核磁共振在泥頁巖水化損傷中的應(yīng)用

井壁失穩(wěn)問題是石油鉆井過程中普遍存在并一直困擾石油工業(yè)界的一個復(fù)雜問題。石油鉆井過程中所遇到的井壁失穩(wěn)大致可分為破碎體失穩(wěn)、塑性體失穩(wěn)和泥頁巖失穩(wěn)，其中泥頁巖失穩(wěn)就占90%以 上，因此，有些研究者認(rèn)為井壁穩(wěn)定問題就是泥頁巖穩(wěn)定問題.
泥頁巖孔隙、顆粒等細(xì)觀結(jié)構(gòu)遇水后發(fā)生了改變，促使裂紋的萌生、擴展直至最終破裂的整個變化過程，對泥頁巖的力學(xué)特性以及工程特性產(chǎn)生了重要的影響.為了觀察和研究巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)的損傷演化直至完全破裂的過程，國內(nèi)外學(xué)者通過各種巖 石細(xì)觀力學(xué)試驗進(jìn)行了研究.
核磁共振技術(shù)(NMR)作為研究巖石細(xì)觀結(jié)構(gòu)的新型檢測方式，具有無損、反復(fù)和快速等優(yōu)點。NMR 通過對核磁共振弛豫時間的分析來獲取巖石 孔隙度及孔隙結(jié)構(gòu)特征、流體含量等信息，核磁共振成像可直觀地觀測巖石內(nèi)部孔隙損傷的發(fā)展情況.目前核磁共振技術(shù)在石油工程領(lǐng)域，主要通過對巖石孔隙結(jié)構(gòu)、儲層巖石孔隙流體特性等方面的研究，來進(jìn)行儲層評價及錄井測井方面的應(yīng)用.
下面簡單介紹利用核磁共振技術(shù)對不同浸泡時間的試樣進(jìn)行了橫向弛豫時間和核磁成像的測試，通過分析試樣質(zhì)量變化、橫向弛豫時間T2 譜分布、T2 譜面積的變化及核磁成像，對泥頁巖水化后內(nèi)部裂紋損傷演化過程進(jìn)行了分析和討論。

橫向弛豫時間T2分布

由上圖可知，隨著浸 泡時間的延長，部分T2 譜為3 個峰圖，右側(cè)對應(yīng)的大尺寸微裂隙的第2 個峰，繼續(xù)向右側(cè)移動，說明微裂縫在水化作用下不斷的擴展、分叉，形成了更多的微裂縫，表明巖石已出現(xiàn)較嚴(yán)重的水化損傷。

經(jīng)過1 d 的浸泡后，在以后幾天時間內(nèi)，T2 分布圖上的第1 個峰對應(yīng)的小尺寸微孔隙，峰的變化幅度進(jìn)一步增大，說明新的微孔隙還在不斷地產(chǎn)生和擴展

核磁共振成像分析

圖像中黑色為底色，發(fā)白的區(qū)域為水分子所在區(qū)域，代表的是孔隙范圍，圖像的亮度反映了巖石中含水率的多少，白色亮斑越多，意味著巖石孔 隙越大，反之，則孔隙越小

參考文獻(xiàn)：“基于核磁共振的脆硬性泥頁巖水化損傷演化研究”《巖土力學(xué)》2015 年3 月第36 卷第3 期