前沿应用|基于低场核磁技术的煤屑孔隙度准确测试新方法

在煤层气勘探与开发中，煤岩储层的物性参数直接决定了资源的可采性与经济性。其中，孔隙度作为煤岩储层的基本物性指标，是筛选分级煤岩、评估储层储集能力、判定渗流特性的核心参数。然而，在实际测量过程中，研究人员往往面临各种的困境。

煤岩脆性相比常规岩石较大，勘探钻取过程中，煤岩易碎，导致标准煤岩样品难以获得较为珍贵，勘探获得的更多为煤屑；同时煤通常具有“双孔隙结构”（基质孔隙与裂缝孔隙），且孔径范围极广（从纳米级微孔到毫米级裂缝）。如何利用煤屑准确测量获得孔隙度数值，成为业内的一大难题。传统方法使用压汞法与气体吸附法测量煤屑孔隙度，但都需要对样品进行脱气、压碎或研磨等前处理，破坏了样品原生孔隙结构，给测试结果带来影响；同时传统方法对孔隙度的测量存在难以全尺寸表征的局限性，压汞法会丢失纳米孔信号，气体吸附法会丢失裂缝信号，导致孔隙度测量偏低较多。

低场核磁法相较于传统的压汞法、氦气渗透率法或吸附法，在煤孔隙度测量中展现出了显著的优势：无需对样品进行破碎或压实，仅需将样品饱和水或探针液体即可进行检测，这种无损的特性能够最大程度保留样品的原始孔隙结构，并且测试速度快，能够在短时间内获取结果。已经广泛用于煤岩石的孔隙度测量。但是煤屑在水饱和处理过程中，煤屑会进一步发生碎裂，且煤屑从水中取出擦拭水分时过度依赖操作人员，主观意识给孔隙度测量结果带来较大影响。

图3详细展示了本研究中用于测量煤钻屑孔隙度的LF-NMR实验流程与关键步骤。

本案例提出的新方法优势与适用建议：为消除煤钻屑不规则表面水膜的干扰，该案例提出了一种采用硫酸铜溶液测量LF-NMR信号的新方法，可准确分离钻屑的骨架体积和孔隙体积。该方法能有效消除自由水信号，使孔隙度测量的相对误差低于1.5%。建议采用最小粒径不小于1 mm、平均粒径在1.7–2.36 mm的煤钻屑进行测试，以在保证测量准确性的同时，兼顾封闭孔隙的贡献。该方法为快速、无损地评估煤储层物性提供了技术支持。