本发明属于地质勘探工程，具体涉及一种基于nmr扫描的砂岩岩心自吸实验方法。
背景技术：
1、目前，非常规能源的开采有利于解决国际上严峻的能源危机问题，而水力压裂是应用于非常规低渗油气藏能源开采中必要的储层改造技术，即将水基压裂液经高压注入到储层以形成复杂的裂隙网络来提高储层渗透性。在上述水力压裂的过程中，部分水基压裂液会在闭井后滞留在储层中。这部分滞留的压裂液在毛细压力的作用下自发渗吸到岩石基质中，最终影响到油气藏采收。其中，自发渗吸一般是指在没有外力帮助的情况下，由压裂液(湿润相)取代储层油气(非湿润相)的过程，并可将自发渗吸分为顺向自吸和逆向自吸。同时，自吸又是理解致密砂岩储层水力压裂作业过程中复杂的液-地层相互作用的基本机制之一。
2、核磁共振(nmr)可以从微观角度揭示砂岩吸水量对自吸过程的影响，有助于探究自吸速率快慢的原因。使用自发渗吸可以探究砂岩岩心渗吸过程中可动水运移速度及到达位置。因而将自吸实验和核磁共振(nmr)测试相结合，可以在孔隙尺度水平上分析致密岩心样品中的流体流动。其中，nmr扫描在自发渗吸实验过程中的不同时间，如1h，2h，4h，8h，16h，24h等时刻进行，并辅助使用核磁共振来测量不同时刻对应下的t2曲线，采用x，y，z三轴独立梯度场区分位置，配套成像序列，可以从不同位置，不同层面成像，观察多孔介质中不同时刻下的流体运移和赋存状态。
3、目前，传统自吸实验方法分为称重法和体积法，其中，称重法是通过记录岩心在自吸过程中不同时间段的质量变化分析渗吸影响(lai f,li z,wei q,zhang t,etal.experimental investigation of spontaneous imbibition in a tight reservoirwith nuclear magnetic resonance testing[j].energy&fuels,2016,30(11),8932–8940.)；体积法是通过在吸水仪中放置饱和油的岩心，记录不同时间排油体积的变化(makhanov k,dehghanpour h,kuru e.an experimental study of spontaneousimbibition in horn river shales.in:paper spe 162650presented at the specanadian unconventional resources conference,calgary,alberta,2012,30october-1november.)。随着观测手段的升级，有学者使用特定时刻自吸nmr t2曲线和横坐标间的包络面积与自吸前的t2曲线包络面积之比(核磁曲线的增量)获得自吸实验的采收率(lai f,li z,zhang t,etal.characteristics of microscopic pore structure and itsinfluence on spontaneous imbibition of tight gas reservoir in the ordosbasin,china[j].journal of petroleum science engineering,2019,172:23-31.)。由于使用nmr扫描定时监测并定量表征砂岩岩心自发渗吸的方法较少，因此有必要结合nmr扫描技术和自吸实验，从孔隙尺度分析多孔介质中的流体流动，通过观测实验结果探究影响气/水/砂岩自吸采收率的因素，为非常规能源开采和采收预测提供依据。
技术实现思路
1、针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于nmr扫描的砂岩岩心自吸实验方法，以解决现有水力压裂技术开采非常规油气资源时，无法实现对用于水力压裂技术过程中压裂液毛细自吸这一机理过程的微观描述，更无法对采收量进行定量、定性分析的问题；本发明能以不破坏岩心样品为前提，通过分析大量的剖面图像数据进行空间定位，进而预测自发渗吸过程中可动水运移速度及到达的位置。
2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
3、本发明的一种基于nmr扫描的砂岩岩心自吸实验方法，基于自吸装置及核磁共振扫描装置，步骤如下：
4、步骤1：获取砂岩岩心样品，使用核磁共振扫描装置扫描以获取砂岩岩心样品在初始状态下未吸水时垂直轴向分层和平行轴向的灰度图；
5、步骤2：使用核磁共振扫描装置扫描以获取在自吸装置中浸泡不同时间对应时刻下的砂岩岩心样品垂直轴向分层成像和平行轴向的灰度图，并获取对应不同自吸时间下的t2曲线；
6、步骤3：对步骤1和步骤2中获得的所有成像结果的dcm数据进行窗宽窗位调整，调节所有灰度图的色标以获得最佳伪彩图，并结合步骤2中得到的t2曲线分析砂岩岩心样品沿轴向不同位置及平行轴向的氢信号强度以得到自吸完整过程不同时刻砂岩岩心样品空间中的流体运移和赋存状态。
7、进一步地，所述自吸装置包括：倒u形外罩、圆柱形玻璃杯、密封塞、自吸液及磨砂口；倒u形外罩与圆柱形玻璃杯通过磨砂口连接，以实现自吸装置的密封；圆柱形玻璃杯下端设置有密封塞用于实验结束排出自吸液；圆柱形玻璃杯中装有自吸液，砂岩岩心样品放置于圆柱形玻璃杯中的自吸液中，从倒u形外罩的顶端注入自吸液后，注入1～2滴黑色油滴漂浮在自吸液的液面最上端；以浸泡不同时间，通过观测倒u形外罩上端油滴上升的刻度值，倒u形外罩上端的细管内径为0.2～10mm，计算得到砂岩岩心样品发生自发渗吸作用吸入自吸液后排出的自身流体含量；达到砂岩岩心样品所需的浸泡时间后打开密封塞排出自吸液，从磨砂口处拆卸倒u形外罩和圆柱形玻璃杯，取出砂岩岩心样品。
8、进一步地，所述倒u形外罩具体为倒u形石英玻璃外罩，其顶部带有刻度的细管能放大液面微小的体积变化情况。
9、进一步地，所述圆柱形玻璃杯具体为圆柱形石英玻璃杯，其上带有刻度。
10、进一步地，所述核磁共振扫描装置包括：夹持器，磁体，线圈，核磁共振分析仪，数据采集、控制系统及磁体箱；所述夹持器、磁体、线圈设于磁体箱内，磁体分为第一磁极和第二磁极，二者对称设置，且为异名磁极，用于提供高强度磁场；线圈分为第一线圈和第二线圈，分别置于第一磁极和第二磁极内；夹持器置于线圈中，砂岩岩心样品放置于夹持器内，夹持器一端与数据采集、控制系统通过线路连接，夹持器的另一端与核磁共振分析仪通过线路连接；核磁共振扫描装置由线圈向砂岩岩心样品发射电磁波，当射频电磁波的频率在砂岩岩心样品共振频率附近变化，使用核磁共振分析仪对不同时间条件下的砂岩岩心样品进行设置参数扫描，以获得砂岩岩心样品垂直轴向分层和平行轴向成像灰度值图像和彩图，通过分析砂岩岩心样品沿轴向不同位置的氢信号强度得到自吸过程中空间流体运移和赋存状态。
11、进一步地，所述步骤1具体包括：
12、步骤1.1：将高为5～8mm，直径2～5mm，初始状态下未吸水的圆柱体砂岩岩心样品放入核磁共振扫描装置的磁体箱内；
13、步骤1.2：调节参数，进行预扫描，扫描完成后停止；
14、步骤1.3：进行定位预扫描，扫描完成后停止，定位像显示区域显示图像；
15、步骤1.4：选择平行轴向方向，设置扫描时间为15min～2h，进行扫描，获得平行轴向的灰度图；
16、步骤1.5：调节参数，进行预扫描，扫描完成后停止；进行定位预扫描，扫描完成后停止，定位像显示区域显示图像；选择垂直轴向方向，设置扫描时间为15min～2h，进行扫描，获得垂直轴向的灰度图。
17、进一步地，所述步骤2具体包括：
18、步骤2.1：将砂岩岩心样品浸泡在自吸液中，在砂岩岩心样品自吸浸泡不断吸水的过程中，通过倒u形外罩上的刻度观测到砂岩岩心样品排出的气体体积，通过浸泡不同时间以满足自吸实验时间条件的设置，达到浸泡对应时间段后打开密封塞排出自吸液，取出砂岩岩心样品并使用吸水纸擦拭，将砂岩岩心样品包裹保险膜置于核磁扫描装置中；
19、步骤2.2：设置垂直轴向成像的参数，从扫描的砂岩岩心样品的前端到后端，层数设为1～8，观察沿轴向不同层数所在位置信息，选层层厚为5mm～15mm，层间距为1～3mm，对自吸过程中不同时刻的砂岩岩心样品进行相同的参数设置，再分别进行扫描成像；
20、步骤2.3：设置平行轴向成像的参数，层数设为1，选层层厚为150mm～220mm，对自吸过程不同时刻的砂岩岩心样品进行相同的参数设置，再分别进行扫描成像；
21、步骤2.4：基于步骤2.2和步骤2.3的扫描参数设置，获得砂岩岩心样品在自发渗吸实验过程中不同时刻自吸状态的灰度图，通过比较垂直轴向分层各个剖面在依次浸泡不同时间段后的扫描成像图与平行轴向剖面在依次浸泡不同时间段后的扫描成像图观测得到自吸液在浸泡不同时间段分别渗入砂岩岩心样品的空间位置；
22、步骤2.5：测量不同时刻对应自吸状态下砂岩岩心样品的t2曲线，获得砂岩岩心样品内不同孔隙大小的孔径分布与其对应的孔隙率分量及样品孔隙度，结合对应时刻下垂直轴向分层和平行轴向成像图得到整个自吸过程中，流体在砂岩岩心样品孔隙结构中的运移变化和流动路径演变情况。
23、进一步地，所述步骤3具体包括：
24、步骤3.1：根据步骤1和步骤2获得的砂岩岩心样品在自吸完整过程中扫描获得的初始状态和自吸过程中不同时刻的成像灰度图，进行以下的图像数据处理：使用窗技术利用0～255间的显示有效值域，以减小不应被损失的信号部分；通过在2500～3600范围内设置窗宽数值，在3400～4000范围内设置窗位数值得到清晰的扫描图像；
25、步骤3.2：使用jet色标对获得自吸过程中所有不同时刻的nmr成像图进行渲染，nmr成像由一系列像素点构成，处理得到图像中的蓝色区域为成像背景，无成像信号，得到的伪彩图中的暖色区域用于表示含水量即氢信号强，颜色越深则自吸液流体含量越高，孔隙间连通性越好；得到的伪彩图中的冷色区域用于表示含水量即氢信号弱，颜色越深表示自吸液流体含量越低，孔隙间连通性越差或为砂岩基质所在区域；再结合伪彩图和步骤2中得到的t2曲线分析砂岩岩心样品沿轴向不同位置及平行轴向的氢信号强度以得到自吸完整过程不同时刻砂岩岩心样品空间中的流体运移和赋存状态。
26、本发明的有益效果：
27、(1)本发明的自吸装置可以用于收集干燥砂岩岩心(初始状态)浸泡在自吸液中因发生自吸作用吸入自吸液，同时排出原有样品内的气体，实现排出气体体积的定量化记录，较传统自吸实验浸泡在敞口玻璃容器中无法记录排出原样品中的气体含量，可以定量化实现吸入量和排出量的监测，具有很高的创新性意义；
28、(2)本发明通过设置两种使用nmr扫描成像方式，分别为垂直砂岩岩心样品轴向分层和平行轴向成像，可以通过观测砂岩岩心样品在自吸过程中垂直轴向不同剖面位置的含水饱和度变化，还可以通过比较不同时刻下垂直轴向相同剖面和平行轴向相同剖面的伪彩图中各区域的饱和度变化，从而可视化样品在吸水过程中的水分迁移，实现水分迁移动态研究，分析其渗透吸水性能，有利于从空间角度分析砂岩岩心在自吸池中浸泡不同时间对应时刻下的空间流体分布和孔隙连通性好坏情况，监测致密砂岩岩心在自吸过程中不同时刻下的流体运移和赋存状态，有利于提高实验结果的准确性和可靠度；
29、(3)本发明能够对致密砂岩岩心的渗吸能力和采收率进行定量预测，现场作业可以根据实验得到的砂岩渗吸采收数据进行缩放从而实现对油气产能的预测和分析，不需要其他产能测试设备，有效降低了开发成本。