低场核磁共振技术：精准评估二氧化碳压裂效果，解锁地下“页岩迷宫”

在能源结构转型与“双碳"目标的双重驱动下，全-球对清洁、高效能源的探索不断深入。非常规油气资源，如页岩气、致密砂岩气，已成为重要的接替能源。然而，这些资源如同被封存在坚硬、致密的“页岩迷宫"中，孔隙细微、渗透率极低，常规开采手段几乎无效。为了解放这些“沉睡"的能源，超临界二氧化碳压裂技术应运而生，被誉为革命性的绿色增产利器。而如何精准评估压裂后这片复杂“迷宫"的改造效果，即储层发育评价，则成为决定技术成败与经济效益的关键。传统评价方法在此面前常显得“力不从心"，直到 “低场核磁共振技术" 的出现，为看清地下微观世界提供了前所-未有的“慧眼"。

背景：挑战与革新——当“超临界CO₂"遇见“非常规储层"

超临界二氧化碳，是一种温度和压力超过临界点（31.1°C，7.38MPa）后形成的特殊流体。它兼具气体的高扩散性和液体的强溶解性，用于压裂时，不仅能高效造缝、支撑裂隙，还能有效置换吸附气、减少水资源消耗、实现二氧化碳地质封存，兼具经济效益与环境效益。

压裂的核心目标是在储层中创造并维持一个高导流能力的复杂裂缝网络，同时充分沟通岩石内部的天然孔隙。评价这一过程的效果——即储层发育程度——主要包括：孔隙结构变化（孔隙度、孔径分布）、裂隙网络扩展范围、流体（油气、水）的可动性及分布。精确获取这些信息，是优化压裂方案、预测产能的基础。

传统评价方式的局限：盲人摸象与时空滞后

在低场核磁共振技术成熟之前，工程师和科学家们主要依赖以下几种方法，但它们各有显著缺点：

岩心实验（如高压压汞、气体吸附）： 这是最-经典的方法。但获取的岩心样本有限、成本高昂，且是破坏性的。更重要的是，它只能反映取心点局部的、静态的孔隙信息，无法反映压裂后储层大范围内裂缝系统的动态发育与流体运移情况，属于“一孔之见"。

测井技术（如声波、电阻率测井）： 能够进行原位、连续测量。但常规测井方法对微纳米级孔隙和微小裂缝的响应不敏感，分辨率有限。对于超临界CO₂压裂后形成的复杂裂隙系统及其内部流体的精细区分能力不足，解释结果往往存在多解性。

试井与生产动态分析： 通过井口压力、产量数据反推储层参数。这是一种宏观、间接的方法，具有严重的“时空滞后性"。它无法揭示储层内部的微观机理，且反演结果强烈依赖于模型假设，不确定性高。

显微成像（如扫描电镜、CT扫描）： 虽然能提供直观的孔隙结构图像，但观测区域极小（毫米到微米级），不具统计代表性，且无法在保持地层温压条件下进行原位流体分析。

传统方法如同“盲人摸象"，或只能看到静态的局部，或只能感知宏观的模糊轮廓，难以对CO₂压裂后储层的全维度发育情况进行原位、无损、定量、可视化的评价。

低场核磁共振技术原理：倾听氢原子的“回声"

低场核磁共振技术的核心，在于探测流体中氢原子核（¹H）在磁场中的行为。

低场核磁（磁场强度通常<0.5T）虽然信号强度不如医院的高场核磁，但其设备更紧凑、成本更低，特别适合对富含流体的多孔介质（如储层岩石）进行快速、在线分析。

低场核磁共振在超临界二氧化碳压裂储层发育评价中的核心优势

将低场核磁共振技术应用于超临界二氧化碳压裂的储层发育评价，展现出一系列颠-覆性优势：

全尺度、定量化的孔隙与裂缝表征： 能够一次性获取从纳米级基质孔隙到微米级、毫米级裂隙的连续、完整的孔径分布。这是评价压裂是否有效沟通了原生孔隙、扩宽了渗流通道的关键。传统方法几乎无法实现这一点。

精准识别与量化流体赋存状态： 能清晰区分储层中的束缚流体（吸附水、毛管水） 和可动流体（自由水、油气），并精确计算可动流体饱和度。这对于评估压裂后储层的有效渗透率及最终可采储量至关重要。

原位、无损、动态监测： 可在模拟地层温压条件下，对岩心或大型物理模型进行实验。实时监测超临界CO₂注入前、中、后，储层孔隙结构、裂隙扩展及流体分布、运移的动态变化过程，真正揭示压裂改造机理。

评价压裂液与储层配伍性： 通过分析压裂液（包括超临界CO₂及其携砂液、添加剂）注入前后岩石孔隙结构和流体分布的变化，评估压裂液可能造成的孔隙堵塞（水锁、固相侵入）等伤害，为优化压裂液配方提供直接依据。

高效与经济性： 相对于耗时长的岩心流动实验或昂贵的微CT扫描，低场核磁测试速度快，单次测量通常在几分钟到几十分钟，且样品可重复使用，大大提升了实验效率，降低了评价成本。

_{应用案例：超临界CO2对岩心孔隙发育的影响}

在非常规油气开发走向精细化、智能化的今天，超临界二氧化碳压裂技术代表了绿色增产的方向，而低场核磁共振技术则为科学、精准地评价其效果提供了不可-或缺的“显微镜"和“听-诊器"。两者的结合，不仅解决了传统储层评价方法的痛点，更推动了对压裂改造机理的深入理解，为优化工艺参数、最-大化单井产量、最终实现非常规油气资源的高效、经济、环保开发奠定了坚实的科学基础。