球板模型核磁共振弛豫机制的理论研究

摘要

油气储层的孔隙结构是储层非均质性的决定因素。目前为止投入使用的百余种测井技术，核磁共振测井是唯一对储层孔隙结构具有一定响应能力的实用技术。Brownstein和Tarr在研究细胞结构过程中，以Bloch扩散方程为核心提出单组分表面弛豫模型，该模型仅利用了体积弛豫，而将表面弛像作用通过扩散作用以边界条件形式表现出来，分别给出了板形，管形，球形三种简单孔隙的弛豫规律理论表达式。该理论简称为BT理论。本文将BT理论推广到球板模型，得出油水饱和球板模型的弛像的理论计算公式，并对实际数据进行计算机数值模拟，理论计算和数值模拟结果表明:①油水饱和球板模型孔隙中，孔隙表面为水湿润时，油的弛豫与表面弛豫无关，所以并不反映孔隙结构;②而球和板中的水弛豫近似为双指数衰减过程，可以看作是球形部分和板形部分水相弛豫信号的叠加;③孔隙条件一定时，含油饱和度的增大，总的弛豫信号会产生明显的畸变，油相信号的增强影响了水相信号对孔隙结构的反映能力。用球板模型的球形部分模拟岩石孔隙的球形孔隙，板形部分模拟岩石的裂缝，从而达到评价孔隙结构的目的是可行的。将球板模型应用到实际测量数据时，对于板形部分的厚度可以使用电成像测井分析裂缝的数据，使用合适的约束条件，通过求解反演优化问题，得出唯一对应的球板模型的结构参数，进而可评价复杂岩石孔隙的结构。