本发明属于油气藏参数表征技术领域，尤其涉及非常规油气藏页岩致密砂岩岩芯微孔表面动力学参数、纳米孔径的1H低场变场核磁共振(FFC NMRD)测量表征方法。
背景技术：
油气藏参数如孔隙度、饱和度、毛细管压、渗透率、润湿性等对油气藏的评价和开发起着关键性作用。非常规油气藏是指用传统技术无法获得自然工业产量，需要新技术改善储层渗透率或流体黏度等才能经济开采、连续或准连续型聚集的油气资源。非常规油气藏有两个关键参数：孔隙度小于10％，孔喉直径小于1微米或空气渗透率小于1mD。非常规油气藏孔隙较小，传统油气藏参数手段如压汞法法难以适用于非常规油气藏页岩、致密砂岩中的微孔、纳米孔隙动力学和孔径的表征，因此，需要一种新的致密岩石动力学、微孔径的测量表征方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种岩芯微孔表面动力学和孔径特征的测量表征方法，解决用于传统油气藏参数手段难以表征的非常规油气藏页岩、致密砂岩中微孔、纳米孔隙动力学和孔径特征的问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种岩芯微孔表面动力学和孔径特征的测量表征方法，包括以下步骤：
(1)制备样品：选择非常规油气藏岩芯原样作为样品；
(2)样品低场核变场(FFC)1H NMRD测量：将步骤(1)中所述样品置入FFC谱仪探头内，通过改变电流变化磁场场强，并得出每个场强中纵向磁化强度随时长的演化曲线；
(3)计算纵向驰豫时间分布：通过拉普拉斯逆变换(ILT)得出所有场强中岩芯的纵向驰豫时间T1的分布；
(4)计算NMRD曲线：将步骤(3)中所述每个场强中的T1，使用对数平均方法的公式一得出相应的平均T1值，利用所述平均T1值得出所有场强与纵向驰豫率R(R＝1/T1)的分布曲线，即NMRD曲线；所述对数平均方法的公式一为：
(5)NMRD曲线的理论模型拟合：将步骤(4)所述NMRD曲线利用公式二拟合出动力学参数岩芯微孔表面液体层分子的平动相关时间τm、表面住存时间τs，所述公式二为：
其中，μ0为磁矩，δwater为微孔表面薄水层λ的厚度且δwater～0.3nm，参数
ρwater＝1g/cm3代表水的密度，参数σS为电子顺磁共振(ESP)所测量的孔表面顺磁中心的表面密度，SP,NMR为比表面积，S为离子自旋数，为普朗克常数，γI和γS分别是质子、电子的磁旋比，ωI/(2π)和ωS/(2π)分别为质子和电子在每个磁场中的拉莫尔频率；
(6)表面动力学的解释：根据步骤(5)所述τm和τs，得出微孔表面动力学参数A＝τs/τm，所述参数A为微孔的微观润湿性参数；
(7)孔径特征的解释：步骤(3)中所述每个场强中岩芯的纵向驰豫时间T1乘适当的系数得到孔径的分布，所述系数通过标准孔隙标样标定。
作为优选，所述岩芯的微孔表面动力学和孔径特征的测量表征方法适用于非常规油气藏的页岩、致密砂岩岩芯、水泥等孔隙介质。
作为优选，所述步骤(1)中将原样作为样品或者将原样清洗烘干后作为样品，非常规油气藏的页岩、致密砂岩岩芯原样为圆柱状、碎块或粉末状。
作为优选，所述圆柱状的岩芯原样为没有破碎和孔洞、顺磁杂质少的完整圆柱状岩芯。为了提高信号强度以增强信噪比，圆柱状岩芯的长度优选约为10cm、直径为4cm或5cm。实际上，如果在探头范围之内，则岩芯越长越有利，因为更长岩芯可以提高MRI信号的信噪比(更多的质子量)，而ILT变换结果的可信度对信噪比(S/N)十分敏感。顺磁杂质少可以防止发生顺磁屏蔽效应。
作为优选，所述步骤(1)中清洗岩芯原样方法是使用甲苯或乙醇清洗岩芯原样中的油和盐分。
作为优选，所述步骤(1)中烘干温度为115℃，烘烤直至所述原样岩芯质量不再变化。
作为优选，所述步骤(2)低场核变场脉冲序列1H NMRD使用的脉冲序列为NP/S或PP/S，选择NP/S或PP/S脉冲序列的依据是场强对应的频率的大小。
作为优选，所述步骤(2)中频率按照一定间距从10kHz依次升至14MHz，频率低于3MHz使用NP/S脉冲序列，频率高于3MHz则使用PP/S脉冲序列。
作为优选，所述步骤(2)中使用NP/S、PP/S实验脉冲序列测量时，在室温或变温条件下调谐并优化NMR参数，实验信号信噪比大于100。ILT变换结果的可信度对信噪比(S/N)十分敏感，因此需要提高信噪比。
作为优选，所述步骤(2)中场强转化时长为0.0025s。
作为优选，所述步骤(2)中探头直径为1inch或10mm。
本发明的有益效果：本发明提供的岩芯微孔表面动力学参数和孔径特征的测量表征方法，通过采用全新的实验手段和提供全新而独特的动力学参数，来研究非常规油气藏中微孔的微观润湿性。利用T1的分布实现致密岩芯的纳米孔径分布测量，T1不受样品内部梯度场、扩散等影响，且T1值大于T2，因此，T1相比传统使用T2的分布表征致密岩芯的孔径特征更加稳健、更容易捕捉其信号。
附图说明
图1为实施例中每个频率下的纵向磁化强度随延迟时长的演化曲线；
图2为是实施例中每个频率下岩芯T1的分布曲线；
图3为实施例中平均驰豫率(R＝1/T1)随频率的分布曲线，即NMRD曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供了非常规油气藏岩芯(页岩、致密砂岩)纳米微孔隙动力学渗流和孔径分布的1H FFC NMRD测量表征方法，包括以下步骤：
1、制备备饱和岩芯样品并测算孔隙度
页岩、致密砂岩圆柱状岩芯样品，直径1inch或10mm、长度10cm左右，但是，只要适于探头空间，这些样品尺寸没有特别限制、且体积越大信噪比(S/N)也就越高，且样品与探头间孔隙越小越好。
使用甲苯或乙醇清洗岩芯中盐分、有机质等，放入炉中在115℃条件下烘干24小时或直至质量不再变化，然后称重、再浸入5％的KCl卤水溶液中直至饱和，如此得到饱和岩芯样品。对饱和岩芯样品进行称重，依据饱和所需液体测算岩芯样品的孔隙度。
2、没经处理的原样岩芯、清洗的岩芯样品的低场变场1H NMR测量
如图1所示，将原样页岩、饱和岩芯页岩和致密砂岩样品管置入FFC NMR谱仪探头内，视场强对应的频率高于或低于3MHz，分别使用PP/S和NP/S实验脉冲序列测量岩石T1NMRD分布，在室温下调谐并优化NMR实验参数(如根据NMR信号强度最接近0时来优化出180°脉冲宽度、变场个数及相互之间间隔、delay tau时长、确定极化磁场和采集磁场的强度、number of block、信噪比>100等)。经过这样的优化过程，将得到每个场强对应的频率下纵向磁化强度随延迟时长的演化曲线。表1列出有关实验参数。本实施例的FFC NMRD为室温条件，但十分易于扩展为变温FFC NMRD实验，且变温FFC NMRD实验还可以提供更多的动力学参数如活化能。扩散系数等。
表1：页岩、致密砂岩的FFC NMRD实验参数
3、每个场强下T1分布及其平均值
如图2所示，利用ILT变化，由磁化强度演化得出每个频率下岩芯T1分布曲线。
如图3所示，再利用公式(1)计算出每条T1连续分布曲线得出其对数平均T1值，因此，得到关键的平均驰豫率(R＝1/T1)随场强的分布曲线，由于场强与频率成正比，得到平均驰豫率(R＝1/T1)随频率的分布曲线。
公式(1)：
4、1H NMRD曲线的参数τs和τm理论拟合
参考步骤3得到的NMRD分布曲线，利用公式(2)拟合出岩芯样品中各种纳米微孔重要参数τs和τm，即岩芯微孔表面液体层分子的平动(translational)相关时间τm、表面住存时间τs，据此定义全新的纳米微孔动力学(渗流)参数A＝τs/τm，即各种纳米微孔的微观润湿性。
公式(2)：
6、1H NMRD的理论拟合结果的纳米微孔动力学和孔径解释
根据新参数A(＝τs/τm)，即可得出各种纳米微孔表面(如有机孔、无机孔)的微观润湿性，而这样的动力学性质对致密岩石的渗流特性有着重大影响。此外，对于致密岩芯如页岩和致密砂岩而言，由于T1远较T2的稳健等优良特性，T1的分布也用于岩芯纳米孔径分布的解释，T1分布乘以一个系数即可直接转换成孔径分布，所述系数是经验值，可以通过标准孔隙标样(如controlled porous glass，CPG)来标定，也可以通过有关文献检索并根据页岩样品实际情况修正。
本发明提供了全新的实验手段(FFC NMRD)、全新的动力学参数(微观润湿性A)，来研究非常规油气藏亟待解决的关键问题，而常规手段则难以适用于这样的非常规油气藏。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。