解鎖地球熱能密碼：低場核磁共振照亮地?zé)醿印昂谙洹?/h1>

時(shí)間：2025/7/9閱讀：142

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在地?zé)豳Y源開發(fā)的熱潮中，高效開采深層熱能面臨核心挑戰(zhàn)：如何精準(zhǔn)評估與改造儲層？壓裂技術(shù)是增強(qiáng)地?zé)衢_采效率的關(guān)鍵手段，其核心在于在致密巖層中創(chuàng)造高導(dǎo)流能力的人工裂縫網(wǎng)絡(luò)，并激活天然裂縫系統(tǒng)。然而，壓裂效果的好壞，從根本上依賴于對儲層孔隙發(fā)育特征（如孔隙大小分布、連通性、流體賦存狀態(tài)）的深刻理解。傳統(tǒng)評估方法如同“霧里看花"，亟需更精準(zhǔn)、無損的探測技術(shù)——低場核磁共振技術(shù)正以其獨(dú)-特優(yōu)勢，成為照亮地?zé)醿游⒂^世界的“明燈"。

長期以來，評估巖石孔隙結(jié)構(gòu)主要依賴巖心實(shí)驗(yàn)室分析（如壓汞法、氣體吸附法）和微觀成像技術(shù)（如微CT掃描）。這些傳統(tǒng)方法雖能提供寶貴信息，卻存在明顯局限：巖心分析通常具有破壞性，僅能反映取樣點(diǎn)的局部信息，且難以模擬原位溫壓條件；微CT掃描雖能實(shí)現(xiàn)高分辨率三維成像，但設(shè)備昂貴、樣品尺寸受限，對低孔隙度致密巖石的流體動(dòng)態(tài)表征能力不足。面對地?zé)醿臃蔷|(zhì)性強(qiáng)、原位條件復(fù)雜的特點(diǎn)，傳統(tǒng)方法在全面、原位評價(jià)壓裂改造前后儲層孔隙結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化方面力不從心。

低場核磁共振技術(shù)的崛起，為地?zé)醿颖碚鲙砹烁锩酝黄啤Ｆ浜诵脑碓谟诶脷湓雍耍ㄙ|(zhì)子）在磁場中的弛豫特性。當(dāng)巖石孔隙中的流體（主要是水）處于特定磁場環(huán)境中時(shí)，其氫原子核會被激發(fā)；當(dāng)激發(fā)停止后，這些原子核會釋放能量并恢復(fù)到平衡狀態(tài)，這一過程稱為“弛豫"。弛豫速率（T₁、T₂ 時(shí)間）與流體所處的物理化學(xué)環(huán)境密切相關(guān)：

小孔隙中流體受孔壁束縛更強(qiáng)，弛豫更快（T₂ 時(shí)間短）；

大孔隙或裂縫中流體自由度更高，弛豫較慢（T₂ 時(shí)間長）；

連通性好的孔隙網(wǎng)絡(luò)信號更強(qiáng)。

通過測量和分析巖石樣品或原位條件下流體的核磁共振弛豫信號（T₂ 譜），低場核磁技術(shù)能夠無損、快速、定量地描繪出巖石內(nèi)部復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)圖譜：

精準(zhǔn)刻畫孔隙發(fā)育： 清晰區(qū)分微孔、中孔、大孔及裂縫，揭示孔隙大小分布規(guī)律，為評估儲層原始滲透潛力和壓裂改造潛力提供關(guān)鍵依據(jù)。

洞察流體賦存： 識別束縛水與可動(dòng)水，定量評價(jià)有效孔隙度和流體可采性，直接指導(dǎo)地?zé)衢_采策略。

評價(jià)壓裂效果： 對比壓裂前后巖樣的核磁信號變化，直觀反映人工裂縫的生成、天然裂縫的擴(kuò)展以及孔隙連通性的改善程度，成為優(yōu)化壓裂方案、評估增透效果的“黃金標(biāo)尺"。

高效無損： 無需復(fù)雜前處理，不破壞樣品，可對同一塊巖樣進(jìn)行壓裂前后的重復(fù)測試，動(dòng)態(tài)追蹤孔隙結(jié)構(gòu)演化過程。

 

核磁表征不同溫度下的多孔砂巖T₂ 分布

 

相較于傳統(tǒng)方法，低場核磁共振技術(shù)在地?zé)醿友芯恐姓宫F(xiàn)出無可-比擬的綜合優(yōu)勢：

無損檢測： 最-大程度保留巖樣原始結(jié)構(gòu)和流體狀態(tài)，結(jié)果更貼近地下真實(shí)情況。

全面信息： 一次測量同時(shí)獲得孔隙大小分布、孔隙度、滲透率估算、流體飽和度及可動(dòng)流體飽和度等多維度信息。

快速高效： 單次測試通常在幾分鐘到幾十分鐘內(nèi)完成，顯著提升實(shí)驗(yàn)效率。

原位表征潛力： 結(jié)合專用探頭設(shè)計(jì)，未來有望向井下原位探測方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)真正意義上的儲層原位評價(jià)。

動(dòng)態(tài)監(jiān)測： 完-美適用于壓裂、驅(qū)替等物理模擬實(shí)驗(yàn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測，揭示孔隙內(nèi)流體的動(dòng)態(tài)運(yùn)移規(guī)律。

低場核磁共振技術(shù)已成功應(yīng)用于多個(gè)地?zé)犴?xiàng)目的研究中。通過分析壓裂前后巖心的T₂ 譜變化，研究人員能夠清晰識別出壓裂誘導(dǎo)的新生微裂縫及其對孔隙連通性的顯著改善，量化評估可采流體體積的增加。這種基于低場核磁的精準(zhǔn)評價(jià)，為優(yōu)化壓裂參數(shù)設(shè)計(jì)（如排量、砂量、壓裂液類型）提供了科學(xué)依據(jù)，從而顯著提升了地?zé)衢_采的效率和經(jīng)濟(jì)性。

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