核磁共振在泥頁巖水化損傷中的應用

井壁失穩問題是石油鉆井過程中普遍存在并一直困擾石油工業界的一個復雜問題。石油鉆井過程中所遇到的井壁失穩大致可分為破碎體失穩、塑性體失穩和泥頁巖失穩，其中泥頁巖失穩就占90%以 上，因此，有些研究者認為井壁穩定問題就是泥頁巖穩定問題.
泥頁巖孔隙、顆粒等細觀結構遇水后發生了改變，促使裂紋的萌生、擴展直至最終破裂的整個變化過程，對泥頁巖的力學特性以及工程特性產生了重要的影響.為了觀察和研究巖石內部結構的損傷演化直至完全破裂的過程，國內外學者通過各種巖 石細觀力學試驗進行了研究.
核磁共振技術(NMR)作為研究巖石細觀結構的新型檢測方式，具有無損、反復和快速等優點。NMR 通過對核磁共振弛豫時間的分析來獲取巖石 孔隙度及孔隙結構特征、流體含量等信息，核磁共振成像可直觀地觀測巖石內部孔隙損傷的發展情況.目前核磁共振技術在石油工程領域，主要通過對巖石孔隙結構、儲層巖石孔隙流體特性等方面的研究，來進行儲層評價及錄井測井方面的應用.
下面簡單介紹利用核磁共振技術對不同浸泡時間的試樣進行了橫向弛豫時間和核磁成像的測試，通過分析試樣質量變化、橫向弛豫時間T2 譜分布、T2 譜面積的變化及核磁成像，對泥頁巖水化后內部裂紋損傷演化過程進行了分析和討論。

橫向弛豫時間T2分布

由上圖可知，隨著浸 泡時間的延長，部分T2 譜為3 個峰圖，右側對應的大尺寸微裂隙的第2 個峰，繼續向右側移動，說明微裂縫在水化作用下不斷的擴展、分叉，形成了更多的微裂縫，表明巖石已出現較嚴重的水化損傷。

經過1 d 的浸泡后，在以后幾天時間內，T2 分布圖上的第1 個峰對應的小尺寸微孔隙，峰的變化幅度進一步增大，說明新的微孔隙還在不斷地產生和擴展

核磁共振成像分析

圖像中黑色為底色，發白的區域為水分子所在區域，代表的是孔隙范圍，圖像的亮度反映了巖石中含水率的多少，白色亮斑越多，意味著巖石孔 隙越大，反之，則孔隙越小

參考文獻：“基于核磁共振的脆硬性泥頁巖水化損傷演化研究”《巖土力學》2015 年3 月第36 卷第3 期