沉积岩石重构及孔隙尺度NMR响应模拟

论文摘要

核磁共振（NMR）测井常用于评价岩石的物理性质,如孔隙度、孔隙半径分布等。若大孔与微孔连通时,可能出现孔隙-孔隙扩散耦合现象,此时NMR测量结果不能反映真实的孔隙半径分布。因此,有必要对孔隙尺度下岩石的NMR响应进行深入研究。本文包括沉积岩石重构和孔隙尺度NMR响应模拟两部分内容。实现了沉积岩成岩过程模拟,包括沉积、压实和胶结过程。利用随机行走法模拟了不同成岩过程岩石的NMR响应,并利用BRD方法对模拟的NMR响应反演得到相应的乃分布。对不同成岩过程中的岩石的T2分布进行分析,发现随着成岩过程的进行岩石的孔隙半径和孔隙度不断减小,导致NMR弛豫速率不断加快,T2分布逐渐向短T2方向偏移。对比不同压实程度对岩石孔隙结构及其NMR响应的影响,发现压实过程的应变越大,孔隙半径和孔隙度越小,NMR表面弛豫速率增大。对比两种不同过程法模拟的岩石孔隙结构及其NMR响应,发现两种方法模拟压实过程得到的岩石孔结构及其NMR弛豫信号差别很小,但两种方法模拟胶结过程得到的岩石差别较大。最后,本文针对实际砂岩进行了孔隙尺度NMR响应模拟,分别模拟了高孔高渗的Berea砂岩和低孔低渗的致密砂岩的NMR响应,并与其测量值对比。实验结果表明,CT扫描能够较好的分辨大孔,使得模拟的长弛豫时间组分与测量值重合较好,但短弛豫时间组分模拟结果与实验值差别较大,说明CT不能较好的反映小孔信息。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 数字岩心重构
• 1.2.2 孔隙尺度NMR响应模拟方法
• 1.3 研究内容与方案
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究方案
• 1.4 主要研究成果
• 第2章 沉积岩石重构方法与应用
• 2.1 DEM原理
• 2.1.1 颗粒受力分析与运动方程
• 2.1.2 数值模拟方法
• 2.1.3 时间步长选取
• 2.1.4 DEM验证
• 2.1.5 阻尼系数影响
• 2.2 沉积岩成岩过程模拟
• 2.2.1 沉积过程
• 2.2.2 压实过程
• 2.2.3 胶结过程
• 2.3 不同岩石孔隙结构对比分析
• 2.3.1 不同成岩过程中的岩石的孔隙结构分析
• 2.3.2 不同压实程度岩石的孔隙结构分析
• 2.3.3 两种过程法模拟的岩石的孔隙结构分析
• 2.4 小结
• 第3章 孔隙尺度NMR响应模拟与分析
• 3.1 NMR弛豫机理
• 3.2 随机行走法模拟NMR响应原理
• 3.3 方法验证
• 3.3.1 表面弛豫模拟验证
• 3.3.2 扩散弛豫模拟验证
• 3.4 网格剖分对孔隙尺度NMR响应的影响
• 3.4.1 球形孔隙分析
• 3.4.2 颗粒堆积体的表面积校正
• 3.4.3 不同形状孔隙和不同剖分方向分析
• 3.5 不同模拟条件下的沉积岩的NMR响应
• 3.5.1 不同成岩过程中的岩石的NMR响应
• 3.5.2 不同压实程度岩石的NMR响应
• 3.5.3 不同过程法模拟的岩石的NMR响应
• 3.6 小结
• 第4章 实际砂岩孔隙尺度NMR响应
• 4.1 Berea砂岩NMR响应
• 4.2 致密砂岩NMR响应
• 4.2.1 单块样品NMR响应
• 4.2.2 多样品NMR响应整合
• 4.2.3 视表面弛豫率的确定
• 4.2.4 岩石孔隙半径分布求取研究
• 4.3 小结
• 第5章 结论与建议
• 致谢
• 参考文献