CN114412429B - 一种测试巴西劈裂法裂缝尺寸与核磁t2关系的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测试巴西劈裂法裂缝尺寸与核磁T2关系的方法，包括如下步骤：S1、计算岩心的初始基质孔隙体积PV；S2、岩心造缝后的T2谱测试；S3、封堵裂缝后的T2谱测试；S4、计算巴西劈裂法形成裂缝的分布；S5、计算裂缝的T2‑r拟合关系式：裂缝CT扫描尺寸r与裂缝核磁T2图放置到一起，做图像耦合并提取多个耦合点；根据所述提取的耦合点，建立裂缝半径尺寸r和弛豫时间T2之间的拟合关系式，根据拟合趋势线得到裂缝的T2‑r的关系式；本申请方法有助于提高现场裂缝数据分析的准确度。

Description

一种测试巴西劈裂法裂缝尺寸与核磁T2关系的方法

技术领域

本发明涉及勘探开发技术领域，具体涉及一种测试巴西劈裂法裂缝尺寸与核磁T2关系的方法。

背景技术

压裂是提高地层油气采收率的重要方法。压裂后形成的裂缝会改善孔隙中油气的运移状态，但同时也会改变岩石本身的孔隙结构，现有的实验方法缺少对压裂后基质孔隙改变量的评价。不考虑基质改变的情况下，评价得出的采收率的准确性将降低。

巴西劈裂法是实验室内常用的人工造缝的方法，通过CT扫描技术来确定形成裂缝的分布状态，其原理是利用裂缝和岩石骨架的密度差，对裂缝进行成像。相比于CT扫描，首先核磁共振技术的分析结果可以直接应用于井下地层测试，这是目前CT扫描无法完成的；其次，核磁共振测试结果不受骨架矿物的影响，能够在较短的周期内快速得到岩石中流体的分布状态。现有利用核磁共振技术分析裂缝的方法，假定裂缝的尺寸全部大于孔隙时，通过测试岩心饱和水状态下的核磁共振T2谱，人为给定截止值来划分基质孔隙和裂缝，例如将T2谱上时间大于300-500ms的区间当成是裂缝的分布状态，而将剩余的部分视作基质孔隙的分布状态。实际情况是岩石压裂后形成的裂缝尺寸有大有小，利用现有简单的饱和核磁T2谱方法计算出的裂缝尺寸和含量的结果是不准确的。

在实际生产评价过程中，分析人员需要使用的是裂缝的尺寸数据而不是弛豫时间数据，因此需要建立弛豫时间数据T2与尺寸r的关系，将连续地层的核磁T2数据转换成尺寸数据r。现有的方法是依据现场解释人员的经验，对T2-r的关系进行人工赋值。赋经验值方法的准确度偏低。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种测试巴西劈裂法裂缝尺寸与核磁T2关系的方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种测试巴西劈裂法裂缝尺寸与核磁T2关系的方法，包括如下步骤：

S1、计算岩心的初始基质孔隙体积PV；

S2、岩心造缝后的T2谱测试：烘干岩心，并采用巴西劈裂法压裂岩心制造出裂缝；对劈裂岩石做CT扫描，提取裂缝图像，并计算裂缝的孔隙半径r分布；将劈裂岩心置于地层水溶液中加压饱和，测量该饱和劈裂岩心的核磁T2谱，记作FO，计算FO的面积S_F；

S3、封堵裂缝后的T2谱测试：采用重水配置瓜胶溶液，将该瓜胶溶液填充到步骤S1所述的裂缝中，测量填充瓜胶溶液后岩心的核磁T2谱，记作GO，计算GO的面积S_G；

S4、计算巴西劈裂法形成裂缝的分布：将核磁T2谱FO和GO作归一化处理，以T2为横坐标，以F0-G0的值为纵坐标，绘制裂缝的核磁T2谱，得到裂缝的核磁T2谱分布区间；

S5、计算裂缝的T2-r拟合关系式：裂缝CT扫描尺寸r与裂缝核磁T2图放置到一起，做图像耦合并提取多个耦合点；根据所述提取的耦合点，建立裂缝半径尺寸r和弛豫时间T2之间的拟合关系式，根据拟合趋势线得到裂缝的T2-r的关系式。

进一步，所述步骤S1中，计算岩心的初始基质孔隙体积PV，具体包括如下步骤：

S11、烘干岩心并称量烘干岩心质量m_d；

S12、将烘干后的岩心置于水溶液中加压饱和，并称量饱和岩心质量m_s；

S13、根据如下公式计算岩心孔隙体积PV：PV＝(m_s-m_d)/ρ_水，其中水溶液密度ρ_水＝1g/cm³。

进一步，所述瓜胶溶液采用重水与瓜胶粉混合调制而成，该瓜胶溶液的质量分数为0.3％。

进一步，所述步骤S12中，将劈裂岩心放置在地层水溶液中加压饱和，具体为，先将岩心放入饱和罐的样品室，并将水溶液注入到饱和罐的液体室；然后同时对样品室和液体室抽真空脱出其中的空气；接下来将流体室内的水推注到样品室中浸没岩心，加压至32MPa维持24小时。

进一步，所述将该瓜胶溶液填充到步骤S1所述的裂缝中，具体为，

以恒定的注液速率向岩心中注入瓜胶溶液，监测注液压力值；若注液压力值迅速增大，则调低注液速率，直至监测注液压力值达到稳定状态，当注液压力稳定、且注液流量为饱和岩心孔隙体积的4倍时，停止注液。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为在注入瓜胶溶液过程中，不同注液速率下的注液压力变化图；

图2为在注入瓜胶溶液过程中，不同注液速率下的注液流量变化图；

图3为归一化处理后的核磁T2谱；

图4为利用CT扫描得到的裂缝尺寸r(实线)与利用核磁共振得到的裂缝横向弛豫时间T2(虚线)耦合图；

图5为裂缝的核磁T2与半径尺寸r之间的关系图；

图3中，F0表示造缝后新形成的基质孔隙和裂缝的分布状态，G0表示压裂后新形成的基质孔隙的分布状态。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

本申请一种基于核磁共振测量巴西劈裂法裂缝分布的方法，包括如下步骤：

S1、岩心的初始基质孔隙体积测试：

S11、烘干岩心。将岩心放置于烘箱中烘干，烘干温度为200℃，时间为24小时，称量烘干岩心质量m_d。

S12、饱和岩心。配置地层水溶液，并将烘干后的岩心置于水溶液中加压饱和。具体为，先将岩心放入饱和罐的样品室，并将水溶液注入到饱和罐的液体室；然后同时对样品室和液体室抽真空脱出其中的空气；接下来将流体室内的水推注到样品室中浸没岩心，加压至32MPa维持24小时。称量饱和岩心质量m_s。

S13、计算岩心孔隙体积PV。饱和进入到岩心孔隙中的水量能够反映出岩心的孔隙体积，PV＝(m_s-m_d)/ρ_水，其中水溶液密度ρ_水＝1g/cm³。

S2、岩心造缝后的T2谱测试：

S21、烘干岩心。按步骤S11将岩心烘干。

S22、巴西劈裂造缝实验。采用巴西劈裂法压裂烘干后的岩心制造出裂缝。待岩心冷却后，将其包裹在热缩卷内，固定岩心以保障岩心的稳定性，防止因错动等因素破坏裂缝面，影响实验结果的准确性。

S23、对劈裂岩石做CT扫描，提取裂缝图像，计算裂缝的孔隙半径r分布。

S24、饱和劈裂岩心。按步骤S12将劈裂岩心饱和水。

S25、测量该饱和劈裂岩石的核磁T2谱，记作F0，计算F0面积S_F。F0代表压裂后岩心新形成的基质孔隙和裂缝两者总的分布状态，S_F代表新形成的基质孔隙和裂缝中填充水的总信号量。

S3、封堵裂缝后的T2谱测试：

S31、采用重水配置瓜胶溶液。瓜胶溶液常被用作裂缝压裂液和填充剂使用，因此本申请方法选择充注瓜胶溶液来填充裂缝；采用重水配置的瓜胶溶液不会产生可探测的核磁信号，因此，配置好的瓜胶溶液的核磁信号量为零。

具体的，瓜胶溶液采用重水与瓜胶粉混合调制而成，混合后静置60分钟，再过滤去除未充分溶解的部分，得到瓜胶溶液，将过滤后的瓜胶溶液倒入中间容器待用。瓜胶溶液的质量分数为0.3％。

S32、充注瓜胶溶液。将步骤S31配置的瓜胶溶液填充到步骤S22所述的裂缝中，使瓜胶溶液驱替在步骤S23中充填到裂缝中的水，并占据这部分水的存储空间，屏蔽该部分裂缝中的核磁信号。

具体的，将步骤S23中饱和的岩心放入常规的围压装置中，设定系统围压来固定岩心防止注入的瓜胶溶液从岩心侧面渗漏；将步骤S21中配置的瓜胶溶液注入到岩心内。

具体为：以恒定的注液速率向岩心中注入瓜胶溶液，监测注液压力值；若注液压力值迅速增大，表示参数设置不合理，需要调低注液速率；反复调试注液流量直至监测注液压力值达到稳定状态，计算出此状态下的注液流量，再以该注液速率继续向岩心中充注瓜胶溶液一段时间，保证瓜胶溶液充分填充裂缝。

注液流量可根据注液速率和时间的关系计算得到，当注液流量约为4倍饱和岩心的孔隙体积值(即4PV)，且在注液时压力值稳定，表示瓜胶溶液完全填充满裂缝，并能够在岩心裂缝中顺利的通行。

在一种示例性实施例中，采用恒流恒压泵将过滤后的瓜胶溶液从中间容器注入到岩心中。注入瓜胶溶液初期，以恒定注液速率A1(图1中注液速率为0.1ml/min)充注瓜胶溶液。若监测到的注液压力迅速增大则表示流量过大，则表示瓜胶溶液在孔隙中堆积流动不畅；调低注液速率至A2(图1中注液速率为0.01ml/min)，若监测到的注液压力仍出现剧烈增大的情况，则继续调低注液速率，直至监测到的注液压力稳定，如图1所示，瓜胶注入流量最终稳定在A3处(图1中注液速率为0.003ml/min)，参见图2，此时对应的注入流量约为4倍饱和岩心的孔隙体积值(即4PV)。达到A3阶段表示注入的瓜胶溶液已经填充满裂缝，并能够在岩心裂缝中顺利的通行，充注实验完成。

S33、测量步骤S32填充瓜胶溶液后岩心的核磁T2谱，记作G0，计算G0的面积S_G。因为采用重水配置的瓜胶溶液不显示核磁信号，所以G0代表压裂后新形成的基质孔隙的分布，S_G代表新形成的基质孔隙中填充水的总信号量。

S4、绘制巴西劈裂法形成裂缝的分布：

S41、将FO和GO所对应的两个核磁T2谱绘制到一起，定义两个核磁T2谱中的纵坐标最大值为100％，对两个核磁T2谱作归一化处理(如附图3所示)。

S42、单独绘制裂缝的核磁T2谱分布。以T2为横坐标，以F0-G0的值为纵坐标，绘制裂缝的核磁T2谱，得到裂缝的核磁T2谱分布区间(如附图4所示)。

S5、计算裂缝的T2-r拟合关系式：

S51、T2和r图形耦合。将步骤S23得到的裂缝CT扫描尺寸r与步骤S42绘制的裂缝核磁T2图放置到一起，做图像耦合，提取多个耦合点。

图4为利用CT扫描得到的裂缝尺寸r(实线)与利用核磁共振得到的裂缝横向弛豫时间T2(虚线)耦合图，其中，实线表示裂缝的CT尺寸r的分布曲线，虚线表示裂缝核磁T2时间的分布曲线，将二者的纵坐标最大值均调整至100％，利用图像耦合的方法将二者叠加，按照需要提取出耦合点，通常为4-6个耦合点。

S52、计算T2-r拟合关系式。根据步骤S51提取的耦合点，建立裂缝半径尺寸r和弛豫时间T2之间的拟合关系式，根据拟合趋势线得到裂缝的T2-r对应值。

如图5所示，本申请中，从图4所述的耦合图中提取4个耦合点，通过拟合得到T2-r的拟合关系式为y＝70.39ln(x)+99.12；数据拟合的相关性R²越接近1，说明数据之间的相关性越强，本图中，满R²＝1。

本申请通过在实验室中通过CT扫描得到裂缝的尺寸数据r，通过建立裂缝的核磁T2谱与裂缝的尺寸数据r之间的关系，得到裂缝的T2-r关系式；在实际应用中，可根据核磁测井得到的连续地层的T2谱，将裂缝的T2-r关系式代入该核磁测井曲线上，即可得到连续地层条件下的尺寸数据，帮助生产；本申请方法与现有的经验值相比，有助于提高现场裂缝数据分析的准确度。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、系统和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、系统、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、系统、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

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，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (5)

1.一种测试巴西劈裂法裂缝尺寸与核磁T2关系的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、计算岩心的初始基质孔隙体积PV；

S2、岩心造缝后的T2谱测试：烘干岩心，并采用巴西劈裂法压裂岩心制造出裂缝；对劈裂岩石做CT扫描，提取裂缝图像，并计算裂缝的孔隙半径r分布；将劈裂岩心置于地层水溶液中加压饱和，测量饱和劈裂岩心的核磁T2谱，记作FO，计算FO的面积S_F；

S3、封堵裂缝后的T2谱测试：采用重水配置瓜胶溶液，将该瓜胶溶液填充到步骤S2所述的裂缝中，使瓜胶溶液驱替在步骤S2中充填到裂缝中的水，并占据这部分水的存储空间，测量填充瓜胶溶液后岩心的核磁T2谱，记作GO，计算GO的面积S_G；

S4、计算巴西劈裂法形成裂缝的分布：将核磁T2谱FO和GO作归一化处理，以T2为横坐标，以F0-G0的值为纵坐标，绘制裂缝的核磁T2谱，得到裂缝的核磁T2谱分布区间；

S5、计算裂缝的T2-r拟合关系式：裂缝CT扫描尺寸r与裂缝核磁T2图放置到一起，做图像耦合并提取多个耦合点；根据所述提取的耦合点，建立裂缝半径尺寸r和弛豫时间T2之间的拟合关系式，根据拟合趋势线得到裂缝的T2-r的关系式。

2.根据权利要求1所述的测试巴西劈裂法裂缝尺寸与核磁T2关系的方法，其特征在于，所述步骤S1中，计算岩心的初始基质孔隙体积PV，具体包括如下步骤：

S11、烘干岩心并称量烘干岩心质量m_d；

S12、将烘干后的岩心置于水溶液中加压饱和，并称量饱和岩心质量m_s；

S13、根据如下公式计算岩心孔隙体积PV：PV＝(m_s-m_d)/ρ_水，其中水溶液密度ρ_水＝1g/cm³。

3.根据权利要求1所述的测试巴西劈裂法裂缝尺寸与核磁T2关系的方法，其特征在于，所述瓜胶溶液采用重水与瓜胶粉混合调制而成，该瓜胶溶液的质量分数为0.3％。

4.根据权利要求1所述的测试巴西劈裂法裂缝尺寸与核磁T2关系的方法，其特征在于，所述步骤S2中，将劈裂岩心放置在地层水溶液中加压饱和，具体为，先将岩心放入饱和罐的样品室，并将水溶液注入到饱和罐的液体室；然后同时对样品室和液体室抽真空脱出其中的空气；接下来将流体室内的水推注到样品室中浸没岩心，加压至32MPa维持24小时。

5.根据权利要求1所述的测试巴西劈裂法裂缝尺寸与核磁T2关系的方法，其特征在于，所述将该瓜胶溶液填充到步骤S1所述的裂缝中，具体为，

以恒定的注液速率向岩心中注入瓜胶溶液，监测注液压力值；若注液压力值迅速增大，则调低注液速率，直至监测注液压力值达到稳定状态，当注液压力稳定、且注液流量为饱和岩心孔隙体积的4倍时，停止注液。

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