在(zai)油氣田(tian)勘(kan)探(tan)開發領域，水力(li)壓裂 技(ji)術是(shi)提高(gao)非常規油氣藏(zang)采(cai)收(shou)率(lv)的(de)關(guan)鍵手(shou)段。該技術通(tong)過(guo)向(xiang)地(di)下巖層註入高(gao)壓壓裂液(ye)，迫使(shi)巖石(shi)產(chan)生(sheng)並(bing)延伸新(xin)的裂縫(feng)，或(huo)將(jiang)原(yuan)有(you)縫(feng)隙撐(cheng)開(kai)，從(cong)而(er)有效擴大(da)儲層的孔(kong)隙度(du)和(he)連(lian)通(tong)性，構(gou)建(jian)起(qi)油氣高(gao)效流(liu)動(dong)的“高(gao)速(su)公路(lu)"。然(ran)而(er)，這(zhe)壹過(guo)程(cheng)的(de)本(ben)質是(shi)對巖石(shi)介(jie)質的(de)壹種(zhong)損(sun)傷(shang)和(he)改(gai)造(zao)，如何精(jing)準(zhun)表征(zheng)孔(kong)隙損(sun)傷(shang)的(de)動(dong)態過(guo)程(cheng)與(yu)內在(zai)損(sun)傷(shang)機(ji)理(li)，壹直是(shi)優化(hua)壓裂方(fang)案、最(zui)-大(da)化提(ti)高(gao)采(cai)收(shou)率(lv)的(de)核(he)心(xin)難(nan)題(ti)。

傳統檢測(ce)方法的局(ju)限(xian)與痛點(dian)

在(zai)低(di)場核(he)磁共振(zhen)技術(shu) 應(ying)用(yong)之(zhi)前(qian)，研(yan)究(jiu)人(ren)員通(tong)常依賴聲發射(she)技術(shu)、電阻率(lv)法或(huo)應(ying)變計等(deng)傳統手(shou)段來監(jian)測(ce)壓裂過(guo)程(cheng)。這(zhe)些方(fang)法雖然(ran)各有(you)所長，但存在(zai)壹個共同的(de)痛(tong)點(dian)：它(ta)們(men)難(nan)以無損(sun)、實時、定(ding)量(liang)地(di)捕捉到流(liu)體滲(shen)透所誘導的微(wei)觀(guan)孔(kong)隙結(jie)構(gou)損(sun)傷(shang)累(lei)積(ji)過(guo)程(cheng)。

例(li)如，聲發射(she)技術(shu)能(neng)定(ding)位(wei)宏(hong)觀破(po)裂的(de)發生(sheng)，卻(que)無法揭示(shi)破(po)裂前(qian)微(wei)裂(lie)隙的(de)萌(meng)生(sheng)與(yu)擴展；應(ying)變(bian)計能(neng)測(ce)量(liang)宏觀(guan)變形(xing)，但對巖石(shi)內部納米-微(wei)米尺(chi)度(du)的(de)孔(kong)隙變(bian)化(hua)無能(neng)為力(li)。這(zhe)種(zhong)“只(zhi)見(jian)森(sen)林(lin)，不(bu)見(jian)樹(shu)木"的(de)局限，使得(de)我(wo)們(men)對水(shui)力(li)壓裂過(guo)程(cheng)中巖石(shi)內部的損(sun)傷(shang)機(ji)理(li)認知(zhi)始終(zhong)隔著(zhe)壹層“面紗"。

低場核(he)磁共振(zhen)技術(shu)：無損(sun)量(liang)化流(liu)體分(fen)布(bu)與孔(kong)隙損(sun)傷(shang)的(de)利器

低(di)場(chang)核(he)磁共振(zhen)技術(shu) 的(de)引入，徹-底改(gai)變(bian)了(le)這(zhe)壹局面。它是(shi)壹種(zhong)能(neng)夠無損(sun)、定(ding)量(liang)、可(ke)視化(hua)地(di)表征(zheng)流(liu)體（如(ru)水(shui)、油）在(zai)巖石(shi)復雜(za)孔(kong)隙/裂(lie)隙網(wang)絡中三(san)維分(fen)布(bu)與運(yun)移狀態的尖-端(duan)技術(shu)。其核(he)心(xin)優勢(shi)在(zai)於(yu)，它不(bu)破(po)壞(huai)巖樣，就能(neng)實現(xian)對同(tong)壹塊(kuai)巖樣在(zai)整(zheng)個壓裂或(huo)滲(shen)流(liu)實驗(yan)中全過(guo)程(cheng)的(de)連(lian)續監測(ce)，從而(er)同步(bu)量(liang)化流(liu)體滲(shen)透過(guo)程(cheng)與(yu)最(zui)終(zhong)的損(sun)傷(shang)演化結(jie)果。

技術(shu)原(yuan)理(li)簡介(jie)：
該技術基於(yu)氫原(yuan)子(zi)核(he)（如(ru)水(shui)體中的氫核(he)）在(zai)磁場中的弛豫特(te)性(xing)。流(liu)體在(zai)不(bu)同(tong)大(da)小的(de)孔(kong)隙中具有不(bu)同(tong)的弛(chi)豫時(shi)間（通(tong)常用(yong)T₂表(biao)示(shi)）。大(da)孔(kong)隙或(huo)裂(lie)縫(feng)中的流(liu)體自由(you)度(du)大(da)，T₂弛豫(yu)時間(jian)長；而(er)小孔(kong)隙（如(ru)基(ji)質(zhi)孔(kong)隙）中的流(liu)體受(shou)孔(kong)壁束縛(fu)強(qiang)，T₂弛(chi)豫時(shi)間(jian)短(duan)。

通(tong)過(guo)分(fen)析(xi)T₂譜(pu)，我們(men)可(ke)以清晰地(di)區(qu)分(fen)不(bu)同(tong)類型(xing)的孔(kong)隙空(kong)間(jian)：

T₂ < 10 ms： 通(tong)常對應(ying)巖石(shi)的基(ji)質(zhi)孔(kong)隙，是(shi)流(liu)體的(de)原(yuan)始儲集空(kong)間(jian)。

T₂ > 10 ms： 則指(zhi)示(shi)微(wei)裂(lie)隙或(huo)大(da)孔(kong)隙，是(shi)壓裂改(gai)造(zao)後(hou)形成的主(zhu)要(yao)滲(shen)流(liu)通(tong)道。

低場(chang)核(he)磁共振(zhen)在(zai)水(shui)力壓裂孔(kong)隙損(sun)傷(shang)研(yan)究(jiu)中的應用(yong)

精(jing)準(zhun)表征(zheng)孔(kong)隙損(sun)傷(shang)動(dong)態過(guo)程(cheng)：
在(zai)水(shui)力壓裂模(mo)擬實驗(yan)中，研(yan)究(jiu)人(ren)員可(ke)以持續對巖樣進(jin)行核(he)磁掃描。通(tong)過(guo)對比(bi)壓裂前(qian)後(hou)T₂譜(pu)的變化，能(neng)夠直觀地(di)“看(kan)到"孔(kong)隙結(jie)構(gou)的(de)演變：原(yuan)有的(de)小孔(kong)隙（T₂小峰）是(shi)如何(he)合(he)並、擴展，新(xin)的(de)微(wei)裂(lie)隙（T₂大(da)峰）是(shi)如何(he)萌生(sheng)、貫通(tong)。這(zhe)個(ge)過(guo)程(cheng)就是(shi)孔(kong)隙損(sun)傷(shang) 最(zui)直接的證據(ju)。T₂譜(pu)整(zheng)體向(xiang)右(you)（即(ji)向(xiang)弛(chi)豫(yu)時(shi)間增大(da)的方(fang)向(xiang)）移(yi)動(dong)，是(shi)孔(kong)隙系(xi)統整(zheng)體變(bian)大(da)的典(dian)型特(te)征(zheng)。

揭(jie)示(shi)深層損(sun)傷(shang)機(ji)理(li)：
通(tong)過(guo)分(fen)析(xi)不(bu)同(tong)壓力階(jie)段、不(bu)同(tong)壓裂液(ye)性質(zhi)下的(de)T₂譜(pu)演化規律，可(ke)以深(shen)入揭示(shi)損(sun)傷(shang)機(ji)理(li)。例(li)如，可(ke)以研(yan)究(jiu)是(shi)剪切損(sun)傷(shang)主(zhu)導還是(shi)拉(la)伸(shen)損(sun)傷(shang)主(zhu)導；壓裂液(ye)的濾(lv)失(shi)效應是(shi)如何(he)先水(shui)化(hua)、弱(ruo)化基(ji)質，再通(tong)過(guo)壓力撐(cheng)開裂(lie)隙的(de)。這(zhe)為(wei)理(li)解“水(shui)力(li)壓裂如(ru)何從(cong)微(wei)觀(guan)上改(gai)造(zao)巖石(shi)"提供(gong)了(le)前(qian)所-未有的(de)細(xi)節。

科學評(ping)估壓裂效果與指(zhi)導優化(hua)：
低(di)場(chang)核(he)磁共振(zhen)技術(shu) 不(bu)單(dan)單(dan)可(ke)以在(zai)線(xian)評(ping)價(jia)造(zao)縫(feng)效果（通(tong)過(guo)T₂ > 10 ms的(de)信(xin)號(hao)幅(fu)度(du)和(he)範圍(wei)判(pan)斷(duan)裂縫(feng)發育程(cheng)度(du)），更(geng)能(neng)表征(zheng)後(hou)續的滲流(liu)機(ji)制(zhi)。通(tong)過(guo)核(he)磁共振(zhen)成像(xiang)，可(ke)以可(ke)視化(hua)評(ping)估壓裂後(hou)形成的復雜(za)縫(feng)網中流(liu)體的(de)波(bo)及效率與滯留(liu)情況，從而(er)直接指導工程(cheng)師(shi)調整(zheng)壓裂參數(shu)（如(ru)排(pai)量(liang)、砂比(bi)、液(ye)性），以形(xing)成(cheng)導流(liu)能(neng)力更(geng)強(qiang)、波(bo)及體積(ji)更(geng)大(da)的最(zui)-優縫(feng)網，最(zui)終(zhong)實現(xian)提(ti)高(gao)采(cai)收(shou)率(lv)的(de)目(mu)標。

實驗(yan)案例(li)：

NMR揭示(shi)損(sun)傷(shang)空(kong)間(jian)分布(bu)特征(zheng)

在(zai)不(bu)同(tong)水力(li)壓裂註入速(su)率下，沿(yan)HF方(fang)向(xiang)和(he)垂(chui)直於(yu)HF的歸(gui)壹化MRI信(xin)號(hao)強(qiang)度(du)的(de)變(bian)化

水(shui)力壓裂巖石(shi)損(sun)傷(shang)核(he)磁圖(tu)

低(di)場核(he)磁共振(zhen)技術(shu) 憑(ping)借(jie)其無損(sun)、定(ding)量(liang)、能(neng)區(qu)分(fen)孔(kong)隙類型(xing)的獨(du)特能(neng)力，成(cheng)功彌補(bu)了(le)傳統監測(ce)方法的不(bu)足(zu)，成(cheng)為(wei)研(yan)究(jiu)水(shui)力壓裂過(guo)程(cheng)中孔(kong)隙損(sun)傷(shang)與(yu)損(sun)傷(shang)機(ji)理(li)的“洞(dong)察之(zhi)眼(yan)"。它不(bu)僅讓我(wo)們(men)從(cong)微(wei)觀(guan)尺(chi)度(du)上清晰地(di)解讀(du)了(le)巖石(shi)在(zai)水(shui)力作用(yong)下的(de)破(po)裂密(mi)碼，更為(wei)優化(hua)壓裂設(she)計、最(zui)-大(da)化挖(wa)掘儲(chu)層潛(qian)力提(ti)供(gong)了(le)堅(jian)實的數(shu)據(ju)支(zhi)持和科(ke)學(xue)依據，是(shi)推(tui)動(dong)非常規油氣資(zi)源(yuan)高(gao)效開發的壹項革命(ming)性工具。