核磁共振在线检测页岩气的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油勘探开发领域，尤其涉及一种核磁共振在线检测页岩气的方法。
【背景技术】
[0002] 页岩气是一种以游离和吸附态储存于页岩层或泥岩层中的非常规天然气，正在成 为搅动世界市场的力量，极大地改写了世界的能源格局。
[0003]目前分析泥页岩吸附气的方法主要是借鉴煤层气的等温吸附实验。该方法是将粉 末状的页岩样品置于密封容器中，测定其在相同温度、不同压力条件下达到吸附平衡时所 吸附的甲烷等实验气体的体积，然后根据Langmuir吸附理论，计算出兰氏体积、兰氏压力 以及等温吸附曲线。该方法操作复杂且分析效率较低。
[0004] 近些年，核磁共振技术在石油勘探开发领域得到高度重视和发展，已广泛应用于 核磁共振录井、核磁共振测井和低渗透储层评价等方面。利用核磁共振检测页岩气是一种 直接测量方法。通过直接检测页岩气中氢原子核的信号，来确定页岩气中吸附气量和游离 气量，可具有快速、准确、操作简单等特点。
[0005] 然而，由于常温常压条件下无法检测到页岩气的核磁共振信号，所以目前尚没有 对页岩样品进行核磁共振在线监测技术。
【发明内容】
[0006] 本发明提供一种核磁共振在线检测页岩气的方法，以解决上述一项或多项缺失。
[0007] 本发明实施例提供一种核磁共振在线检测页岩气的方法，所述方法包括：利用一 高温高压探头对其中的页岩样品加温加压至一设定温度和一设定压强，所述设定温度为 150~170°C，所述设定压强为50~60MPa ;在所述设定温度及所述设定压强下，利用一脉 冲序列对所述页岩样品进行核磁共振测量，反演得到所述页岩样品的弛豫时间T2谱；根据 所述弛豫时间T2谱计算所述页岩样品的吸附气饱和度和游离气饱和度。
[0008] -个实施例中，利用一高温高压探头对其中的页岩样品加温加压至一设定温度和 一设定压强，包括：将所述页岩样品进行烘干后放入所述高温高压探头的夹持器内；对所 述高温高压探头进行抽真空；利用所述高温高压探头的驱替组件将所述页岩样品加压至所 述设定压强；利用所述高温高压探头的高温加热组件将所述页岩样品加温至所述设定温 度。
[0009] -个实施例中，在所述设定温度及所述设定压强下，利用一脉冲序列对所述页岩 样品进行核磁共振测量，反演得到所述页岩样品的弛豫时间T2谱，包括：根据所述脉冲序 列激发核磁共振激励信号；对所述核磁共振激励信号进行电流驱动及功率放大，生成处理 后的核磁共振激励信号；利用所述处理后的核磁共振激励信号，在所述设定温度及所述设 定压强下激发所述页岩样品，产生一核磁共振回波信号；对所述核磁共振回波信号进行反 演得到所述弛豫时间T2谱。
[0010] -个实施例中，根据所述弛豫时间T2谱计算所述页岩样品的吸附气饱和度和游 离气饱和度，包括：根据所述弛豫时间T2谱计算游离态页岩气和吸附态页岩气的截止值； 根据所述截止值计算所述吸附气饱和度和所述游离气饱和度。
[0011] -个实施例中，所述方法还包括：根据所述页岩样品的渗透率设置所述弛豫时间 Τ2谱中的测量时间间隔，以对所述页岩样品的游离态页岩气和吸附态页岩气进行监测。
[0012] 一个实施例中，所述高温加热组件包括加热薄膜，所述加热薄膜通过耗电将所述 页岩样品加温至所述设定温度。
[0013] 本发明实施例的核磁共振在线检测页岩气的方法，通过将页岩样品保持在高温高 压环境中并进行检测页岩气，可模拟测量地层内页岩层含页岩气的情况，有利于准确分析 地层中存储天然气的情况。本发明实施例的核磁共振在线检测页岩气的方法可更好的评价 页岩气（甲烷气）的赋存状态以及快速获得吸附气、游离气饱和度。
【附图说明】
[0014] 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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发 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。在附图中：
[0015] 图1是本发明实施例的核磁共振在线检测页岩气的方法的流程示意图；
[0016] 图2是本发明一个实施例中对页岩样品加温加压的方法的流程示意图；
[0017] 图3是本发明一个实施例中对页岩样品进行核磁共振测量的方法的流程示意图；
[0018] 图4是本发明一个实施例中计算页岩样品的吸附气饱和度和游离气饱和度的方 法的流程示意图；
[0019] 图5是本发明一实施例的页岩气核磁共振检测方法的流程示意图；
[0020] 图6是本发明实施例的核磁共振在线检测页岩气的系统的结构示意图；
[0021] 图7是本发明实施例中全直径磁体的结构示意图；
[0022] 图8是本发明实施例中高温高压探头的结构示意图；
[0023] 图9是本发明一实施例中页岩岩心IOMPa压力饱和甲烷气不同时间历程弛豫时间 Τ2谱的曲线图；
[0024] 图10是本发明一实施例中不同测量时间的弛豫时间Τ2谱的曲线图；
[0025] 图11是本发明一实施例中页岩岩心IOMPa压力饱和甲烧气游离态、吸附态以及总 信号量随时间的变化曲线图。
【具体实施方式】
[0026] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发 明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并 不作为对本发明的限定。
[0027] 图1是本发明实施例的核磁共振在线检测页岩气的方法的流程示意图。如图4所 示，本发明实施例的核磁共振在线检测页岩气的方法，包括步骤：
[0028] SlOl :利用一高温高压探头对其中的页岩样品加温加压至一设定温度和一设定压 强，所述设定温度为150~170°C，所述设定压强为50~60MPa ;
[0029] S102:在所述设定温度及所述设定压强下，利用一脉冲序列对所述页岩样品进行 核磁共振测量，反演得到所述页岩样品的弛豫时间T2谱；
[0030] S103 :根据所述弛豫时间T2谱计算所述页岩样品的吸附气饱和度和游离气饱和 度。
[0031] 本发明实施例的核磁共振在线检测页岩气的方法，通过上述设定温度和设定压强 模拟地层中的高温高压条件，并对保持在高温高压环境中的页岩样品进行检测页岩气，模 拟测量了地层内页岩层含页岩气的情况，有利于准确分析地层中存储天然气的情况。
[0032] 图2是本发明一个实施例中对页岩样品加温加压的方法的流程示意图。如图2所 示，上述步骤SlOl中，利用一高温高压探头对其中的页岩样品加温加压至一设定温度和一 设定压强的方法，可包括步骤：
[0033] S201 :将所述页岩样品进行烘干后放入所述高温高压探头的夹持器内；
[0034] S202 :对所述高温高压探头进行抽真空；
[0035] S203 :利用所述高温高压探头的驱替组件将所述页岩样品加压至所述设定压强；
[0036] S204:利用所述高温高压探头的高温加热组件将所述页岩样品加温至所述设定温 度。
[0037] 上述步骤S203中，设定压强的范围为50MPa~60MPa或其他高于大气压的压强 值，在一较佳实施例中可以为55MPa，以模拟地层中的高压强；上述步骤S204中，设定温度 的范围为150°C~170°C，在一较佳实施例中可以为160°C，以模拟地层中的高温度。
[0038] 现有核磁共振技术，只能在常温常压下进行检测，无法检测到页岩气的信号。