一种基于核磁共振T2谱的岩石单轴抗压强度计算方法

本发明属于岩石物理及测井领域，具体地说是涉及一种基于核磁共振t2谱的岩石单轴抗压强度计算方法。

背景技术：

1、岩石的抗压强度、抗拉强度、脆性指数等力学参数对于非常规油气甜点预测、开发方案优选以及岩土、建筑和地质工程等具有重要意义。其中，单轴抗压强度是岩石力学性能的主要评价参数，准确测试并且精准预测十分重要。长期以来，岩石的单轴抗压强度主要通过岩石力学测试得到，对样品具有破坏性，而且测量时间长，费用高，时效性差。因此，寻找一种无损的单轴抗压强度快速检测或者计算方法，对于科学研究和工程应用具有显著的价值。

技术实现思路

1、基于上述技术问题，本发明提出一种基于核磁共振t2谱的岩石单轴抗压强度计算方法。该方法能够快速无损的得到岩石单轴抗压强度，在地质勘探、岩土、建筑和地质工程等领域具有较强的应用和推广价值。

2、本发明所采用的技术解决方案是：

3、一种基于核磁共振t2谱的岩石单轴抗压强度计算方法，包括以下步骤：

4、(1)获取井下地层或者露头的岩石样品，对岩石样品进行编号，并分别制作成圆柱状岩心；将圆柱状岩心烘干，然后测量其长度、直径、质量，以及孔隙度和渗透率；

5、(2)将烘干后的圆柱状岩心放入岩心饱和仪，根据岩心的孔隙度和渗透率大小，施加压力将氯化钠溶液饱和至圆柱状岩心中；

6、(3)采用低场核磁共振仪开展步骤(1)烘干后圆柱状岩心的核磁共振测量，采集圆柱状岩心的回波串，将其反演成t2谱，计算t2谱面积；

7、(4)根据圆柱状岩心的孔隙度与t2谱面积的关系，建立孔隙度与t2谱面积的刻度模型；

8、(5)同步骤(3)，开展完全饱和氯化钠溶液圆柱状岩心的核磁共振测量，采集圆柱状岩心的回波串，将其反演成t2谱，计算t2谱面积和t2几何平均值；

9、(6)根据步骤(4)所建立起的孔隙度与t2谱面积的刻度模型，将完全饱和氯化钠溶液圆柱状岩心的t2谱面积数据代入刻度模型，计算得到完全饱和氯化钠溶液圆柱状岩心的核磁共振孔隙度；

10、(7)将完全饱和氯化钠溶液的圆柱状岩心放入烘箱，将圆柱状岩心孔隙中的氯化钠溶液蒸发出；

11、(8)采用岩石力学仪对烘干后的圆柱状岩心进行应力加载，得到单轴抗压强度；

12、(9)建立单轴抗压强度与核磁共振孔隙度和t2几何平均值的统计关系模型，实现单轴抗压强度的计算。

13、优选的，步骤(1)中：控制圆柱状岩心的直径为2.54厘米，长度为3厘米至5厘米之间。

14、优选的，步骤(1)中：采用气体法测量圆柱状岩心的孔隙度和渗透率。

15、优选的，步骤(2)中：控制所施加的压力不小于20兆帕，饱和时间不小于48小时。

16、优选的，步骤(3)中：控制低场核磁共振仪的主频为2兆赫兹，选择cpmg序列并设置采集参数，采集参数包括等待时间、回波间隔、累加采样次数和回波个数。

17、优选的，选择等待时间为6秒，回波间隔为0.1毫秒，累加采样次数为64次，回波个数为10000个。

18、优选的，步骤(4)中：

19、孔隙度与t2谱面积的刻度模型为线性，表示为：

20、

21、式中，φnmr为孔隙度，s为t2谱面积，v为圆柱状岩心体积，a、b分别为参数。

22、优选的，步骤(7)中：控制烘箱温度不小于100摄氏度，烘干时间不小于12小时。

23、优选的，步骤(9)中：

24、单轴抗压强度与核磁共振孔隙度和t2几何平均值的统计关系模型为线性，表示为：

25、cs＝c×φnmr+d×t2gm+e (2)

26、式中，cs为单轴抗压强度，t2gm为t2几何平均值，φnmr为核磁共振孔隙度，c、d、e分别为拟合参数。

27、优选的，步骤(9)中：通过测井获得核磁共振孔隙度，并将核磁共振孔隙度代入所建立的统计关系模型，计算得到单轴抗压强度。

28、本发明的有益技术效果是：

29、本发明提出一种基于核磁共振t2谱的岩石单轴抗压强度计算方法，该方法考虑了岩石孔径分布等对单轴抗压强度的影响，通过少量的岩石核磁共振和岩石力学实验即可建立单轴抗压强度的计算模型，从而能够快速无损的得到岩石单轴抗压强度。该方法可以克服传统的岩石力学测试方法对样品具有破坏性、测量速度慢、成本高等缺点。本发明在地质勘探、岩土、建筑和地质工程等领域具有较强的应用价值。

技术特征：

1.一种基于核磁共振t2谱的岩石单轴抗压强度计算方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于核磁共振t2谱的岩石单轴抗压强度计算方法，其特征在于，步骤(1)中：控制圆柱状岩心的直径为2.54厘米，长度为3厘米至5厘米之间。

3.根据权利要求1所述的一种基于核磁共振t2谱的岩石单轴抗压强度计算方法，其特征在于，步骤(1)中：采用气体法测量圆柱状岩心的孔隙度和渗透率。

4.根据权利要求1所述的一种基于核磁共振t2谱的岩石单轴抗压强度计算方法，其特征在于，步骤(2)中：控制所施加的压力不小于20兆帕，饱和时间不小于48小时。

5.根据权利要求1所述的一种基于核磁共振t2谱的岩石单轴抗压强度计算方法，其特征在于，步骤(3)中：控制低场核磁共振仪的主频为2兆赫兹，选择cpmg序列并设置采集参数，采集参数包括等待时间、回波间隔、累加采样次数和回波个数。

6.根据权利要求5所述的一种基于核磁共振t2谱的岩石单轴抗压强度计算方法，其特征在于：选择等待时间为6秒，回波间隔为0.1毫秒，累加采样次数为64次，回波个数为10000个。

7.根据权利要求1所述的一种基于核磁共振t2谱的岩石单轴抗压强度计算方法，其特征在于，步骤(4)中：

8.根据权利要求1所述的一种基于核磁共振t2谱的岩石单轴抗压强度计算方法，其特征在于，步骤(7)中：控制烘箱温度不小于100摄氏度，烘干时间不小于12小时。

9.根据权利要求1所述的一种基于核磁共振t2谱的岩石单轴抗压强度计算方法，其特征在于，步骤(9)中：

10.根据权利要求1所述的一种基于核磁共振t2谱的岩石单轴抗压强度计算方法，其特征在于，步骤(9)中：通过测井获得核磁共振孔隙度，并将核磁共振孔隙度代入所建立的统计关系模型，计算得到单轴抗压强度。

技术总结
本发明公开一种基于核磁共振T<subgt;2</subgt;谱的岩石单轴抗压强度计算方法，属于岩石物理及测井领域。该方法包括以下几个步骤：(1)将岩石制作成圆柱状，将其烘干后饱和氯化钠溶液；(2)采用低场核磁共振仪测量圆柱状岩石完全饱和氯化钠溶液的核磁共振T<subgt;2</subgt;谱，并将其刻度成核磁共振孔隙度，计算T<subgt;2</subgt;几何平均值；(3)将圆柱状岩石放入烘箱再次烘干，采用岩石力学仪对烘干后的圆柱状岩石进行单轴应力加载，得到其单轴抗压强度；(4)分析单轴抗压强度与核磁共振孔隙度和T<subgt;2</subgt;几何平均值的关系，建立基于核磁共振T<subgt;2</subgt;谱的岩石单轴抗压强度计算模型。本发明能够快速无损的得到岩石单轴抗压强度，在地质勘探、岩土、建筑和地质工程等领域具有较强的应用和推广价值。

技术研发人员：葛新民,张永昊,张壬霞,范宜仁,赵吉儿,邢兰昌,王斌
受保护的技术使用者：中国石油大学（华东）
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17