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原文传递一种页岩孔隙水吸附量、游离量及其分布的评价方法

专利名称：	一种页岩孔隙水吸附量、游离量及其分布的评价方法
摘要：	本发明涉及页岩孔隙水赋存及其定量评价技术领域，公开了一种页岩孔隙水吸附量、游离量及其分布的评价方法，提出了描述可动水量随离心压力差的数学表达式、吸附比例方程和液体状态方程，在此基础上，联立核磁共振横向驰豫时间T2表达式，建立了基于核磁共振T2谱的页岩基质孔隙内液态水吸附量、游离量及其分布的评价方法。采用核磁共振T2谱可快速、无损的检测页岩吸附水和游离水含量及其分布，操作简便易行，准确性高，可操作性、实用性较强，便于地质推广应用。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	中国石油大学(华东)
发明人：	李俊乾;李文镖;卢双舫;张鹏飞;王思远;冯文俊
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-14T00:00:00+0800
申请号：	CN201910219913.5
公开号：	CN109884109A
代理机构：	重庆市信立达专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	包晓静
分类号：	G01N24/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N24
申请人地址：	266580 山东省青岛市黄岛区长江西路66号
主权项：	1.一种页岩孔隙水吸附量、游离量及其分布的评价方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将页岩柱状岩心进行干燥处理，测量页岩岩心在干燥状态下的质量和页岩岩心的核磁共振信号；步骤二：在一定温度条件下，将干燥状态下的页岩岩心饱和水，测试页岩岩心饱和水量Qt和饱和水状态下页岩岩心的核磁共振信号；步骤三：根据步骤一中干燥状态下页岩岩心的核磁共振信号和步骤二中饱和水状态下页岩岩心的核磁共振信号，通过去基底反演获得页岩岩心孔隙水的核磁共振T2谱；页岩岩心孔隙中核磁共振横向驰豫时间T2的计算公式为：其中，T2为横向驰豫时间，ms；ρ为表面弛豫率，nm/ms；Sw为含水孔隙的比表面积，Vw为含水孔隙的体积；步骤四：将步骤二中饱和水的页岩岩心进行离心分离试验，获得不同离心压力差△P条件下的可动水含量Qm，建立可动水量与离心压力差之间的函数关系：其中，Qm为可动水量，mg/g；Qf为游离水量，即最大可动水量，mg/g；△P为离心压力差，MPa；△PL为可动水量达到最大可动水量的一半时对应的离心压力差，MPa；将离心分离试验获得的数据代入可动水量与离心压力差之间的函数关系并进行拟合，得到游离水含量Qf；根据吸附水含量、游离水含量，计算离心分离试验的吸附比例ra：其中，吸附水含量Qa则通过公式Qa＝Qt-Qf计算；步骤五：采用低温氮气吸附/解吸法测试页岩岩心的含水孔隙的比表面积Sw，采用湿重法和低温氮气吸附/解吸法测试页岩岩心的含水孔隙的体积Vw；对于饱和水的页岩岩心，其内的吸附水占总水量的质量比可表示为：其中，H是平均吸附厚度，nm；ρ1和ρ2分别是吸附水和游离水平均密度，g/cm3；联立公式(3)和(4)，可得描述液体赋存状态的液体状态方程：其中，τ是校正系数，对于平行板状孔，其值为1，Vw/Sw与Qf/Qa之间呈线性关系时，τ接近于1；步骤六：基于核磁共振T2谱，联立液体状态方程，计算每个T2值时对应的吸附水含量和游离水含量，以及吸附水饱和度、游离水饱和度分别随T2值的分布；计算流程为：联立公式(1)和(4)可得：基于核磁共振T2谱，结合公式(6)，可计算出核磁共振T2谱上每个T2值对应的吸附比例，表示为：其中，T2i为核磁共振T2谱上第i个T2值；rai为T2i值对应的吸附比例，分数；01时，取rai＝1；核磁共振T2谱上每个T2值对应的吸附水信号幅度(Mai)为： Mai＝Mirai (8) 其中，Mi为第i个T2值对应的总信号幅度(质量归一化，下同)；Mai为第i个T2值对应的吸附水信号幅度(质量归一化，下同)；基于公式(8)，可计算页岩岩心的吸附水占总水量的质量比：其中，ra(T2)是基于核磁共振T2谱计算的页岩岩心中吸附水占总水量的质量比，分数；Mti为核磁共振T2谱上第i个T2值对应的吸附水信号幅度；n为核磁共振T2谱反演点数；确定最佳表面驰豫率，其约束方程为： δ＝\|ra(T2)-ra\| (10) 分析不同表面驰豫率值时的δ值，当核磁共振计算的吸附比例与离心法测试的吸附比例差值的绝对值δ等于0或无限逼近0时，可得最佳表面驰豫率值。将最佳驰豫率值代入公式(8)，可得每个T2值对应的吸附水信号幅度(Mai)。同时，可得游离水信号幅度(Mfi)，为： Mfi＝Mti-Mai (11) 其中，Mfi为第i个T2值对应的吸附水信号幅度；根据信号幅度与含水量之间的线性关系，可计算每个T2值时对应的吸附水含量和游离水含量，以及随T2值的分布。信号幅度与含水量之间的关系可表示为： y＝kx (12) 其中，y代表单位质量页岩岩心的含水量，mg/g；x代表单位质量页岩岩心的信号幅度；k为拟合系数；则吸附水含量及分布计算公式为： Qai＝kMai (13) 其中，Qai为第i个T2值对应的吸附水含量，mg/g；游离水含量及分布计算公式为： Qfi＝kMfi (14) 其中，Qfi为第i个T2值对应的游离水含量，mg/g；吸附水饱和度随T2值的分布计算公式为：其中，φai为第i个T2值对应的吸附水饱和度，％；游离水饱和度随T2值的分布计算公式为： φfi＝1-φai (16) 其中，φfi为第i个T2值对应的吸附水饱和度，％。 2.根据权利要求1所述的页岩孔隙水吸附量、游离量及其分布的评价方法，其特征在于，步骤一中页岩岩心在20℃条件下饱和蒸馏水24～48h。 3.根据权利要求1-5任意一项所述的页岩孔隙水吸附量、游离量及其分布的评价方法，其特征在于，步骤一中页岩岩心干燥条件为110℃条件下进行干燥24h。
所属类别：	发明专利