利用核磁共振技术确定页岩中游离甲烷气与吸附甲烷气含量

在地表标准状态下,页岩储层中游离甲烷气与吸附甲烷气都表现为性质相同的天然气,但在地层孔隙介质条件下具有不同赋存状态和温压响应特征:游离气赋存在较大孔隙中,遵循自由气体状态方程,恒温下其游离气含量随压力变化而呈现线性变化规律;吸附气赋存在微孔隙中,遵循蓝格缪尔方程,恒温下吸附气含量随压力变化呈现非线性变化特征。基于这一原理,利用恒温不同压力下饱和甲烷页岩岩心核磁共振实验,观测核磁共振(NMR)T2谱随压力变化特征,借此分辨出页岩中游离气及吸附气位置,并进行定量评价。在页岩岩心NMR测井T2谱图上,游离气、吸附气分别形成了分离的T2谱峰,分别称为吸附气峰和游离气峰,借此识别出游离气和吸附气。吸附气T2时间较小,分布在0.1～1ms,主峰位置为0.2ms,表明吸附气分布在孔径小的微孔隙中;游离气分布在1～10ms,主峰位置3ms,表明游离气存在大孔隙中。游离气峰面积随压力呈现线性变化规律,符合自由气体状态方程描述的规律;吸附峰面积随压力呈现非线性变化规律,符合蓝格缪尔方程所描述的规律。游离气峰面积与标准状态下游离气体积存在定量转换关系,借此计算页岩中游离气、吸附气含量及其比例。这一技术具有易测量、成本低的优势,具有推广价值。