0 小序

柴达木盆地第四系泥岩型生物气藏属于自生自储的原不满藏[1]，是比年油气勘测发现的新式气藏，当今盆地内多口井在第四系泥岩层中获取了工业气流。泥岩型储层通过生物作用形成的自然气藏后劲巨大，具有广漠的勘测开垦价值[2]。已有照料恶果标明该地区泥岩型生物气储层非均质性极强，总孔隙度一般为25%~35%[3-4]，孔隙结构对生物气的产出、储集、运移及孔隙内流体的贮蓄样式皆有权贵的影响[5]。开展储层孔隙灵验性评价，明确孔隙流体贮蓄景况是泥岩型生物气储层高效开垦的要津。孔隙灵验性评价礼聘的主要技巧包括核磁共振、扫描电镜、高压压汞、氮气吸附以及纳米CT扫描技巧等[6-8]。其中，核磁共兴隆为一种大要照料储层孔隙结构的高精度新兴技巧，具有无损、测试快速和信息丰富的上风，不错全面笃定储集层孔隙结构关系参数[9-10]。当今，核磁共振技巧已世俗应用于砂岩、碳酸盐岩等储层孔隙结构的照料[11-13]。Straley等[14]通过核磁共振技巧进行流体分袂性爱大师影音，觉得砂岩的毛管管理水和黏土管理水横向弛豫时期（T2）约束值分别为33.0 ms和3.0 ms；孙军昌等[15]玄虚使用核磁共振技巧得出缜密页岩储层毛管管理水T2约束值平均为8.3 ms；Liu等[16]，向雪冰等[17]和蒋裕强等[18]利用核磁共振聚积离心及热解决技巧对页岩进行照料，开垦了页岩岩样孔隙分袂主见模子并叙述了孔隙流体散布，完善了孔隙灵验性评价；朱明等[19]基于正态散布拟合出离心管理水景况核磁共振谱，建议了一种新的T2约束值诡计措施，与骨子结果的瑕疵小于2.0 ms，极地面普及了复杂储层管理水充足度评价的精度；吴丰等[20]针对复杂岩性，左证岩性各异登科不同的T2约束值，对不同岩性进行了孔隙度评价。但是，礼聘核磁共振技巧对泥岩型生物气储层进行孔隙灵验性评价的照料罕有报说念。

登科柴达木盆地涩北地区第四系泥岩型储层的8块岩心样品，开展充足水景况及渐变烘干温度景况下的低场核磁共振测量，并诳骗正态散布法拟合构建管理水T2谱，获取可动流体、毛管管理流体核磁共振约束值，明确储层孔隙流体的贮蓄景况，并对孔隙灵验性进行评价，以期为后续的勘测开垦提供依据。

1 地质概况

柴达木盆地为典型的内陆阻塞性巨大山阻隔陷盆地，千里积初期地势东高西低，后期受板块俯冲绽放，中西部卓著剥蚀，盆地东部形成坳陷，呈现出默契握续的相对千里降，形成了第四系泥岩千里积[21]，为正旋回湖泊相千里积。弱水能源条目使千里积弘扬为薄层砂、泥岩常常交互[22]，厚度约为3 km。涩北地区位于柴达木盆地三湖第四系坳陷内，为完满的千里积短轴背斜构造，具有顶部缓、翼部陡的特色。该区地层从下到上为下更新统、中更新统、上更新统和全更新统，其中下更新统以棕色、灰绿色、深灰色泥岩为主，泥质粉砂岩、粉砂岩次之，多层炭质泥岩，砂泥岩呈薄互层散布；中更新统中下部主要为灰色、浅灰色泥岩，夹少许粉砂层和未炭化的生物碎片；全更新统—中更新统上部主要为较纯的盐岩千里积[23]（图 1）。该段储层弘扬为高孔隙、中—低浸透率特征，孔隙结构复杂，孔径为纳米级—微米级。

下载原图 图 1 柴达木盆地涩北地区第四系千里积体系（a）及岩性地层玄虚柱状图（b） Fig. 1 Sedimentary system(a)and stratigraphic column(b)of Quaternary in Sebei area， Qaidam Basin 2 样品与实际 2.1 样品特征

柴达木盆地涩北地区8块储层样品的物性测试结果清醒，孔隙度为24.417%~29.704%，平均为27.240%，浸透率为0.075~1.220 mD（表 1）；X射线衍射全岩测试结果标明，矿物因素以黏土矿物为主，碳酸盐矿物（白云石与方解石）、石英与长石次之，部分样品中含少许重矿物，其中脆性矿物（石英与碳酸盐）平均质料分数为43.10%；实际分析标明样品脆性较好，硬度偏低，松散易碎。

下载CSV 表 1 柴达木盆地涩北地区第四系泥岩型生物气储层样品基本特征 Table 1 Basic characteristics of Quaternary mudstone biogas reservoir samples in Sebei area， Qaidam Basin 2.2 核磁共振实际

照料区样品中黏土含量较高，以纳米—微米级孔隙为主，孔隙中水的弛豫时期较短。核磁共振实际测量使用2 MHz高分辨率低场核磁共振分析仪，设定测量恭候时期为3 s，回波间隔时期为60 μs，回波串个数为500个，扫描次数为256次。岩心核磁共振实际主要包括充足水景况及渐变烘干温度景况下的T2谱测量。为了保握样品地层水充足流程中岩心的完满性，充足水前将样品进行线切割并包裹耐高温热缩管。

实际法子如下：最初将岩样进行烘干解决；其次对岩样礼聘自吸增重法进行充足，达到最终充足后，测量样品充足水景况下的核磁共振T2谱；终末进行变烘干温度景况下核磁共振实际。不同烘干温度条目下，样品中的水徐徐减少，将变烘干温度核磁实际分为3个温度阶段进行：①低温烘干阶段（30~60 ℃），设定烘干温度间隔为10 ℃，磋议到取心岩样埋藏温度，对各温度流程均进行2次实际（时时代隔为60 min），得到岩心样品中水的变化；②温度加密烘干阶段（65~80 ℃），建设温度间隔为5 ℃；③高温烘干阶段（90~120 ℃），温度间隔复原至10 ℃。分析不同温度阶段的测量结果，笃定毛管管理水与黏土管理水的T2约束值。

2.2.1 充足水景况核磁共振T2谱

充足水景况下核磁共振T2谱测量不错获取样品中所有孔隙流体及含氢骨架的核磁共振响应特征。对照料区8块岩心进行充足水实际解决，最终充足水景况的核磁共振T2谱呈现典型的双峰形态，其中左峰为0.01~0.30 ms，右峰为0.80~10.00 ms，且右峰的幅度值远雄伟于左峰，占通盘T2谱的90% 以上（图 2）。

下载原图 图 2 柴达木盆地涩北地区第四系泥岩型生物气储层岩样充足水景况核磁共振T2谱 Fig. 2 NMR T2 spectrum of water-saturated rock samples of Quaternary mudstone biogas reservoirs in Sebei area， Qaidam Basin 2.2.2 渐变烘干温度景况核磁共振T2谱

照料区样品中存在大宗管理流体，在孔隙中的存在样式主要为黏土管理水与毛管管理水。Testamanti等[24]建议了礼聘渐变烘干解决投合低场核磁共振实际的措施来获取黏土管理水含量，从而竣事对黏土管理水与毛管管理水的流体分袂。在烘干初期，孔隙中的可动水与毛管管理水快速挥发，当温度高潮到一定值后，小孔隙中的黏土管理水启动以小速率泄气，直至实足被挥发，最终样品中仅保留含氢骨架信号。

在渐变烘干温度核磁共振实际中，跟着温度的升高，T2谱幅度徐徐减小且左移趋势昭着（图 3），所有样品的横向弛豫时期皆徐徐变小，在最终烘干温度景况下，所有样品核磁共振谱峰值所对应的横向弛豫时期约为0.8 ms。

下载原图 图 3 柴达木盆地涩北地区第四系泥岩型生物气储层渐变烘干解决岩样核磁共振T2谱 Fig. 3 NMR T2 spectrum of rock samples after gradual drying treatment of Quaternary mudstone biogas reservoirs in Sebei area， Qaidam Basin

对样品烘干温渡过甚对应的核磁孔隙度进行分析（图 4）可知：①跟着温度的高潮，核磁孔隙度徐徐减小，且减小幅度具有昭着的分段特征，第1段温度为30~80 ℃时，核磁孔隙度减小幅度较大，第2段温度为80~120 ℃时，核磁孔隙度减小幅度变缓。②左证烘干流程中孔隙度变化幅度及泥岩中流体贮蓄景况，不错觉得在第1段烘干景况中孔隙流体运移速率较快，即可动水与毛管管理水挥发；拟合弧线斜率的大小反应了不同阶段流体挥发的速率，该段斜率较大，默示孔隙中可动水与毛管管理水的挥发速率较快。第2段高温烘干流程中孔隙流体确凿不发生运移，较小孔隙中的黏土管理水挥发隐藏；该段斜率相对较小，标明黏土管理水的挥发速率较慢。③2个阶段的交点所对应的温度即为黏土管理水挥发的温度阈值，左证线性拟合得到样品N-2，N-3，N-5，N-6，N-8，N-10，N-11和N-16的实际温度阈值分别为85 ℃，80 ℃，85 ℃，80 ℃，75 ℃，85 ℃，85 ℃和80 ℃（表 2）。温度阈值处为岩样中毛管管理水实足挥发排出，黏土管理水启动排出的弯曲点，在此景况下，孔隙中不含可动水与毛管管理水，流体均以黏土管理水景况贮蓄于岩样孔隙中。

下载原图 图 4 柴达木盆地涩北地区第四系泥岩型生物气储层岩样变温烘干解决后核磁孔隙度的变化特征 Fig. 4 NMR porosity variation of rock samples of Quaternary mudstone biogas reservoirs after variable temperature drying in Sebei area， Qaidam Basin 下载CSV 表 2 柴达木盆地涩北地区第四系泥岩型生物气储层岩样黏土管理水温度阈值及对应孔隙度 Table 2 Clay bound water temperature threshold and corresponding porosity of rock samples of Quaternary mudstone biogas reservoir in Sebei area， Qaidam Basin 3 孔隙流体散布 3.1 构建管理水T2谱

关于砂岩、碳酸盐岩储层，利用核磁共振实际构建管理水T2谱常礼聘离心措施[25-27]，通过离心实际可区分管理水与可动水。联系于砂岩、碳酸盐岩储层，柴达木盆地涩北地区第四系泥岩型生物气储层压实作用较小，泥质含量较高，通过离心措施使岩心达到毛管管理水景况需要更大的离心力，且岩样孔隙结构疏松，管理水较多，在实际流程中容易破灭，完满性变差，岩心无法达到离心管理水景况。朱明等[19]将准噶尔盆地21块砂砾岩岩样充足水景况T2谱形态特征分袂红单峰小孔型、单峰大孔型、双峰小孔型、双峰大孔型和三峰型等5种，分别对比了充足水景况及管理水景况的T2谱，发现5种类型的离心谱形态均类似于正态散布，因此觉得不错通过分析岩样充足水景况T2谱的形态，使用正态散布函数拟合来获取离心管理水T2谱。

照料区样品充足水景况T2谱的主峰为0.3~10.0 ms，对应的横向弛豫时期小于3.0 ms（图 2），适合正态散布函数拟正当中的单峰小孔型，不错觉得其充足水景况T2谱类似于正态散布，构建的管理水T2谱的形态、肇始位置均与充足水景况T2谱基本重合。正态散布函数的数学抒发式为

$ f(t)=A \exp \left[-\frac{(t-a)^2}{2 \sigma^2}\right] $ (1)

式中：f(t)为拟合后离心景况T2谱的孔隙度重量；A为充足水景况T2谱谱峰对应的孔隙度重量值；t为进行拟合时设定的T2弛豫时期，ms；a为数学期许值，取在拟合流程中充足水景况T2谱峰值所对应的T2弛豫时期，其大小反应了拟合后正态散布函数的位置；σ为拟合数据的方差，值的大小反应了正态散布弧线的宽度。

3.2 核磁共振约束值诡计

岩石核磁共振信号特征开端于固体和流体，固体信号主要由岩石骨架及干黏土中的含氢固体引起，而流体信号主要包括黏土管理水、毛管管理水和可动水。核磁共振T2谱不错反应孔径散布，当孔径小于一定值时，孔隙中的流体因毛细管力的管理而无法流动，这部分流体称为管理流体，即存在一个T2领域值（T2 C1），当孔隙流体的横向弛豫时期大于T2 C1时，流体为可动流体，反之则为管理流体，该领域值称为可动流体T2约束值。照料区岩样孔隙中的流体包含管理水和可动水，管理水按贮蓄景况的不同可分为毛管管理水和黏土管理水，在核磁共振T2谱上也可左证T2领域值区分毛管管理水和黏土管理水，该领域值称为毛管管理流体约束值（T2 C2）。在T2谱上不错通过T2 C1和T2 C2定量地区分孔隙流体类型，即T2＞T2 C1时为可动水，T2 C2＜T2＜T2 C1时为毛管管理水，T2＜T2 C2时为黏土管理水。

通过构建的管理水T2谱笃定T2 C1不错区分泥岩中管理水与可动水，获取可动水流体含量；渐变烘干温度与核磁共振实际相聚积获取温度阈值处的T2谱与充足水景况T2谱，从而笃定黏土管理水与毛管管理水的约束值T2 C2。笃定T2 C1和T2 C2约束值的具体法子如下（图 5）：

车震门事件完整照片 下载原图 图 5 柴达木盆地涩北地区第四系泥岩型生物气储层8个岩样不同类型流体的核磁共振T2约束值散布 Fig. 5 Distribution of NMR T2 cutoff values for different fluid types in 8 rock samples of Quaternary mudstone biogas reservoir in Sebei area， Qaidam Basin

① 将统一块样品的充足水景况、温度阈值烘干景况和管理水3种景况的T2谱清醒在统一幅图中。

② 将3种景况下的T2谱横向弛豫时期循序正向累加，在统一幅图中得到3种景况的核磁孔隙度积蓄弧线。

③ 过离心管理水景况和温度阈值烘干景况下的孔隙度重量积蓄弧线的最大值责罚别作念一条平行于T2横向弛豫时期轴的直线，2条平行线分别与充足水景况的核磁积蓄孔隙度弧线相交于C，D点。

④ 过点C和D分别作垂直于T2横向弛豫时期轴的直线，循序与弛豫时期轴相交于点T2 C1和T2 C2。

通过上述法子统计照料区样品的核磁共振约束值，T2 C1值为2.6~4.7 ms，平均为3.3 ms；T2 C2值为1.5~2.5 ms，平均为1.8 ms。

3.3 储层流体散布特征

左证获取的样品T2 C1和T2 C2，诡计不同类型流体的充足度：

黏土管理水充足度

$ S_1=\frac{\int_{T_{2 \min }}^{T_{{\rm{2\;C2}}}} S\left(T_2\right) \mathrm{d} T_2}{\int_{T_{2 \min }}^{T_{2 \max }} S\left(T_2\right) \mathrm{d} T_2} $ (2)

毛管管理水充足度

$ S_2=\frac{\int_{T_{{\rm{2\;C2}}}}^{T_{{\rm{2\;C1}}}} S\left(T_2\right) \mathrm{d} T_2}{\int_{T_{2 \min }}^{T_{2 \max }} S\left(T_2\right) \mathrm{d} T_2} $ (3)

可动水充足度

$ S_3=\frac{\int_{T_{{\rm{2\;C1}}}}^{T_{2 \max }} S\left(T_2\right) \mathrm{d} T_2}{\int_{T_{2 \min }}^{T_{2 \max }} S\left(T_2\right) \mathrm{d} T_2} $ (4)

通对统计照料区不同类型流体的核磁共振T2约束值与充足度（表 3）可知，毛管管理水含量最高，其次为黏土管理水，两者占总孔隙流体的84.43%~95.06%，可动水流体含量低，仅为4.94%~15.57%。

下载CSV 表 3 柴达木盆地涩北地区第四系泥岩型生物气储层样品T2约束值及不同流体的充足度统计 Table 3 T2 cutoff values and saturation of Quaternary mudstone biogas reservoir samples in Sebei area， Qaidam Basin 4 孔隙灵验性评价

通过核磁共振测量的总孔隙度包含连通孔隙与孤立孔隙，灵验孔隙是去除孤立孔隙后，对油运说念移储集有孝顺的那部分孔隙，因此灵验孔隙度仅为连通孔隙的孔隙度。柴达木盆地涩北地区第四系泥岩型生物气储层中黏土管理水占据的空间无气体填充，属于无效孔隙，毛管管理水孔隙和可动水孔隙为灵验孔隙。核磁总孔隙度包括可动水孔隙度、黏土管理水孔隙度和毛管管理水孔隙度，核磁灵验孔隙度包括毛管管理水孔隙度和可动水孔隙度（图 6）。

下载原图 图 6 柴达木盆地涩北地区第四系泥岩型生物气储层岩样不同类型流体的核磁孔隙度细解 Fig. 6 NMR Porosity analysis of different types of fluids in rock samples of Quaternary mudstone biogas reservoirs in Sebei area， Qaidam Basin

照料区孔隙组分测定结果如表 4所列，核磁总孔隙度为24.367%~30.148%，灵验孔隙度为13.169%~16.344%，占核磁总孔隙度的48.34%~60.95%，平均占比54.99%。

下载CSV 表 4 柴达木盆地涩北地区第四系泥岩型生物气储层样品的核磁孔隙度及不同流体的孔隙度 Table 4 NMR porosity and different fluid porosity of Quaternary mudstone biogas reservoir samples in Sebei area， Qaidam Basin   

黏土含量和黏土管理水孔隙度呈正关系关系（图 7），黏土含量越高，黏土管理水孔隙度越大。分析觉得黏土矿物与水斗殴后，名义颗粒吸水形成水膜，矿物颗粒产生推广，形成地层水堆积堵塞[28-30]，使得细小孔隙被管理水侵占，黏土管理水孔隙度越大，灵验孔隙度随之减小。

下载原图 图 7 柴达木盆地涩北地区第四系泥岩型生物气储层样品的黏土管理水孔隙度与黏土矿物含量关系 Fig. 7 Relationship between clay bound water porosity and clay mineral content of Quaternary mudstone biogas reservoir samples in Sebei area， Qaidam Basin 5 论断

（1）柴达木盆地涩北地区第四系泥岩型生物气储层岩样充足水景况核磁共振T2谱左峰为0.01~0.30 ms，右峰为0.80~10.00 ms，右峰幅度值占T2谱幅度值的90% 以上；跟着烘干温度的升高，T2谱幅度徐徐缩短，且左移趋势昭着。

（2）照料区第四系生物气藏孔隙流体分为可动水、黏土管理水和毛管管理水；可动流体约束值T2 C1为2.6~4.7 ms，平均值为3.3 ms，毛管管理流体约束值T2 C2为1.5~2.5 ms，平均为1.8 ms；当孔隙流体的横向弛豫时期T2＞T2 C1时，为可动水；当T2 C2＜T2＜T2 C1时，为毛管管理水；当T2＜T2 C2时，孔隙流体为黏土管理水；毛管管理水含量最高，黏土管理水次之，两者总体积分数占总孔隙流体的84.43%~95.06%，可动水含量低。

（3）照料区第四系生物气藏灵验孔隙占总孔隙的54.99%性爱大师影音，主要为毛管管理孔，而黏土管理水占据的空间属于无效孔隙，不利于生物气的储集和运移，其占总孔隙的45.01%；黏土管理水孔隙度与黏土矿物含量存在正关系关系，黏土含量越高，黏土管理水孔隙度越大，灵验孔隙度越小。