【摘要】 在这项工作中，利用核磁共振技术研究了水化作用对xi峰组页岩样品的影响。

井壁不稳定可能会限制页岩中非常规石油资源的有效开发，因为钻井液可能会造成水化破坏，从而影响页岩的完整性。在这项工作中，利用核磁共振技术研究了水化作用对xi峰组页岩样品的影响。将样品在蒸馏水中浸泡不同时间，用核磁共振技术分析样品的T2弛豫时间和光谱面积。

 

根据T2弛豫时间与损伤大小之间的关系，利用核磁共振T2谱区定义了损伤变量，该变量不仅可以定量解释页岩中的水化损伤，而且对建立损伤理论具有重要意义。通过核磁共振图像验证了定义的损伤变量的准确性。

图1.饱和页岩经历不同持续时间的多次饱和循环的T2弛豫时间谱：(A)长达一小时；(B)长达一天；(C)长达5天【1】。

 

对于饱和持续时间小于或等于1小时的情况(图1a)，页岩核磁共振T2谱具有双峰孤立峰(左峰面积右峰面积)。

 

左边的峰面积对应孔隙度，右边的峰面积对应裂缝(要么是预先存在的，要么是由于水化过程而产生的)。随着饱和持续时间的增加，右侧峰值扩展(即向右侧移动)。因此，可以说，在自发吸水的第一个小时内，水首先进入页岩岩石，这些岩石要么进一步生长，要么产生(新的裂缝)。在此饱和期内，左峰变化不大。

 

当饱和持续时间增加到8小时时(图1b)，左右两个峰的面积都变大，并且右峰进一步向右移动。这一观察表明，水确实进入了孔隙空间，而且它不仅仅停留在裂缝中--而后者不断地延伸。利用核磁共振技术研究了页岩的润湿性，以监测卤水和石油(十二烷)的顺序渗吸作用。T2时间与裂缝宽度有关，而这些峰的峰位和大小的差异可能是样品中裂缝宽度和密度不同的结果。

 

随着饱和时间延长到几天(图1c)，左侧峰的面积迅速扩大，右侧峰的变化变慢，包括延伸区和向右移动，表明更多的水连续和大量地进入孔隙空间，同时裂隙可能进一步连通，导致页岩制动。

 

核磁共振监测的xi峰组页岩水化实验。水化损伤的扩展可概括为三个阶段：原有的裂隙扩展；水进入孔隙，裂纹加速扩展；更多的水连续大量进入孔隙和裂隙，裂隙相互连接，导致任何潜在的岩石破坏。根据T2弛豫时间与损伤半径的关系，定义损伤变量并通过核磁共振图像验证了它是定量测量水化损伤的有效判据。定义的损伤变量可以定量地解释页岩中的水化损伤，也是建立页岩力学性质与页岩自吸过程中水化损伤扩展规律之间关系的关键。

 

【1】Wang P, Qu Z, Charalampidou E M. Shale hydration damage captured by nuclear magnetic resonance[J]. Journal of Dispersion Science and Technology, 2018.

 

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