在煤層氣勘探開發(fā)中，核磁共振技術主要應用于實驗室檢測和解釋儲層巖心特性，涵蓋巖性、物性、含油氣水性等，為儲層評價提供關鍵參數(shù)。然而從現(xiàn)場取心運回，并在實驗室分析需較長周期，部分參數(shù)（如油氣散失率）在此過程中易變，造成與原始狀態(tài)的差異，影響后續(xù)儲層和生產(chǎn)參數(shù)評價的準確性。加之實驗室設備體積較大且昂貴，現(xiàn)場錄井進行及時儲層評價或提供評價相關參數(shù)的手段相對有限，亟需一種適用于現(xiàn)場且即時分析巖心（巖屑）的便攜式設備和應用技術。

神開推出的新一代SKNM12便攜式核磁共振錄井儀能夠快速獲取巖心（巖屑）的核磁T2譜、核磁孔隙度、含油飽和度、原始含水飽和度、散失流體飽和度、SDR滲透率及孔徑分布等儲層相關參數(shù)，實現(xiàn)現(xiàn)場儲層快速評價。

一、 系統(tǒng)組成

SKNM12快速核磁錄井儀由三部分構成：控制柜、筆記本、磁體柜。

1. 控制柜：由安裝在內部的溫控模塊、譜儀、射頻功放、前置放大器、供電模塊等組成；

2. 筆記本：負責接收操作者的指令，并通過序列發(fā)生軟件產(chǎn)生各種控制信號傳遞給譜儀系統(tǒng)的各個部件協(xié)調工作，筆記本還要完成數(shù)據(jù)處理、存儲以及顯示任務；部分一維和二維信號處理等功能也是由筆記本完成的；

3. 磁體柜：部分包括一臺永久磁體，加熱及恒溫電路以及具有嚴格屏蔽的射頻線圈組成；

4. 分析軟件和解釋軟件：分析軟件數(shù)據(jù)處理完后，解釋軟件自動計算各類參數(shù)。

SKNM12快速核磁錄井儀

二、 現(xiàn)場快速評價流程

煤層氣巖心的測試流程包括儀器標定、穩(wěn)定性驗證、巖心的取樣、修樣、新鮮/飽水樣核磁實驗、質量體積密度測量、烘干以及烘干樣核磁測試實驗。

1. 儀器標定：現(xiàn)場配置三套不同標定方法，分別為油標定、錳標定、水標定；

2. 取樣：時刻關注取心情況，當巖心出筒時按規(guī)定及時取樣，原則上間隔0.5米取巖心內部樣品；

3. 修樣：使用地質錘先將巖心樣品邊部去除，后使用斜口鉗進行精修，保證每塊巖心小樣無邊無鉆井液污染，質量在8g-12g之間且能順利放入試管之中；

4. 穩(wěn)定性驗證：取標樣放入核磁儀器中測量，觀測實驗結果信號量是否與前一次實驗結果一致；

5. 新鮮樣核磁共振T2譜測量：測量樣品的原始質量后，使用生料帶包裹放入核磁試管中進行核磁共振測量；

6. 飽水樣核磁共振T2譜測量：生料帶解除，將樣品放入對應編號自封袋內，加蒸餾水沒過樣品后放入真空抽氣裝置中抽真空2h，將巖心小樣內部氣體抽出。待真空抽氣時間結束后放入加壓飽和裝置，加壓10MPa靜置2h使蒸餾水充分填充入巖心小樣內部孔隙。加壓結束后取出樣品，用衛(wèi)生紙擦去表面浮水，用生料帶包好放入核磁試管中，進行核磁共振飽水樣T2譜測量；

7. 質量體積測量：使用精密天平測量加壓飽水后巖心質量，使用密度天平測量巖心的質量和體積，計算巖心的密度；

8. 樣品烘干：將樣品放入恒溫干燥箱內，溫度調至105℃，持續(xù)烘干12h后，將烘干的樣品放入干燥皿內冷卻；

9. 烘干樣核磁共振T2譜測量：測量烘干樣品的質量，使用生料帶包好放入核磁試管中進行核磁共振測量。

整個操作過程可在20小時內即可獲得本筒次全部樣品實驗結果，如圖1所示。

圖1 工作流程圖

三、系統(tǒng)特點

主要特點：快速、精準、便攜、環(huán)保、多參數(shù)

1. 速度快——2min內/次；

2. 準確度高——mg級別流體分辨率，0.01msT2分辨率；

3. 穩(wěn)定性好——自控溫+自屏蔽；

4. 安全、環(huán)保——無輻射，無有害物質；

5. 便攜性——體積小，方便搬運。

其中電子立柜：長512mm*寬255mm*高425mm，質量23kg；磁體柜：長440mm*寬270mm*高254mm，質量27kg。

四、 應用效果

AX1井為某區(qū)域的深層煤層氣井，目的層巖性以頁巖和煤為主，含有少量泥巖、粉砂巖，取心段為1#、2#、3#、4#、5#、6#和7#煤層，核磁共振分析全取心段間隔0.5米取樣。

解釋成果與地質分析一致：

（1）孔隙度特征

圖2 煤層孔隙度對比圖

AX1井取心段巖性以頁巖和煤為主，含有少量泥巖、粉砂巖，煤層孔隙度：平均7.51%，最小6.27%，最大9.09%；頁巖孔隙度：平均10.27%，最小1.47%，最大20.27%；其中1#煤層、4#煤層下部孔隙度相對更高如圖2所示。

（2）含氣性特征

圖3 煤層含氣飽和度對比圖

煤層含氣飽和度：平均38.61%，最小16.00%，最大66.87%；頁巖含氣飽和度：平均21.84%，最小2.85%，最大71.43%；其中5#煤層含氣飽和度更高達到55.8%，為最優(yōu)質煤層如圖3所示。

（3）含水性特征

圖4 煤層含水飽和度對比圖

煤層含水飽和度：平均61.39%，最小33.13%，最大84.00%；頁巖含水飽和度：平均78.16%，最小28.57%，最大98.77%；其中5#煤層含水飽和度相對更低，如圖4所示。

（4）綜合解釋成果

4#煤層核磁錄井綜合解釋

圖5 4#煤層核磁錄井解釋成果圖

由圖5可看出，4#煤層主要以煤為主，共取樣7塊，核磁平均有效孔隙度為6.13%，頁巖6.77%，煤5.28%。

錄井氣測異常層1個，在煤層交界層段，遲深4322m～4324m，TG由2.8272%↑29.8507%，C1由2.4037%↑29.3094%。氣測異常發(fā)生段測得巖心含氣飽和度同步上漲如圖6所示。本層中以煤為主，含氣飽和度較為正常，占最大孔隙度的孔喉半徑主要分布在0.01＜r＜1μm范圍，可動流體飽和度較低，綜合評價中等。

圖6 氣測異常段趨勢對比圖

5#煤層核磁錄井綜合解釋

圖7 5#煤層核磁錄井解釋成果圖

由圖7可看出，5#煤層煤頁巖交雜，共取樣8塊，核磁平均有效孔隙度為8.95%，頁巖10.55%，煤7.35%。

錄井氣測異常層1個，在煤層與頁巖段，遲深4326m～4328m，TG由3.5842%↑30.1931%，C1由8.1156%↑23.1297%。氣測異常發(fā)生段測得巖心含氣飽和度同步上漲如圖8所示。本層中以煤，頁巖為主，含氣飽和度為本次取心段最高，占最大孔隙度的孔喉半徑主要分布在0.01＜r＜1μm范圍，可動流體飽和度較高，SDR滲透率較高， BRD譜顯示可動流體飽和度為本井最高，綜合評價最優(yōu)，建議水平段箱體選在5#煤層煤巖。

圖8 氣測異常段趨勢對比圖

6#煤層核磁錄井綜合解釋

圖9 6#煤層核磁錄井解釋成果圖

由圖9可看出，6#煤層底板以頁巖與砂質頁巖為主，共取樣18塊，核磁平均有效孔隙度為8.86%，頁巖9.05%，煤5.60%。

無錄井氣測異常層。本層中頁巖與砂質頁巖為主，含氣飽和度較低，占最大孔隙度的孔喉半徑主要分布在0＜r＜0.01μm范圍，可動流體飽和度較底，SDR滲透率一般， BRD譜顯示可動流體較少，綜合評價一般。

神開作為中國石油裝備行業(yè)上市公司，正在全力向數(shù)字化、高科技轉型。旗下綜合錄井設備、HH級井口設備、大口徑高壓力井控設備等多款產(chǎn)品，保持著國內領先，世界同步的技術水平，始終致力于推動中國油氣行業(yè)高速發(fā)展，為中國油氣的勘探開發(fā)保駕護航。