泥页岩核磁共振的流体识别方法

本发明涉及页岩油气勘探与开发，特别涉及一种泥页岩核磁共振的流体识别方法。

背景技术：

1、页岩油储层相较于常规储层和致密砂岩储层，具有更加致密的孔隙结构和复杂的流体类型。有效识别泥页岩中不同流体类型对于页岩油勘探开发至关重要。核磁共振技术凭借其对流体中氢核的探测能力以及一种快速、无损、非侵入的优势而被广泛应用于页岩油领域。其中应用最为广泛的就是一维核磁共振t2谱。然而，由于页岩油储层中含有的多种复杂氢核信号比如水、油和有机质可能在一维t2谱中存在部分重叠甚至完全重叠，给页岩油储层流体识别带来挑战。

2、目前的一维核磁共振t2谱流体方法可以归为类：（1）通过巧妙地设计数据采集模式来识别流体特征，这种方法常用于核磁共振测井中；（2）采用顺磁质溶液（比如mncl2溶液）来消除水的信号，突出油的信号，但该方法屏蔽效果较差；（3）将核磁共振与波谱学相结合来对一维t2谱进行识别。但这些方法作为信号处理/数学方法，均无法直接确定和反映各个分量谱实际物理意义，导致拟合出的结果与实际结果存在差异。特别的，如果峰存在完全重叠的情况，这些方法将无法对其进行有效识别。二维核磁共振t1-t2谱增加纵向弛豫时间t1信息，有效提高了不同质子贡献的分离度，克服一维核磁t2谱识别流体的局限性。前人的研究已经提出了多套不同的二维t1-t2谱来识别和定量评价不同状态流体，即依据二维t1-t2谱中代表不同状态流体的区域范围内累计信号幅度反映流体含量。因此，二维核磁共振流体识别结果应该可以为一维核磁共振t2谱流体识别提供依据，避免一维核磁共振t2谱流体识别结果缺乏实际物理意义，这需要建立一维核磁共振t2谱和二维核磁共振联系。一维核磁共振中，同一单一流体具有同一恒定的质量-信号幅度转换系数。然而，二维核磁共振由于与一维t2谱具有不同的测试序列、反演算法，将二维t1-t2谱中同一组成但不同状态的流体采用同一转换系数可能是不合理的。

3、因此，亟需设计一种建立一维核磁共振和二维核磁共振联系，对一维核磁共振t2谱进行流体识别结果的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种泥页岩核磁共振的流体识别方法，可确定二维t1-t2谱信号幅度与一维t2谱信号幅度及质量的转换方法，提高了在油水共存条件下一维t2谱各组分流体识别的准确性。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种泥页岩核磁共振的流体识别方法，包括：

4、s1、泥页岩接收后制样，分别在接收状态、恢复水状态、恢复油水状态、洗油干燥状态、饱和油状态下测试泥页岩样品的一维t2谱和二维t1-t2谱；

5、s2、根据步骤s1中所得的二维t1-t2谱，得到相对应的二维t2投影谱，并进行所述二维t2投影谱的流体组分识别；

6、s3、采用去基底反演法获得仅反映样品在饱和油状态下的孔隙流体的一维t2谱，并对所述一维t2谱进行组分识别，建立样品中油信号的二维t2投影谱与一维t2谱之间的转换关系；

7、s4、将步骤s3得到的油信号的二维t2投影谱与一维t2谱之间的转换关系，应用到恢复油水状态中，进行样品流体组分识别，得到恢复油水状态下样品的二维t2投影谱与一维t2谱转换关系；

8、s5、根据步骤s4得到的结果（结合油、水峰面积-信号幅度-质量标定方程），得到饱和油状态下及恢复油水状态下样品的二维t2投影谱与一维t2谱之间信号幅度、质量转换关系；

9、s6、根据步骤s5得到的饱和油状态下及恢复油水状态下样品的二维t2投影谱与一维t2谱之间信号幅度、质量转换关系，进行泥页岩核磁共振的流体识别。

10、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤s1中，泥页岩制样具体为：泥页岩在接收状态下，采用无水线切割加工成直径25mm，长度30mm的圆形柱塞样。

11、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤s1中，测试泥页岩样品的一维t2谱和二维t1-t2谱时，采用核磁共振仪，测量共振频率为12mhz，磁场强度为0.5t，最小测试回波间隔te为0.06ms；t2测试采用cpmg脉冲序列；二维t1-t2谱测试采用sr-cpmg序列，测试参数如下：等待时间tw为3000ms，叠加次数ns为32次，回波个数nech为4096个，反转时间个数nti为31个，回波间隔为0.07ms；质量采用高精度天平测量。

12、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤s1中，恢复水状态、恢复油水状态、洗油干燥状态、饱和油状态下的样品获得方式如下：

13、恢复水状态样品：将样品和饱和硫酸钾盐溶液（在室温296k（23℃）条件下对应饱和蒸气压（psat）为98%）一起放置于干燥皿中开展平衡水实验，得到恢复水状态样品，放置时间至少为一周直到样品质量不变达到平衡条件；平衡结束后取出样品测试质量并开展核磁共振测试一维t2谱和二维t1-t2谱；

14、恢复油水状态样品：将恢复水状态样品放置于真空加压饱和仪中，抽真空1 h下排除孔隙中的空气，加压10 mpa，饱和正十二烷24 h，使得残余孔隙充满正十二烷，得到恢复油水状态样品，将恢复油水状态样品取出测试质量并开展核磁共振测试一维t2谱和二维t1-t2谱；

15、洗油干燥状态样品：将恢复油水状态样品置入洗油仪中采用二氯甲烷与丙酮混合液（体积比3:1）在85℃、0.2 mpa下洗油7 d，并在110℃条件下抽真空干燥，得到洗油干燥状态样品；称量洗油干燥状态样品质量后测试一维t2谱和二维t1-t2谱；

16、饱和油状态样品：将洗油干燥状态样品放置于真空加压饱和仪中，抽真空1 h后加压10 mpa饱和正十二烷24小时，得到饱和油状态样品，称量饱和油状态样品质量后测试一维t2谱和二维t1-t2谱。

17、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤s2的具体方法为：

18、s2.1将步骤s1中得到的各种样品状态下的一维t2谱和二维t1-t2谱除以样品的质量得到单位质量一维t2谱和二维t1-t2谱；

19、s2.2 对经步骤s2.1处理过的二维t1-t2谱进行识别，将二维t1-t2谱分为五个区域，其中a区域代表孔隙束缚水，b区域代表吸附油，c区域代表束缚油，d区域代表可动油，e区域代表固态骨架及类固态骨架基底信号，将二维t1-t2谱各区域信号在t2轴上累积得到二维t2投影谱；

20、s2.3采用混合高斯函数对样品各种状态下的二维t2投影谱进行识别；

21、高斯函数表达式如下：

22、

23、式中，f（t）为t时刻的弛豫信号强度，n为页岩油储层内部流体组分的个数，ai为第i种流体组分的幅值，xi为第i种流体组分的横向弛豫时间，wi为第i种流体组分高斯分布标准差对应的峰宽；

24、混合高斯函数处理过程在线性刻度下完成，将弛豫时间取对数处理得到线性刻度，在拟合得到每种组分分布后转化恢复到对数时间轴下。

25、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤s2.3中，采用混合高斯函数对b区域、c区域、d区域的油信号进行识别，得到吸附油、束缚油和可动油分布；对于恢复油水状态下样品，进一步对e区域固态骨架及类固态骨架基底信号和a区域束缚水信号进行识别。

26、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤s3的具体方法为：

27、s3.1 对仅反映固态骨架及类固态骨架基底信号的洗油干燥状态样品的一维t2谱进行高斯函数拟合，结合洗油干燥状态样品二维t2投影谱，建立固态骨架及类固态骨架基底信号一维t2谱与二维t2投影谱的谱峰面积转换关系；

28、s3.2 在步骤s3.1得到的固态骨架及类固态骨架基底信号一维t2谱与二维t2投影谱的谱峰面积转换关系基础上，将饱和油状态样品的一维t2谱去除基底信号（即洗油干燥状态）反演得到仅反映孔隙油的样品一维t2谱；

29、s3.3采用混合高斯函数识别饱和油状态下，样品的不同赋存状态油的信号分布，结合饱和油状态样品二维t2投影谱识别结果，建立饱和油状态下不同赋存状态油的一维t2谱与二维t2投影谱峰面积转换关系，所述不同赋存状态油，包括吸附油、束缚油和可动油：

30、

31、式中，aao-1d、abo-1d、amo-1d分别为一维t2谱吸附油、束缚油和可动油的峰面积，aao-2d、abo-2d、amo-2d分别为二维t2投影谱吸附油、束缚油和可动油的峰面积，kao、kbo、kmo为单一饱和油状态下吸附油、束缚油和可动油一维t2谱与二维t2投影谱峰面积转换系数。

32、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤s4的具体方法为：

33、s4.1根据式（2）、式（3），得到饱和油状态下样品一维t2谱与二维t2投影谱的吸附/束缚比转换关系

34、

35、恢复油水状态下样品一维t2谱和二维t2投影谱吸附油/束缚油比的转换关系，与洗油干燥及饱和油状态下样品服从相同规律，结合恢复油水状态下二维t2投影谱吸附油和束缚油的峰面积结果，根据式（5）得到一维t2谱吸附/束缚比，以式（5）得到的一维t2谱吸附/束缚比作为约束条件对恢复油水状态进行混合高斯函数拟合，对恢复油水状态下样品一维t2谱进行组分识别；

36、s4.2 根据步骤s4.1得到的恢复油水状态下样品的不同组分流体一维t2谱识别结果，建立恢复油水状态下样品一维t2谱与二维t2投影谱不同组分流体信号峰面积关系：

37、

38、式中，aw-1d为一维t2谱束缚水峰面积，aw-2d分别为二维t2投影谱束缚水峰面积，k’ao、k’bo、k’mo分别为恢复油水状态下样品吸附油、束缚油和可动油的一维t2谱与二维t2投影谱峰面积转换系数。

39、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，在步骤s4之后，采用接收状态与恢复水状态前后孔隙束缚水的变化来验证前面模型的准确性，其中，通过恢复水状态一维t2谱去除接受状态信号反演得到束缚水一维t2谱增量，通过恢复水状态与接收状态二维t2投影谱峰面积作差得到束缚水二维t2投影谱增量，建立束缚水一维t2谱与二维t2投影谱峰面积转换，与步骤s4得到的结果进行比较发现两种方法得到的结果一致。

40、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤s5的方法具体为：

41、s5.1 确定一维t2谱、二维t2投影谱信号幅度与峰面积关系：

42、

43、式中，a1d、a2d分别为一维t2谱和二维t2投影谱几何峰面积，无量纲；n1d、n2d分别为一维t2谱和二维t2投影谱信号幅度，a.u./g；

44、s5.2 根据饱和油量与饱和油状态下样品一维t2谱信号幅度、平衡水量与平衡水一维t2谱信号幅度，建立油和水的标线方程：

45、

46、式中noil-1d、nwater-1d分别为一维t2谱信号幅度，a.u.；moil、mwater分别为一维t2谱油、水信号标定系数，a.u./g；moil、mwater分别为油、水质量，g；

47、s5.3 求解得到饱和油状态下、恢复油水状态下的二维t2投影谱与一维t2谱信号幅度、质量转换关系。

48、本发明的有益效果为：本发明针对于一维t2谱中油、水信号重叠问题，不同于前人直接采用数学算法对流体进行识别的方法，依据二维t1-t2谱的流体识别结果，避免了识别结果可能无实际物理意义的问题，并考虑到二维t1-t2谱中同一组成但是不同状态流体采用同一转换系数的不合理性，基于混合高斯函数对t2谱进行分解的方法，采用二维t2投影谱来建立二维t1-t2谱与一维t2谱关系，建立了油水共存条件下一维t2谱各组分流体的准确识别的方法，具有广阔的应用前景。