核(he)磁共振凍融(rong)納(na)米(mi)測孔法(fa)

本(ben)文介紹核磁共振凍融(rong)納(na)米(mi)測孔法(fa)。頁(ye)巖(yan)氣是開采(cai)前景(jing)廣闊(kuo)的非(fei)常(chang)規(gui)天然氣，通(tong)過(guo)核(he)磁凍融(rong)法(fa)表(biao)征頁(ye)巖(yan)納(na)米(mi)孔隙(xi)，從而對頁(ye)巖(yan)氣成藏(zang)機理(li)和(he)運(yun)移機制(zhi)有更加深(shen)入(ru)的(de)了解，可以為(wei)頁(ye)巖(yan)氣資(zi)源(yuan)的勘(kan)探(tan)與(yu)評價(jia)提(ti)供強有力(li)的(de)支(zhi)撐。

頁(ye)巖(yan)氣是具有廣(guang)闊(kuo)開采(cai)前景(jing)的非(fei)常(chang)規(gui)天然氣。頁(ye)巖(yan)氣與(yu)常規(gui)天然氣的差異(yi)主要源於(yu)儲層(ceng)特征(zheng)及(ji)儲(chu)氣機理(li)，常規儲(chu)層(ceng)孔隙(xi)壹般(ban)為(wei)毫(hao)米(mi)和(he)微米級(ji)，頁(ye)巖(yan)氣儲層(ceng)通(tong)常以(yi)納(na)米(mi)級孔隙(xi)為(wei)主，兩者(zhe)的物性性質(zhi)區別(bie)明顯。充分(fen)認(ren)識頁(ye)巖(yan)微觀孔隙(xi)結構(gou)，不僅(jin)是了解(jie)氣體賦(fu)存(cun)狀態(tai)、擴(kuo)散(san)-滲(shen)流(liu)過(guo)程(cheng)的基(ji)礎，也(ye)是頁(ye)巖(yan)氣成藏(zang)機理(li)以及油氣勘(kan)探(tan)評(ping)價(jia)的(de)關(guan)鍵。

目(mu)前(qian)頁(ye)巖(yan)孔隙(xi)結構(gou)指標主要有孔隙(xi)率(lv)、孔徑分(fen)布(bu)、孔比表(biao)面積、孔隙(xi)形(xing)態(tai)。對孔隙(xi)的劃分(fen)大(da)多(duo)沿(yan)用(yong)國(guo)際(ji)理(li)論與(yu)應用(yong)化學(xue)聯合(he)會(hui)(IUPAC)的(de)劃(hua)分(fen)方法(fa)，將(jiang)孔隙(xi)分(fen)為(wei)微孔(＜2nm)、中(zhong)孔(2-50nm)和(he)大孔(＞50nm)。有學(xue)者(zhe)將多(duo)孔介質(zhi)的表(biao)征(zheng)方法(fa)分(fen)為(wei)三(san)類(lei)：圖像分(fen)析(xi)法(fa)、流(liu)體註入法(fa)和(he)非(fei)物(wu)質(zhi)註入法(fa)。

不同(tong)孔隙(xi)結構(gou)表(biao)征方法(fa)對(dui)比 圖像分(fen)析(xi)法(fa)利(li)用(yong)不同(tong)類(lei)型顯(xian)微鏡對多孔材料(liao)進行(xing)直(zhi)接(jie)觀(guan)察並獲(huo)取圖像，並(bing)與(yu)統計(ji)學方法(fa)結合(he)獲(huo)取部(bu)分(fen)定(ding)量(liang)信(xin)息；流(liu)體(ti)註入法(fa)在(zai)不同(tong)壓(ya)力下將非(fei)潤濕性流(liu)體或(huo)氣體註入多(duo)孔介質(zhi)獲(huo)取體(ti)積(ji)變化曲(qu)線，利(li)用(yong)不同(tong)理(li)論模型進行(xing)表(biao)征(zheng)，常(chang)用(yong)的有壓(ya)汞(gong)法(fa)和(he)氣體吸(xi)附(fu)法(fa)；非(fei)物(wu)質(zhi)註入法(fa)有核(he)磁共振、小(xiao)角散射(she)法(fa)、微計(ji)算機斷(duan)層(ceng)掃描(miao)技(ji)術，利(li)用(yong)核磁共振、射(she)線等(deng)物理現象(xiang)獲(huo)取孔隙(xi)信息。

圖1 孔隙(xi)結構(gou)測(ce)試(shi)方法(fa)對(dui)比

由於(yu)頁(ye)巖(yan)以納(na)米(mi)孔隙(xi)為(wei)主，具有孔隙(xi)結構(gou)復雜(za)、連(lian)通(tong)性差、非(fei)均(jun)質(zhi)性強的(de)特(te)點(dian)，使(shi)得(de)對(dui)其(qi)進行(xing)孔隙(xi)表征時(shi)，很多方法(fa)的(de)適用(yong)性和(he)可靠(kao)性受(shou)到(dao)制(zhi)約(yue)：圖像分(fen)析(xi)法(fa)雖在研(yan)究(jiu)孔隙(xi)形(xing)態(tai)方面具有優(you)勢(shi)，但其(qi)樣(yang)品處(chu)理(li)要求高(gao)，易形(xing)成“假孔隙(xi)"，受(shou)非(fei)均(jun)質(zhi)性影(ying)響大(da)，且圖像分(fen)辨(bian)率(lv)會直(zhi)接(jie)限制(zhi)表征(zheng)精(jing)度(du)，通(tong)常用(yong)於(yu)定性分(fen)析(xi)； 流(liu)體(ti)註入法(fa)獲(huo)取的(de)數(shu)據相(xiang)對全(quan)面，但通(tong)常用(yong)於(yu)研究(jiu)開(kai)孔體系(xi)，在樣(yang)品(pin)預(yu)處(chu)理(li)及(ji)實驗(yan)過(guo)程(cheng)中(zhong)易(yi)導致(zhi)微孔結構(gou)破(po)壞，常用(yong)的壓(ya)汞(gong)法(fa)測(ce)量的是孔隙(xi)最(zui)大開(kai)口(kou)尺寸(cun)，而孔喉的(de)存(cun)在往(wang)往(wang)會使(shi)結果(guo)偏(pian)離(li)真(zhen)實值(zhi)，氮(dan)氣吸(xi)附(fu)法(fa)測(ce)試(shi)耗時(shi)並(bing)難(nan)以(yi)用(yong)於(yu)大孔表征(zheng)，且以(yi)上方法(fa)均(jun)難(nan)以(yi)覆蓋頁(ye)巖(yan)的孔隙(xi)分(fen)布(bu)範圍(wei)，使(shi)得(de)孔隙(xi)度(du)等(deng)結果(guo)有所(suo)偏(pian)離(li)，需(xu)多種方法(fa)補(bu)充與(yu)驗(yan)證(zheng)； 非(fei)物(wu)質(zhi)註入法(fa)通(tong)常具有快(kuai)速、無(wu)損、簡(jian)便(bian)的特點(dian)，在頁(ye)巖(yan)孔隙(xi)研究(jiu)中(zhong)發(fa)揮(hui)巨(ju)大(da)作用(yong)，但部(bu)分(fen)方法(fa)測(ce)試(shi)價格(ge)昂貴(gui)，實驗(yan)條(tiao)件及測(ce)試(shi)範圍(wei)有限。

核磁共振凍融(rong)納(na)米(mi)測孔法(fa)(nuclear magnetic resonance cryoporometry,NMRC)是(shi)壹種新(xin)興(xing)的(de)間(jian)接(jie)表征技術，不但(dan)能覆蓋納(na)米(mi)孔隙(xi)的測試(shi)範圍(wei)，實現對同(tong)壹(yi)樣品的連(lian)續測(ce)量(liang)，還(hai)能直(zhi)接(jie)、高(gao)效地(di)獲(huo)取孔徑分(fen)布(bu)、孔隙(xi)度(du)等(deng)信息，對(dui)樣(yang)品擾動小(xiao)，在頁(ye)巖(yan)等(deng)低滲(shen)介(jie)質的納(na)米(mi)孔隙(xi)研究(jiu)中(zhong)展(zhan)現出了極(ji)大的潛(qian)力。 該(gai)方法(fa)通(tong)過(guo)核(he)磁共振信號記(ji)錄變溫條(tiao)件下多(duo)孔介質(zhi)孔隙(xi)內(nei)的相(xiang)變過(guo)程(cheng)，基於(yu)受(shou)限材料(liao)的(de)相(xiang)變理論(lun)，對(dui)多孔材料(liao)的孔隙(xi)度(du)、孔徑分(fen)布(bu)等(deng)性質(zhi)進行(xing)深(shen)入(ru)研(yan)究(jiu)。常(chang)規(gui)的(de)核(he)磁共振弛(chi)豫(yu)法(fa)不能反映(ying)孔隙(xi)的絕(jue)對(dui)孔徑，需(xu)要進行(xing)系(xi)數(shu)換(huan)算(suan)得(de)到孔徑分(fen)布(bu)，存(cun)在壹(yi)定誤(wu)差，且對(dui)於(yu)孔徑較(jiao)小(xiao)(小(xiao)於(yu)10 nm)的樣(yang)品測定(ding)信(xin)噪(zao)比(bi)較(jiao)低，而NMRC不但(dan)具有常(chang)規(gui)核磁共振技術的(de)優勢(shi)，還能提(ti)高(gao)微孔、中(zhong)孔的測(ce)試(shi)精(jing)度(du), 測(ce)試(shi)範圍(wei)也(ye)能滿足(zu)低滲(shen)頁(ye)巖(yan)的需求。 本(ben)研(yan)究(jiu)利(li)用(yong)不同(tong)孔徑的(de)標準(zhun)材(cai)料對(dui)NMRC的(de)測(ce)試(shi)精(jing)度(du)進行(xing)驗(yan)證(zheng)，並嘗(chang)試(shi)采(cai)用(yong)該(gai)方法(fa)表(biao)征塊體(ti)和(he)磨碎(sui)頁(ye)巖(yan)樣品的孔隙(xi)結構(gou)，將(jiang)實驗(yan)結果(guo)與(yu)壓汞(gong)法(fa)、氣體吸(xi)附(fu)法(fa)比(bi)對，對其(qi)適用(yong)性與(yu)可靠(kao)性進行(xing)討論，為(wei)頁(ye)巖(yan)等(deng)微孔、中(zhong)孔較(jiao)多的納(na)米(mi)孔隙(xi)介質研(yan)究(jiu)提(ti)供借鑒。

核(he)磁共振凍融(rong)納(na)米(mi)測孔法(fa)基(ji)本原理與(yu)方法(fa)：NMRC的(de)實質是(shi)利(li)用(yong)流體(ti)固、 液(ye)態(tai)核磁共振弛(chi)豫(yu)性質(zhi)的差異(yi)來表征孔隙(xi)結構(gou)特(te)征。在(zai)實際測(ce)量(liang)過(guo)程(cheng)中(zhong)，首(shou)先(xian)將(jiang)某(mou)種液(ye)體(壹(yi)般(ban)為(wei)潤濕性液(ye)體)飽(bao)和(he)填充於(yu)待測(ce)的(de)多(duo)孔固體(ti)材料(liao)中(zhong)，通(tong)過(guo)儀(yi)器(qi)配備(bei)的冷(leng)卻(que)裝(zhuang)置(zhi)進行(xing)變溫操(cao)作，測(ce)量(liang)相(xiang)應相(xiang)變過(guo)程(cheng)的液(ye)體變化量(liang)，從(cong)而獲(huo)得熔化(hua)(或(huo)凝固(gu))曲(qu)線， 分(fen)析(xi)孔隙(xi)的相(xiang)關(guan)信息。該(gai)方法(fa)是(shi)由Strange等(deng)人基於(yu)Gibbs-Thomson方程提(ti)出壹種定(ding)量測(ce)孔方法(fa)，Hansen等(deng)人對其(qi)進行(xing)了(le)補(bu)充和(he)發展。 若(ruo)假定(ding)尺寸(cun)為(wei)x的(de)孔隙(xi)體積為(wei)V(x)，孔內(nei)晶(jing)體的(de)熔點(dian)為(wei)Tm(x)，則(ze)孔體積(ji)分(fen)布(bu)如(ru)下(xia):

　　根(gen)據Gibbs-Thomson方程

　　該(gai)式還可(ke)以(yi)簡化為(wei)：

　　結合(he)第1和(he)第3個公式，可得(de)如(ru)下：

　　通(tong)常認(ren)為(wei)核(he)磁信號強度(du)I與(yu)孔體積(ji)V成正(zheng)比(bi)關(guan)系，則(ze)

實驗(yan)過(guo)程(cheng)中(zhong)，我(wo)們(men)可(ke)以(yi)獲(huo)得I與(yu)溫度(du)T的(de)對(dui)應(ying)曲(qu)線，只需(xu)確(que)定(ding)比(bi)例(li)常(chang)數kGT，將溫度(du)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)孔徑，即(ji)可求(qiu)得(de)樣品(pin)的(de)孔徑分(fen)布(bu)，孔隙(xi)度(du)則(ze)是(shi)將總(zong)的(de)核磁信號強度(du)轉(zhuan)化(hua)成(cheng)孔隙(xi)體積從(cong)而獲(huo)得。

標(biao)準(zhun)孔隙(xi)材料試(shi)驗(yan)驗(yan)證(zheng)

為(wei)測(ce)試(shi)NMRC的可(ke)靠(kao)性及(ji)適用(yong)性，利(li)用(yong)其(qi)對(dui)已知(zhi)孔徑的(de)標準(zhun)樣(yang)品進行(xing)孔徑表(biao)征。本(ben)研(yan)究(jiu)選(xuan)用(yong)了孔徑範圍(wei)為(wei)7~9 nm的(de)SBA-15分(fen)子篩(shai)以及(ji)孔徑為(wei)24 nm的(de)可(ke)控(kong)納(na)米(mi)多孔玻璃(li)(controlled pore glass,CPG)作為(wei)測(ce)試(shi)樣品(pin)。SBA-15是(shi)以(yi)嵌段共(gong)聚物(wu)為(wei)模(mo)板(ban)劑，在酸(suan)性條(tiao)件下合(he)成(cheng)的(de)具有二(er)維(wei)六方通(tong)孔結構(gou)的(de)介孔矽(gui)基(ji)分(fen)子篩(shai)，其(qi)透(tou)射(she)電(dian)子顯微鏡圖像如(ru)圖2所示(shi)，樣品(pin)為(wei)粉(fen)末(mo)狀，孔徑範圍(wei)為(wei)7~9 nm，粒(li)度(du)為(wei)1~2 nm，BET比(bi)表(biao)面積為(wei)550~600 m2/g；CPG為(wei)二(er)氧(yang)化矽(gui)材(cai)質(zhi)的(de)微孔玻璃(li)小(xiao)球，孔徑均(jun)勻、孔道連(lian)通(tong)，可通(tong)過(guo)控(kong)制(zhi)分(fen)相(xiang)溫度(du)、分(fen)相(xiang)時(shi)間(jian)等(deng)參數調控其(qi)孔徑尺(chi)寸(cun)，本(ben)文采(cai)用(yong)的CPG材(cai)料孔徑為(wei)24nm。

圖2 SBA-15分(fen)子篩(shai)透(tou)射(she)電(dian)子顯微鏡圖像

兩(liang)種樣(yang)品皆在真(zhen)空(kong)強制(zhi)飽水後，於(yu)核磁共振孔隙(xi)分(fen)析(xi)儀(yi)中(zhong)進行(xing)變溫操(cao)作，變溫範圍(wei)從-24~0℃ , 溫(wen)度(du)波(bo)動為(wei)±0.02℃，最(zui)小(xiao)溫度(du)梯(ti)度(du)為(wei)0.1℃，利(li)用(yong)CarrPurcell-Meiboom-Gill(CPMG)序(xu)列進行(xing) 核(he)磁信號采(cai)集(ji)。實驗(yan)結果(guo)如(ru)圖3所示(shi)，SBA-15樣品(pin)孔隙(xi)主要分(fen)布(bu)於(yu)6~10 nm，其(qi)中(zhong)峰(feng)點(dian)孔徑為(wei)7.9 nm; 24nm的(de)CPG樣(yang)品(pin)孔隙(xi)主要分(fen)布(bu)於(yu)15~35 nm，其(qi)中(zhong)峰(feng)點(dian)孔徑為(wei)24.6nm，測(ce)試(shi)結果(guo)皆與(yu)已知(zhi)參(can)數吻合(he)較(jiao)好。

圖3 SBA-15分(fen)子篩(shai)NMRC法(fa)(上)和(he)CPG材料NMRC法(fa)(下(xia))孔徑分(fen)布(bu)結果(guo)綜(zong)上可知(zhi)，NMRC對(dui)於(yu)不同(tong)孔徑範圍(wei)的材(cai)料(liao)具有較(jiao)強的(de)表(biao)征能力以及(ji)較(jiao)高(gao)的表(biao)征精(jing)度(du) 。

頁(ye)巖(yan)納(na)米(mi)孔隙(xi)結構(gou)測(ce)試(shi)分(fen)析(xi)

測(ce)試(shi)材料(liao)及(ji)方法(fa)研(yan)究(jiu)選(xuan)取我(wo)國(guo)第壹口(kou)頁(ye)巖(yan)氣井—四(si)川威遠威201井(jing)深(shen)度(du)約(yue)為(wei)2700m的(de)頁(ye)巖(yan)作為(wei)樣(yang)品(pin)，分(fen)別(bie)制(zhi)成塊狀(zhuang)、磨碎(sui)（40-60目）兩(liang)類(lei)樣品(pin)，利(li)用(yong)NMRC、壓汞(gong)法(fa)和(he)氮氣吸(xi)附(fu)法(fa)對(dui)孔隙(xi)結構(gou)進行(xing)表(biao)征(zheng)。其(qi)中(zhong)，核(he)磁凍融(rong)設(she)備采(cai)用(yong)蘇州(zhou)紐邁(mai)生(sheng)產的NMRC12-010V-T型儀(yi)器(qi)，變溫操(cao)作範圍(wei)-36-7℃，溫度(du)波(bo)動±0.02℃，最(zui)小(xiao)溫度(du)梯(ti)度(du)為(wei)0.1℃，利(li)用(yong)CPMG序(xu)列進行(xing)信(xin)號采(cai)集(ji)。 核(he)磁凍融(rong)法(fa)需(xu)先(xian)對(dui)樣品進行(xing)飽(bao)和(he)，飽和(he)液(ye)體的(de)選(xuan)擇十分(fen)重(zhong)要。通(tong)常采(cai)用(yong)不易(yi)揮(hui)發，不與(yu)樣品(pin)發(fa)生(sheng)反應(ying)，相(xiang)變前後(hou)核(he)磁信號差異(yi)明顯(xian)、潤濕性較(jiao)好能通(tong)過(guo)毛(mao)細作用(yong)自(zi)發進入小(xiao)孔的液(ye)體。液(ye)體的(de)kGT值(zhi)越(yue)大(da)，相(xiang)同(tong)孔徑引(yin)起的溫(wen)度(du)變化就(jiu)越(yue)大(da)，儀(yi)器(qi)分(fen)辨(bian)率(lv)就(jiu)越(yue)高(gao)，因此(ci)在其(qi)他條(tiao)件滿足(zu)的前(qian)提(ti)下，應(ying)盡量(liang)選(xuan)取kGT值(zhi)較(jiao)大的液(ye)體。目(mu)前(qian)，核(he)磁凍融(rong)法(fa)常(chang)用(yong)的飽(bao)和(he)液(ye)體有水、八甲基環四(si)矽(gui)氧(yang)烷(wan)(OMCTS)、環己烷(wan)等(deng)。飽和(he)液(ye)體的(de)選(xuan)擇我們(men)放在(zai)下(xia)壹期(qi)中(zhong)來詳(xiang)細介紹。

測試(shi)結果(guo)分(fen)析(xi)對(dui)於(yu)塊狀(zhuang)樣(yang)品，其(qi)主要反映(ying)連(lian)通(tong)空隙(xi)的結構(gou)特(te)征，本(ben)篇文章選(xuan)擇環己烷(wan)做(zuo)飽和(he)介質。如(ru)圖5所示(shi)，NMRC與(yu)壓汞(gong)法(fa)測(ce)試(shi)結果(guo)較(jiao)為(wei)相(xiang)近，前(qian)者(zhe)孔隙(xi)度(du)為(wei)3.2%，後(hou)者(zhe)孔隙(xi)度(du)為(wei)3.7%，樣(yang)品(pin)孔徑分(fen)布(bu)範圍(wei)較(jiao)廣且均(jun)勻，而NMRC發對(dui)於(yu)微孔的刻(ke)畫更為(wei)精(jing)細。 對於(yu)磨碎(sui)樣品(pin)，頁(ye)巖(yan)的孔隙(xi)以中(zhong)孔、大孔為(wei)主，呈現出多峰(feng)形(xing)態(tai)，其(qi)中(zhong)100-200nm和(he)15-30nm範圍(wei)內(nei)孔隙(xi)較(jiao)多，孔隙(xi)度(du)約(yue)為(wei)5.7%。NMRC與(yu)氮氣吸(xi)附(fu)法(fa)在(zai)同(tong)壹(yi)區段孔徑分(fen)布(bu)趨(qu)勢(shi)答題(ti)壹(yi)致(zhi)，對(dui)峰(feng)值(zhi)的(de)刻(ke)畫吻合(he)程(cheng)度(du)較(jiao)高(gao)。 氮氣吸(xi)附(fu)法(fa)所(suo)測定的最(zui)小(xiao)孔徑為(wei)探(tan)針(zhen)氣體的分(fen)子直(zhi)徑，最(zui)大孔徑由(you)高(gao)相(xiang)對壓(ya)力(li)下(xia)測定探(tan)針氣體吸(xi)附(fu)量(liang)的實際難(nan)度(du)決定(ding)，其(qi)可(ke)測量孔半徑下(xia)限在0.3nm左右(you)，可(ke)測(ce)最(zui)大孔半徑範圍(wei)為(wei)50-75nm，而NMRC法(fa)則(ze)能完整的(de)獲(huo)取納(na)米(mi)尺度(du)的(de)孔隙(xi)信息，對(dui)其(qi)他方法(fa)有很好的補充和(he)驗(yan)證(zheng)。

圖4 NMRC與(yu)壓汞(gong)法(fa)、氮(dan)氣吸(xi)附(fu)法(fa)孔徑分(fen)布(bu)結果(guo)對(dui)比

根(gen)據不同(tong)形(xing)態(tai)樣品的(de)累(lei)積(ji)孔體積(ji)分(fen)布(bu)曲(qu)線可(ke)知(zhi)（圖6），磨碎(sui)樣品(pin)孔隙(xi)體積普(pu)遍(bian)高(gao)於(yu)塊狀(zhuang)樣(yang)品，且在(zai)中(zhong)、大(da)孔區段(duan)表現明顯，推(tui)測原(yuan)因為(wei)碎(sui)樣處(chu)理(li)後(hou)使(shi)得(de)部(bu)分(fen)封(feng)閉(bi)的(de)非(fei)連(lian)通(tong)孔隙(xi)被打(da)開，也(ye)說明樣(yang)品(pin)含(han)有較(jiao)多的封(feng)閉(bi)孔隙(xi)。磨碎(sui)樣品(pin)的測(ce)試(shi)使(shi)得(de)孔隙(xi)的表征(zheng)更加*，測(ce)試(shi)結果(guo)與(yu)介質(zhi)的(de)總(zong)孔隙(xi)度(du)更為(wei)接(jie)近。

圖6 不同(tong)形(xing)態(tai)樣品累(lei)積(ji)孔體積(ji)分(fen)布(bu)曲(qu)線

綜(zong)上，NMRC作為(wei)壹(yi)種擾(rao)動小(xiao)、快(kuai)速的孔隙(xi)表征方法(fa)，不但(dan)具有較(jiao)高(gao)精(jing)度(du)，且能*覆蓋納(na)米(mi)孔隙(xi)分(fen)布(bu)範圍(wei)，在納(na)米(mi)介質(zhi)孔隙(xi)研究(jiu)方面具有壹(yi)定(ding)優勢(shi)，是對(dui)其(qi)他方法(fa)的(de)驗(yan)證(zheng)與(yu)補充，將(jiang)在低(di)滲(shen)介(jie)質的相(xiang)關(guan)研究(jiu)中(zhong)展(zhan)現出巨(ju)大(da)潛力。

結論(lun)與(yu)展望(wang)

目前(qian)，NMRC已被(bei)廣(guang)泛應(ying)用(yong)於(yu)介孔二(er)氧(yang)化矽(gui)、生(sheng)物(wu)細胞(bao)、木(mu)材(cai)等(deng)材料，而本研(yan)究(jiu)表(biao)明(ming)，其(qi)在(zai)頁(ye)巖(yan)等(deng)巖石的孔隙(xi)結構(gou)表(biao)征方面也(ye)有廣(guang)闊(kuo)的應(ying)用(yong)前景(jing)。相(xiang)較(jiao)於(yu)傳統的(de)測(ce)孔方法(fa)，核(he)磁共振凍融(rong)納(na)米(mi)測孔法(fa)NMRC在(zai)納(na)米(mi)介質(zhi)孔隙(xi)研究(jiu)方面的優點(dian)如下(xia)：

(1)能較(jiao)好的表征4-1400nm範圍(wei)內(nei)的孔隙(xi)；

(2)利(li)用(yong)核磁共振技術對(dui)孔內(nei)信息進行(xing)直(zhi)接(jie)獲(huo)取，減小(xiao)了對孔隙(xi)結構(gou)的(de)破壞，測試(shi)更加直(zhi)接(jie)、快(kuai)速；

(3)通(tong)過(guo)改變樣品(pin)形(xing)態(tai)以及利(li)用(yong)流體(ti)的毛(mao)細、擴(kuo)散(san)等(deng)作用(yong)，NMRC可獲(huo)得閉(bi)孔信息。

同(tong)時(shi)，部(bu)分(fen)學(xue)者(zhe)通(tong)過(guo)理(li)論分(fen)析(xi)認(ren)為(wei)不同(tong)變溫方式獲(huo)得的(de)融(rong)化(hua)、凝固(gu)過(guo)程(cheng)的溫(wen)度(du)變化△Tm和(he)△Tf及其(qi)比(bi)值(zhi)△Tm/△Tf與(yu)孔隙(xi)的幾何(he)形(xing)狀（比表(biao)面積）相(xiang)關(guan)，球狀(zhuang)、圓柱狀、狹(xia)縫(feng)狀(zhuang)孔隙(xi)的△Tm/△Tf比值(zhi)分(fen)別(bie)約(yue)為(wei)2/3、1/2和(he)0，相(xiang)關(guan)結論(lun)已得(de)到(dao)部(bu)分(fen)實驗(yan)的證(zheng)實，若能繼(ji)續研(yan)究(jiu)融(rong)化(hua)-凝固(gu)曲(qu)線特(te)征(zheng)，建(jian)立幾何(he)形(xing)態(tai)評價方法(fa)，可(ke)加深(shen)對(dui)復雜(za)介質(zhi)孔隙(xi)形(xing)態(tai)的認識。

核(he)磁共振凍融(rong)納(na)米(mi)測孔法(fa)也(ye)存(cun)在壹(yi)定限制(zhi)：

(1)由於(yu)頁(ye)巖(yan)孔隙(xi)的孔隙(xi)度(du)、孔徑通(tong)常比(bi)常規儲層(ceng)小(xiao)，且可(ke)能含(han)有順磁性物(wu)質，使(shi)得(de)NMR實驗(yan)結果(guo)信(xin)噪(zao)比(bi)低(di)、弛(chi)豫(yu)時(shi)間(jian)短(duan)、會壹定程(cheng)度(du)影(ying)響測(ce)試(shi)精(jing)度(du)；

(2)NMRC實驗(yan)參數(shu)的選(xuan)取會(hui)直(zhi)接(jie)影(ying)響分(fen)析(xi)結果(guo)的(de)可靠(kao)性，如(ru)回波(bo)時(shi)間(jian)、液(ye)體選(xuan)取、參(can)數(shu)設定(ding)等(deng)；

(3)納(na)米(mi)孔隙(xi)會對流(liu)體(ti)的熱力(li)學性質(zhi)產生不容忽(hu)視的(de)尺(chi)度(du)效應(ying)，特別是孔徑小(xiao)於(yu)10nm的材(cai)料，需要對理論模(mo)型進行(xing)改進與(yu)補充。

綜(zong)上所述(shu)，NMRC極(ji)大地豐(feng)富了孔隙(xi)結構(gou)的(de)表征(zheng)方法(fa)，在(zai)頁(ye)巖(yan)介質研究(jiu)領(ling)域(yu)有較(jiao)強的(de)應(ying)用(yong)價值(zhi)。若(ruo)將(jiang)NMRC與(yu)其(qi)他核磁技術(核(he)磁光譜(pu)法(fa)、核(he)磁成像技術)相(xiang)結合(he)，則(ze)可(ke)深(shen)入(ru)研(yan)究(jiu)孔隙(xi)的非(fei)均(jun)壹(yi)性、連(lian)通(tong)性、交(jiao)界面的相(xiang)互(hu)作用(yong)等(deng)特性，得(de)到更全面、綜合(he)的(de)孔隙(xi)結構(gou)分(fen)析(xi)結果(guo)。

參(can)考文(wen)獻(xian)：張(zhang)倩(qian),董(dong)艷輝(hui),童(tong)少(shao)青(qing),李曉,王禮恒(heng).核(he)磁共振冷凍測(ce)孔法(fa)及(ji)其(qi)在(zai)頁(ye)巖(yan)納(na)米(mi)孔隙(xi)表征的(de)應(ying)用(yong)[J].科學通(tong)報,2016,61(21):2387-2394.