第一个核磁共振T2谱图和第六个核磁共振T2谱图计算400psi离心力下的弛豫时间截止值T25，如图14所示，本发明实施例中共得到五个弛豫时间截止值。
步骤S303、根据不同的离心实验时的离心力值计算孔喉半径值，得到多个孔喉半径值。
上述孔喉半径值是根据瓦什伯恩方程(即Washburn方程)计算得到，Washburn方程为：
其中，P为压力，MPa；r为孔喉半径，μm；θ为浸润角，°；λ为液体表面张力，mN/m。
以上述20psi、40psi、100psi、200psi和400psi这一组离心力下的离心实验为例，将20psi、40psi、100psi、200psi和400psi分别带入上述Washburn方程可以得到对应的孔喉半径值为1μm，0.5μm，0.2μm，0.1μm，0.05μm，共五个孔喉半径值。
步骤S304、将多个弛豫时间截止值与对应的多个孔喉半径值进行拟合，得到弛豫时间与孔喉半径的转换函数。
上述多个弛豫时间截止值与对应的多个孔喉半径值是指根据离心实验前的核磁共振T2谱图和一次离心实验后的核磁共振T2谱图计算得出的弛豫时间截止值与根据该次离心实验时的离心力计算出的孔喉半径值相对应。
以上述20psi、40psi、100psi、200psi和400psi这一组离心力下的离心实验为例，20psi离心力下的弛豫时间截止值T21与根据20psi离心力计算得出的孔喉半径值1μm相对应；40psi离心力下的弛豫时间截止值T22与根据40psi离心力计算得出的孔喉半径值0.5μm相对应；100psi离心力下的弛豫时间截止值T23与根据100psi离心力计算得出的孔喉半径值0.2μm相对应；200psi离心力下的弛豫时间截止值T24与根据200psi离心力计算得出的孔喉半径值0.1μm相对应；400psi离心力下的时间截止值T25与根据400psi离心力计算得出的孔喉半径值0.05μm相对应。
将多个弛豫时间截止值与对应的多个孔喉半径值进行拟合，例如可以通过Excel进行拟合，得到弛豫时间与孔喉半径的转换函数，参照图15，拟合后的转换函数具有很好的相关性。根据得到的转换函数，可以将核磁共振T2谱图转换为岩心样品的孔喉分布图，如图16所示。
综上所述，本发明实施例中的核磁共振弛豫时间与孔喉半径的转换方法通过对同一岩心样品进行核磁共振实验和离心实验，根据离心实验前的核磁共振T2谱图和各离心实验后的核磁共振T2谱图计算弛豫时间截止值，得到多个弛豫时间截止值，避免岩心样品本身差异而产生的转化误差；并根据不同的离心实验时的离心力值直接计算孔喉出半径值，得到多个孔喉半径值；同时，将多个弛豫时间截止值与对应的孔喉半径进行拟合，得到弛豫时间截止值与孔喉半径的转换函数，相较于高压压汞法转换，可以避免因相态不同以及高压压汞法本身测量不准而带来转换误差，进一步减小转换误差。
本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。
在本说明书的描述中，参考术“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种核磁共振弛豫时间与孔喉半径的转换方法，其特征在于，包括以下步骤：
获得岩心样品离心实验前的核磁共振T2谱图，以及在不同的离心实验后的核磁共振T2谱图，并根据所述离心实验前的核磁共振T2谱图和各所述离心实验后的核磁共振T2谱图计算弛豫时间截止值，得到多个所述弛豫时间截止值；
根据不同的所述离心实验时的离心力值计算孔喉半径值，得到多个所述孔喉半径值；
将多个所述弛豫时间截止值与对应的多个所述孔喉半径值进行拟合，得到弛豫时间与孔喉半径的转换函数；
获得岩心样品离心实验前的核磁共振T2谱图，以及在不同的所述离心实验后的核磁共振T2谱图，并根据所述离心实验前的核磁共振T2谱图和各离心实验后的核磁共振T2谱图计算弛豫时间截止值，得到多个所述弛豫时间截止值的步骤包括：
对所述岩心样品进行饱和水处理；
对经饱和水处理后的所述岩心样品进行核磁共振实验，获得经饱和水处理后的所述岩心样品的核磁共振T2谱图；
对所述岩心样品进行的离心实验，并对离心实验后的所述岩心样品进行核磁共振实验，获得所述岩心样品在离心实验后的核磁共振T2谱图；
重复上述步骤，得到所述岩心样品的多次不同的离心实验后分别对应的核磁共振T2谱图，每次所述离心实验的离心力均不相同；
根据经饱和水处理后的所述岩心样品的核磁共振T2谱图和每次所述离心实验后的核磁共振T2谱图，计算每次所述离心实验后的所述弛豫时间截止值，得到多个所述弛豫时间截止值；
所述离心实验时的温度为2~6℃。
2.根据权利要求1所述的转换方法，其特征在于，根据经饱和水处理后的所述岩心样品的核磁共振T2谱图和每次所述离心实验后的核磁共振T2谱图，计算每次所述离心实验后的所述弛豫时间截止值，得到多个所述弛豫时间截止值的步骤包括：
将经饱和水处理后的所述岩心样品的核磁共振T2谱图和每次所述离心实验后的核磁共振T2谱图转化为随弛豫时间变化的信号强度累计幅度曲线图；
以离心实验后的所述信号强度累计幅度曲线图中信号强度累计幅度最大值为标准，对经饱和水处理后的所述岩心样品的信号强度累计幅度曲线图进行插值，得到弛豫时间截止值；
重复上述步骤，计算每次所述离心实验后的所述弛豫时间截止值，得到多个所述弛豫时间截止值。
3.根据权利要求1所述的转换方法，其特征在于，对所述岩心样品饱和水处理的步骤包括：
对所述岩心样品通过加压进行饱和水处理，当所述岩心样品的孔隙体积与进入所述岩心样品中的水的体积相等时，所述岩心样品饱和。
4.根据权利要求3所述的转换方法，其特征在于，进入所述岩心样品中的水的体积通过经饱和水处理前后的所述岩心样品的质量之差除以水的密度得到。
5.根据权利要求3所述的转换方法，其特征在于，所述岩心样品的孔隙体积为所述岩心样品的体积与气测孔隙度之积。
6.根据权利要求1-5任一项所述的转换方法，其特征在于，所述转换方法还包括：
对所述岩心样品磨平、洗油、烘干后，进行称重、测量体积并计算气测孔隙度。
7.根据权利要求6所述的转换方法，其特征在于，所述岩心样品洗油时的溶剂为苯-甲醇溶剂。
8.根据权利要求1-5任一项所述的转换方法，其特征在于，根据不同的所述离心实验时的离心力值计算孔喉半径值，得到多个所述孔喉半径值的步骤包括：
根据瓦什伯恩方程计算不同的所述离心实验时的离心力下的孔喉半径，得到多个孔喉半径值。
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| 基于核磁共振测量岩芯孔隙的研究;贾辰;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 基础科学辑》;20190215(第2期);A005-291 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112067645A (zh) | 2020-12-11 |
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