巖石孔隙流體的核磁共振弛豫機(jī)制

自由弛豫、表面弛豫和擴(kuò)散弛豫3種不同的弛豫機(jī)制存在于巖石孔隙流體的核磁共振弛豫中，一般三種弛豫行為同時(shí)存在的。

1、自由弛豫

自由弛豫，即流體特有的體弛豫現(xiàn)象，其弛豫時(shí)間由流體物理特性（粘度、化學(xué)成分等）及流體所處的環(huán)境（溫度、壓力等）決定。

在石油工業(yè)核磁研究過程中，由于巖石表面為固體，通常巖石孔隙內(nèi)的流體表面弛豫比體弛豫強(qiáng)。然而當(dāng)親水巖石孔隙中油氣屬于非潤(rùn)濕相，巖石中存在裂縫導(dǎo)致流體與固體表面接觸較少，以及稠油等流體粘度較大的情況下，流體與巖石孔隙之間自由弛豫現(xiàn)象不可忽視，此時(shí)需要同時(shí)考慮自由弛豫和表面弛豫的影響。

2、表面弛豫

巖石孔隙表面的弛豫機(jī)制即為表面弛豫，具體表現(xiàn)為孔隙流體與巖石固體表面之間的弛豫現(xiàn)象。

3、擴(kuò)散弛豫

分子處于布朗運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)進(jìn)行自擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，擴(kuò)散弛豫即為質(zhì)子在梯度磁場(chǎng)中，由于分子擴(kuò)散引起的弛豫特性。

巖石中孔隙流體的類型、孔隙尺寸、孔隙發(fā)育結(jié)構(gòu)、孔隙表面巖石物理性質(zhì)以及巖石顆粒表面潤(rùn)濕性等條件決定了3種弛豫機(jī)制對(duì)于孔隙內(nèi)流體是否起作用。

通常對(duì)于親水巖石來說，孔隙中水的T2弛豫時(shí)間主要由表面弛豫決定；對(duì)于稠油來說，其T2弛豫主要由自由弛豫決定；而輕質(zhì)油的T2弛豫時(shí)間則由自由弛豫和擴(kuò)散弛豫共同決定，并與油的粘度有關(guān)；天然氣由于氣體分子的擴(kuò)散特性，其T2弛豫時(shí)間主要受控于擴(kuò)散弛豫。