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玻璃珠堆积孔隙模型核磁共振成像与弛豫图谱测试实验

实验准备:两种不同尺寸规格的玻璃珠,小玻璃珠直径为um级,大玻璃珠直径为mm级;自来水;五水硫酸铜。实验仪器:极速快三岩心核磁共振成像分析仪,频率约22MHz,探头线圈直径15mm,实验温度控制在31.99-32.00℃;     孔隙度、渗透率测定运用核磁共振岩心分析测量软件;

  使用核磁共振成像软件,选全用自旋回波序列,完成T2加权像;

 

孔隙度测定由于大小两类玻璃珠形成的孔隙大小不同,饱水后(孔隙完全被水充满)孔隙内水的弛豫时间差别较大,定标时分别用纯水做大玻璃珠定标线,用饱水后的小玻璃珠做小玻璃珠的定标线。定标数据如下:

饱和度、渗透率测定

在干燥玻璃珠内不断滴入水,直至饱水。取滴水过程的三个时间点(暂态)做孔隙度测定,饱和度=(暂态孔隙度/饱水孔隙度)*(暂态总体积/饱水总体积)。渗透率计算按SDR模型,设模型参数a=1。测试结果如下:

饱和度计算是在孔隙度的基础之上的,所以其准确度与孔隙度的准确度密切相关。渗透率随着水量增加而增加,且在同级别饱和度下,大玻璃珠内渗透率大于小玻璃珠。核磁共振成像小玻璃珠成像

左:饱水时,饱和度=100%;右:饱和度=14.31%

  左图的图像上方较亮部分为水溶液,下方偏暗色区域为饱水的小玻璃珠。右图的图像中为非饱水样品。由图像可知在样品内部水分分布并不均匀。大玻璃珠成像

左、右为同一只样品。得到左侧图像后将样品搅动后再采集右侧图像,以观察变化。

孔径分布

当孔隙内的液体为水且磁场梯度近似为零时,多孔介质体系中T2只与孔隙结构有关,在已知T2分布的情况下,即可根据设定模型求出孔隙分布情况。

左:大玻璃珠孔隙分布,饱和度分别为1:32.35%;2:71.13%,3:94.08%;4:100%。右:小玻璃珠孔隙分布,饱和度分别为1:19.25%;2:40.57%,3:60.26%;4:100%。图中横坐标为T2,纵坐标为信号强度。对于同一幅T2分布图,各个峰面积比总面积代表对应孔隙所占比例。

大、小玻璃珠随着饱和度的升高,信号强度逐渐增强,各个峰之间的比例关系较为固定,说明孔隙分布受饱和度影响较小。

 

  目前,核磁共振已经成为石油勘探的有力工具,它能够准确的分析岩心孔隙极速快三结构,提供孔隙度、孔隙分布、渗透率、束缚流体饱和度、自由流体饱和度等较为全面的孔隙结构相关信息。其次,核磁共振也是目前能够准确分析孔隙内流体性质和状态的有力工具,与常规的中子、密度和声波测量方法相比,核磁共振方法可以提供以下三种常规方法无法得到的岩层信息:(1) 关于孔隙中流体数量的信息;

(2) 关于流体特性的信息;

(3) 关于含流体孔隙尺寸的信息。

低场核磁研究的内容主要是物质的弛豫特性,即物质核磁信号的衰减快慢。通常,我们用弛豫时间来表示物质弛豫的快慢,弛豫时间越短,物质核磁信号衰减的越快。

岩心是较为典型的多孔介质,在岩心内往往会发生以下三种弛豫现象:

1、体弛豫

体弛豫(bulk relaxation),是指多孔介质孔隙内液体固有的弛豫机制,这与大多数液体体系的弛豫机制相同,其弛豫的快慢由液体的物理属性(如粘度、物质结构等)决定,其与孔隙本身无关,通常发生在孔隙尺寸在50nm以上的大孔隙或岩心裂缝处。

2、表面弛豫

表面弛豫(surface relaxation),是与多孔介质孔隙大小相关的弛豫机制,该弛豫发生在液体与固体的接触面,其弛豫的快慢由孔隙大小来决定,孔隙越小,弛豫的速度越快,通常发生在尺寸在2nm‐50nm之间的孔隙内部。

3、扩散弛豫

极速快三, 扩散弛豫(diffusion relaxation),是受孔隙内液体本身自扩散影响的弛豫机制,扩散只会影响体系的横向弛豫时间而不会影响体系的纵向弛豫,因此,只存在横向扩散弛豫。

 

 

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