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解鎖地球熱能密碼:低場核磁共振照亮地?zé)醿印昂谙洹?/h1>
來源:蘇州紐邁分析儀器股份有限公司   2025年07月09日 13:43  

地?zé)豳Y源開發(fā)的熱潮中,高效開采深層熱能面臨核心挑戰(zhàn):如何精準(zhǔn)評估與改造儲層?壓裂技術(shù)是增強(qiáng)地?zé)衢_采效率的關(guān)鍵手段,其核心在于在致密巖層中創(chuàng)造高導(dǎo)流能力的人工裂縫網(wǎng)絡(luò),并激活天然裂縫系統(tǒng)。然而,壓裂效果的好壞,從根本上依賴于對儲層孔隙發(fā)育特征(如孔隙大小分布、連通性、流體賦存狀態(tài))的深刻理解。傳統(tǒng)評估方法如同“霧里看花”,亟需更精準(zhǔn)、無損的探測技術(shù)——低場核磁共振技術(shù)正以其獨(dú)-特優(yōu)勢,成為照亮地?zé)醿游⒂^世界的“明燈”。


長期以來,評估巖石孔隙結(jié)構(gòu)主要依賴巖心實(shí)驗(yàn)室分析(如壓汞法、氣體吸附法)和微觀成像技術(shù)(如微CT掃描)。這些傳統(tǒng)方法雖能提供寶貴信息,卻存在明顯局限:巖心分析通常具有破壞性,僅能反映取樣點(diǎn)的局部信息,且難以模擬原位溫壓條件;微CT掃描雖能實(shí)現(xiàn)高分辨率三維成像,但設(shè)備昂貴、樣品尺寸受限,對低孔隙度致密巖石的流體動態(tài)表征能力不足。面對地?zé)醿臃蔷|(zhì)性強(qiáng)、原位條件復(fù)雜的特點(diǎn),傳統(tǒng)方法在全面、原位評價壓裂改造前后儲層孔隙結(jié)構(gòu)動態(tài)變化方面力不從心。


低場核磁共振技術(shù)的崛起,為地?zé)醿颖碚鲙砹烁锩酝黄啤F浜诵脑碓谟诶脷湓雍耍ㄙ|(zhì)子)在磁場中的弛豫特性。當(dāng)巖石孔隙中的流體(主要是水)處于特定磁場環(huán)境中時,其氫原子核會被激發(fā);當(dāng)激發(fā)停止后,這些原子核會釋放能量并恢復(fù)到平衡狀態(tài),這一過程稱為“弛豫”。弛豫速率(T1、T時間)與流體所處的物理化學(xué)環(huán)境密切相關(guān):

小孔隙中流體受孔壁束縛更強(qiáng),弛豫更快(T時間短);

大孔隙或裂縫中流體自由度更高,弛豫較慢(T時間長);

連通性好的孔隙網(wǎng)絡(luò)信號更強(qiáng)。


通過測量和分析巖石樣品或原位條件下流體的核磁共振弛豫信號(T譜),低場核磁技術(shù)能夠無損、快速、定量地描繪出巖石內(nèi)部復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)圖譜:

精準(zhǔn)刻畫孔隙發(fā)育: 清晰區(qū)分微孔、中孔、大孔及裂縫,揭示孔隙大小分布規(guī)律,為評估儲層原始滲透潛力和壓裂改造潛力提供關(guān)鍵依據(jù)。

洞察流體賦存: 識別束縛水與可動水,定量評價有效孔隙度和流體可采性,直接指導(dǎo)地?zé)衢_采策略。

評價壓裂效果: 對比壓裂前后巖樣的核磁信號變化,直觀反映人工裂縫的生成、天然裂縫的擴(kuò)展以及孔隙連通性的改善程度,成為優(yōu)化壓裂方案、評估增透效果的“黃金標(biāo)尺”。

高效無損: 無需復(fù)雜前處理,不破壞樣品,可對同一塊巖樣進(jìn)行壓裂前后的重復(fù)測試,動態(tài)追蹤孔隙結(jié)構(gòu)演化過程。

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核磁表征不同溫度下的多孔砂巖T分布

 

相較于傳統(tǒng)方法,低場核磁共振技術(shù)在地?zé)醿友芯恐姓宫F(xiàn)出無可-比擬的綜合優(yōu)勢:

無損檢測: 最-大程度保留巖樣原始結(jié)構(gòu)和流體狀態(tài),結(jié)果更貼近地下真實(shí)情況。

全面信息: 一次測量同時獲得孔隙大小分布、孔隙度、滲透率估算、流體飽和度及可動流體飽和度等多維度信息。

快速高效: 單次測試通常在幾分鐘到幾十分鐘內(nèi)完成,顯著提升實(shí)驗(yàn)效率。

原位表征潛力: 結(jié)合專用探頭設(shè)計(jì),未來有望向井下原位探測方向發(fā)展,實(shí)現(xiàn)真正意義上的儲層原位評價。

動態(tài)監(jiān)測: 完-美適用于壓裂、驅(qū)替等物理模擬實(shí)驗(yàn)過程的實(shí)時監(jiān)測,揭示孔隙內(nèi)流體的動態(tài)運(yùn)移規(guī)律。


低場核磁共振技術(shù)已成功應(yīng)用于多個地?zé)犴?xiàng)目的研究中。通過分析壓裂前后巖心的T譜變化,研究人員能夠清晰識別出壓裂誘導(dǎo)的新生微裂縫及其對孔隙連通性的顯著改善,量化評估可采流體體積的增加。這種基于低場核磁的精準(zhǔn)評價,為優(yōu)化壓裂參數(shù)設(shè)計(jì)(如排量、砂量、壓裂液類型)提供了科學(xué)依據(jù),從而顯著提升了地?zé)衢_采的效率和經(jīng)濟(jì)性。

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