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低场核磁共振在页岩储层表征及流体赋存研究中的应用

页岩油，孔隙结构，赋存状态，核磁共振

页岩储集特性、页岩油赋机理及可流动性是目前页岩油地质研究的核心和难点问题，核磁共振技术是统一表征三者并建立有机联系的有效实验技术手段。本文针对我国典型盆地页岩油储层样品（渤海湾盆地沙河街组、苏北盆地阜宁组），以核磁共振技术为核心，开展了XRD、TOC及岩石热解、氮气吸附、扫描电镜、高压压汞、X射线CT、热重分析、离心分析等实验性工作。研究分析了页岩孔隙系统、孔隙结构及孔渗性等储集特性，不同赋存状态页岩油含量、赋存及相互转换规律，以及页岩油可动量，构建了二维T1-T2谱定量评价方法。

系统分析了核磁共振技术在页岩孔隙系统、孔隙结构、孔渗性研究中的应用，建立了页岩储集特性核磁共振定量评价体系。基于页岩储层特征，标定了页岩核磁共振测试最佳测试参数，建立了储集物性核磁共振测试方法（饱和油去干样基底法），定量计算了页岩孔隙度和渗透率。分析了页岩饱和油T2谱分布，建立了页岩孔隙系统核磁共振T2谱识别方法，将页岩孔隙系统分为微小孔（<100 nm）、中孔（100 nm~1000 nm）和大孔（>1000 nm）。基于氮气吸附微小孔和扫描电镜中孔孔径分布建立了页岩T2谱孔径分布“分段联合”标定方法，定量评价了页岩孔径分布特征。根据页岩T2谱分布特征，建立了页岩储层分级T2谱定量评价方法，将页岩储层分为四类，并应用多重分形理论，计算了各类储层T2谱多重分形特征，定量评价了页岩储层孔隙结构复杂性及非均质性。

通过分析不同状态页岩、粘土矿物及干酪根核磁共振弛豫特征，建立了页岩主要氢核组分核磁共振T1-T2识别图版，揭示了页岩油赋存状态。应用热重、离心-核磁共振分析，建立了页岩吸附/游离油量定量评价方法，分析了不同温度页岩吸附/游离油量及分布规律，标定并建立了不同温度页岩油吸附/游离定量评价模型，揭示页岩吸附、游离及可动油赋存孔径、转换规律及核磁共振T1-T2弛豫特征，建立了页岩油赋存模式（图1）。页岩孔隙系统中吸附油主要赋存于微小孔，束缚油主要赋存于中孔，可动油主要赋存于中孔和大孔，随着孔径增加吸附油比例迅速降低，游离油比例增加。

构建了原始状态页岩T1-T2谱识别图版，可有效区分页岩孔隙流体类型及分布，孔隙水对的存在将极大的影响页岩油的微观赋存。基于平衡水和饱和油构建立了页岩T1-T2谱孔隙水、油信号幅度标线方程，定量评价了页岩毛管束缚水、可动水、吸附油、束缚油和可动油含量。二维核磁共振T1-T2技术可准确识别页岩油储层各流体类型及赋存状态，为评价纳米孔隙发育的页岩油储层孔隙流体的含量及微观分布提供了新的技术手段。