脆硬性泥页岩微裂缝损伤的核磁共振检测方法
【专利摘要】脆硬性泥页岩微裂缝损伤的核磁共振检测方法，先加工试样，将试样浸泡在蒸馏水中，在不同的浸泡时间将试样取出，然后进行核磁共振检测，通过对试样进行CPMG脉冲序列测试，得到自旋回波串的衰减信号，信号是不同大小孔隙内水信号的叠加；对自旋回波串信号进行反演，得到T2谱的分布图、谱面积值和各峰所占比例值；然后进行核磁共振成像测量分析，通过核磁共振图像来反映出试样内部的微观结构分布特征；能直观看出试样内部的孔隙大小分布情况，展示出试样在水化作用下，内部结构的动态损伤演化过程，本发明通过核磁共振技术手段，分析脆硬性泥页岩水化后裂缝的动态发展情况，对指导现场封堵、堵漏有现实的指导意义。
【专利说明】脆硬性泥页岩微裂缝损伤的核磁共振检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及井壁稳定【技术领域】，尤其涉及脆硬性泥页岩微裂缝损伤的核磁共振检 测方法。
【背景技术】
[0002] 井壁失稳问题是石油钻井过程中普遍存在并一直困扰石油工业界的一个复杂问 题。其中泥页岩失稳就占90%以上，因此有些研究者认为井壁稳定问题就是泥页岩稳定问 题。一方面脆硬性泥页岩中微裂缝发育是导致井壁失稳的重要原因，较高的钻井液压力会 把钻井液压进裂缝从而加速页岩水化，不利于井壁稳定；另一方面硬脆性泥页岩与入井流 体相互作用，在其内部将会产生一系列的微观物理化学变化，改变岩石物质内部结构与力 学性能，使岩石内部裂纹扩张，物理化学和力学效应两种作用相互耦合，进而影响地层的稳 定性。为了观察和研究岩石内部结构的损伤演化直至完全破裂的过程，国内外学者通过各 种岩石细观力学试验进行了研究。石秉忠采用CT成像技术，微观揭示硬脆性泥页岩水化过 程中裂缝的发展规律。
[0003] 核磁共振技术（NMR)作为研究岩石细观结构的新型检测方式，具有无损、反复和 快速等优点。目前核磁共振技术在石油工程领域，主要通过对岩石孔隙结构、储层岩石孔隙 流体特性等方面的研究，来进行储层评价及录井测井方面的应用。目前还未见将其应用于 分析泥页岩水化损伤机制的研究。利用核磁共振技术对不同浸泡时间的试样进行了横向弛 豫时间和核磁成像的测试，通过分析横向弛豫时间T 2谱分布、T2谱面积的变化及核磁成像， 对泥页岩水化后内部裂纹损伤演化过程进行了分析。对现场封堵井壁裂缝有具体的指导意 义。
【发明内容】
[0004] 为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供脆硬性泥页岩微裂缝损伤 的核磁共振检测方法，对指导现场封堵、堵漏有现实的指导意义。
[0005] 为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
[0006] 脆硬性泥页岩微裂缝损伤的核磁共振检测方法，包括以下步骤：
[0007] 第一步，按行业标准将试样加工成直径为25毫米、长为50毫米的圆柱体；
[0008] 第二步，将试样浸泡在蒸馏水中，浸泡IOmin后取出试样；
[0009] 第三步，对经过浸泡的试样进行核磁共振检测，通过对试样进行CPMG脉冲序列测 试，得到自旋回波串的衰减信号，信号是不同大小孔隙内水信号的叠加；利用核磁共振弛豫 时间反演拟合软件对自旋回波串信号进行反演，得到T 2谱的分布图、谱面积值和各峰所占 比例值；
[0010] 第四步，利用MiniMR核磁共振成像软件对试样进行测量，通过核磁共振图像来反 映出试样内部的微观结构分布特征；
[0011] 第五步，对完整试样继续浸泡，分别在30min、lh、2h、4h、6h、8h、ld、3d、5d时取出， 进行核磁实验，重复第三步和第四步；
[0012] 第六步，将第五步得到同一试样在不同浸泡时间下的T2谱放到一个坐标系下进行 分析，根据核磁共振原理，T 2弛豫由表面弛豫决定，表面驰豫与介质表面面积有关，介质比 表面（多孔介质孔隙表面积S与孔隙体积V之比）越大，则驰豫越强，反之亦然，T 2表面表 示为：
【权利要求】
1.脆硬性泥页岩微裂缝损伤的核磁共振检测方法，其特征在于，包括以下步骤： 第一步，按行业标准将试样加工成直径为25毫米、长为50毫米的圆柱体； 第二步，将试样浸泡在蒸馏水中，浸泡IOmin后取出试样； 第三步，对经过浸泡的试样进行核磁共振检测，通过对试样进行CPMG脉冲序列测试， 得到自旋回波串的衰减信号，信号是不同大小孔隙内水信号的叠加；利用核磁共振弛豫时 间反演拟合软件对自旋回波串信号进行反演，得到T2谱的分布图、谱面积值和各峰所占比 例值； 第四步，利用MiniMR核磁共振成像软件对试样进行测量，通过核磁共振图像来反映出 试样内部的微观结构分布特征； 第五步，对完整试样继续浸泡，分别在30min、lh、2h、4h、6h、8h、ld、3d、5d时取出，进行 核磁实验，重复第三步和第四步； 第六步，将第五步得到同一试样在不同浸泡时间下的T2谱放到一个坐标系下进行分 析，根据核磁共振原理，T2弛豫由表面弛豫决定，表面驰豫与介质表面面积有关，介质比表 面（多孔介质孔隙表面积S与孔隙体积V之比）越大，则驰豫越强，反之亦然，1~2表面表示 为：
式中P2为T2表面驰豫强度；（s/ν) 为孔隙表面积与孔隙体积之比，继而得到T2与 孔径Γ的关系为：
Fs称为几何形状因子，由上式可见孔隙内流体的弛豫时间和孔隙空间大小有关，孔隙 越小，比面积越大，表面相互作用的影响越强烈，T2时间也越短，弛豫时间T2和平均孔径 r是一一对应的，利用T2分布来评价孔隙大小及其孔径分布； 第七步，对第五步反演得到的T2谱面积进行分析，核磁共振横向弛豫时间T2谱的积分 面积正比于试样中所含流体的多少，它等于或略小于试样的有效孔隙度，对应孔径的孔隙 数量与峰面积的大小有关，通过分析同一试样不同浸泡时间后，T2谱面积的变化及每个峰 所占比例，得知了试样孔隙体积、数量的变化； 第八步，对第五步得到的同一试样不同浸泡时间的核磁共振成像结果进行分析，截取 与试样轴向垂直的截面进行成像，图像中黑色为底色，发白的区域为水分子所在区域，代表 的是孔隙范围，图像的亮度反映了试样中含水量的多少，白色亮斑越多，意味着试样孔隙 越大，反之，则孔隙越小，这样能直观看出试样内部的孔隙大小分布情况，展示出了试样在 水化作用下，内部结构的动态损伤演化过程。
【文档编号】G01N24/08GK104237284SQ201410553942
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】王萍, 屈展, 王亮, 刘易非, 黄海, 高辉 申请人:西安石油大学