巖石孔隙流體的核磁共振弛豫機制
自由弛豫、表面弛豫和擴散弛豫3種不同的弛豫機制存在于巖石孔隙流體的核磁共振弛豫中,一般三種弛豫行為同時存在的。
1、自由弛豫
自由弛豫,即流體*的體弛豫現(xiàn)象,其弛豫時間由流體物理特性(粘度、化學(xué)成分等)及流體所處的環(huán)境(溫度、壓力等)決定。
在石油工業(yè)核磁研究過程中,由于巖石表面為固體,通常巖石孔隙內(nèi)的流體表面弛豫比體弛豫強。然而當(dāng)親水巖石孔隙中油氣屬于非潤濕相,巖石中存在裂縫導(dǎo)致流體與固體表面接觸較少,以及稠油等流體粘度較大的情況下,流體與巖石孔隙之間自由弛豫現(xiàn)象不可忽視,此時需要同時考慮自由弛豫和表面弛豫的影響。
2、表面弛豫
巖石孔隙表面的弛豫機制即為表面弛豫,具體表現(xiàn)為孔隙流體與巖石固體表面之間的弛豫現(xiàn)象。
3、擴散弛豫
分子處于布朗運動過程中會進(jìn)行自擴散運動,擴散弛豫即為質(zhì)子在梯度磁場中,由于分子擴散引起的弛豫特性。
巖石中孔隙流體的類型、孔隙尺寸、孔隙發(fā)育結(jié)構(gòu)、孔隙表面巖石物理性質(zhì)以及巖石顆粒表面潤濕性等條件決定了3種弛豫機制對于孔隙內(nèi)流體是否起作用。
通常對于親水巖石來說,孔隙中水的T2弛豫時間主要由表面弛豫決定;對于稠油來說,其T2弛豫主要由自由弛豫決定;而輕質(zhì)油的T2弛豫時間則由自由弛豫和擴散弛豫共同決定,并與油的粘度有關(guān);天然氣由于氣體分子的擴散特性,其T2弛豫時間主要受控于擴散弛豫。