玻璃珠堆積孔隙模型核磁共振成像與弛豫圖譜測(cè)試實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：

　　實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備:兩種不同尺寸規(guī)格的玻璃珠，小玻璃珠直徑為um級(jí)，大玻璃珠直徑為mm級(jí)；自來(lái)水；五水硫酸銅。
　　實(shí)驗(yàn)儀器：巖心核磁共振成像分析儀，頻率約22MHz，探頭線圈直徑15mm，實(shí)驗(yàn)溫度控制在31.99-32.00℃；
　　孔隙度、滲透率測(cè)定運(yùn)用核磁共振巖心分析測(cè)量軟件；
　　

　　使用核磁共振成像軟件，全用自旋回波序列，完成T2加權(quán)像；

分析與結(jié)果：

孔隙度測(cè)定
　　由于大小兩類玻璃珠形成的孔隙大小不同，飽水后（孔隙*被水充滿）孔隙內(nèi)水的弛豫時(shí)間差別較大，定標(biāo)時(shí)分別用純水做大玻璃珠定標(biāo)線，用飽水后的小玻璃珠做小玻璃珠的定標(biāo)線。定標(biāo)數(shù)據(jù)如下：

飽和度、滲透率測(cè)定
　　在干燥玻璃珠內(nèi)不斷滴入水，直至飽水。取滴水過(guò)程的三個(gè)時(shí)間點(diǎn)（暫態(tài)）做孔隙度測(cè)定，飽和度=（暫態(tài)孔隙度/飽水孔隙度）＊（暫態(tài)總體積/飽水總體積）。滲透率計(jì)算按SDR模型，設(shè)模型參數(shù)a=1。測(cè)試結(jié)果如下：
　　飽和度計(jì)算是在孔隙度的基礎(chǔ)之上的，所以其準(zhǔn)確度與孔隙度的準(zhǔn)確度密切相關(guān)。滲透率隨著水量增加而增加，且在同級(jí)別飽和度下，大玻璃珠內(nèi)滲透率大于小玻璃珠。核磁共振成像小玻璃珠成像
左：飽水時(shí)，飽和度=100%；右：飽和度=14.31%　　左圖的圖像上方較亮部分為水溶液，下方偏暗色區(qū)域?yàn)轱査男〔Ａе椤Ｓ覉D的圖像中為非飽水樣品。由圖像可知在樣品內(nèi)部水分分布并不均勻。
大玻璃珠成像
左、右為同一只樣品。得到左側(cè)圖像后將樣品攪動(dòng)后再采集右側(cè)圖像，以觀察變化。孔徑分布
　　當(dāng)孔隙內(nèi)的液體為水且磁場(chǎng)梯度近似為零時(shí)，多孔介質(zhì)體系中T2只與孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)，在已知T2分布的情況下，即可根據(jù)設(shè)定模型求出孔隙分布情況。
左：大玻璃珠孔隙分布，飽和度分別為1：32.35%；2：71.13%，3：94.08%；4：100%。右：小玻璃珠孔隙分布，飽和度分別為1：19.25%；2：40.57%，3：60.26%；4：100%。圖中橫坐標(biāo)為T2，縱坐標(biāo)為信號(hào)強(qiáng)度。對(duì)于同一幅T2分布圖，各個(gè)峰面積比總面積代表對(duì)應(yīng)孔隙所占比例。
　　大、小玻璃珠隨著飽和度的升高，信號(hào)強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，各個(gè)峰之間的比例關(guān)系較為固定，說(shuō)明孔隙分布受飽和度影響較小。

核磁共振知識(shí)科譜：

　　目前，核磁共振已經(jīng)成為石油勘探的有力工具，它能夠準(zhǔn)確的分析巖心孔隙結(jié)構(gòu)，提供孔隙度、孔隙分布、滲透率、束縛流體飽和度、自由流體飽和度等較為全面的孔隙結(jié)構(gòu)相關(guān)信息。其次，核磁共振也是目前*能夠準(zhǔn)確分析孔隙內(nèi)流體性質(zhì)和狀態(tài)的有力工具，與常規(guī)的中子、密度和聲波測(cè)量方法相比，核磁共振方法可以提供以下三種常規(guī)方法無(wú)法得到的巖層信息：
 　 （1） 關(guān)于孔隙中流體數(shù)量的信息；
  　（2） 關(guān)于流體特性的信息；
  　（3） 關(guān)于含流體孔隙尺寸的信息。
　　低場(chǎng)核磁研究的內(nèi)容主要是物質(zhì)的弛豫特性，即物質(zhì)核磁信號(hào)的衰減快慢。通常，我們用弛豫時(shí)間來(lái)表示物質(zhì)弛豫的快慢，弛豫時(shí)間越短，物質(zhì)核磁信號(hào)衰減的越快。   巖心是較為典型的多孔介質(zhì)，在巖心內(nèi)往往會(huì)發(fā)生以下三種弛豫現(xiàn)象：
　　1、體弛豫
　　體弛豫(bulk relaxation)，是指多孔介質(zhì)孔隙內(nèi)液體固有的弛豫機(jī)制，這與大多數(shù)液體體系的弛豫機(jī)制相同，其弛豫的快慢由液體的物理屬性（如粘度、物質(zhì)結(jié)構(gòu)等）決定，其與孔隙本身無(wú)關(guān)，通常發(fā)生在孔隙尺寸在50nm以上的大孔隙或巖心裂縫處。
　　2、表面弛豫
　　表面弛豫(surface relaxation)，是與多孔介質(zhì)孔隙大小相關(guān)的弛豫機(jī)制，該弛豫發(fā)生在液體與固體的接觸面，其弛豫的快慢由孔隙大小來(lái)決定，孔隙越小，弛豫的速度越快，通常發(fā)生在尺寸在2nm‐50nm之間的孔隙內(nèi)部。
　　 3、擴(kuò)散弛豫
　　擴(kuò)散弛豫(diffusion relaxation)，是受孔隙內(nèi)液體本身自擴(kuò)散影響的弛豫機(jī)制，擴(kuò)散只會(huì)影響體系的橫向弛豫時(shí)間而不會(huì)影響體系的縱向弛豫，因此，只存在橫向擴(kuò)散弛豫。

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