西北、西南/华南、东北三个有利区的煤层分属侏罗系中低煤阶、二叠系中高煤阶、白垩系中低煤阶，孔隙构成与含气性差别明显。同一台低场核磁仪器能否同时测准这两类样品，取决于短弛豫信号的捕获能力与流体类型的分辨能力。

一、背景：三个有利区分属两套煤阶体系

五大煤源岩层为石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系；对应的五大有利区中，西北地区以侏罗系中低煤阶为主，西南与华南地区为二叠系中高煤阶，东北地区以白垩系中低煤阶为主。

煤阶差异首先体现在孔隙构成上。中低煤阶煤的大孔与裂隙系统相对发育，中高煤阶煤以微孔为主，这一差别决定了测试参数与解译模型需要分开设置。

准噶尔盆地、四川盆地、渤海湾、吐哈等盆地均已开展煤岩气/深层煤层气勘探评价，跨区样品对比的需求随之形成。

跨区对比需求形成的同时，常规方法在两类煤阶样品上的适配短板也一并暴露。

二、现状与痛点：煤阶变了，评价方法的适配没跟上

2.1 微孔主导样品的短弛豫信号容易丢失

中高煤阶煤以微孔为主，微孔内流体的 T₂ 弛豫时间很短。构造煤样品的低场核磁研究中，微孔占比达到 78.2%，T₂ 谱呈现吸附峰、漂移峰、游离峰三个特征峰。

回波间隔设置偏大时，短弛豫组分可能在第一个回波之前就衰减完，孔隙度随之被低估，微孔段吸附气量的计算也跟着失真。

2.2 中低煤阶样品的含水信号干扰含气量判读

中低煤阶煤的孔隙水含量通常更高，水的核磁信号与吸附态甲烷的 T₂ 区间存在重叠。含气量偏低、含水偏高的样品直接用总信号反演含气量，偏差幅度可能超过含气量本身。

2.3 区域间数据口径不一致，横向对比缺共同基准

不同单位在样品尺寸、平衡压力、温度与标定方法上存在差异，即便同属一个区块的样品，测试结果也可能因流程不同而无法直接比较。

三处瓶颈共同指向同一个技术要件：仪器要在短弛豫端和流体分辨端同时具备能力，三类样品的信号重心分处谱图两端，方法选型因此需要同时兼顾两端。

三、现有解决方案：短弛豫采集加二维 T₁-T₂ 谱，两端同时覆盖

低场核磁之所以能跨煤阶迁移，在于它测的是流体中的氢核，而非岩石骨架本身。核磁 T₂ 弛豫可测定煤中微孔、中孔、大孔与裂隙的分布与连通关系及流体运移规律。

**短弛豫快速采集**对应的是中高煤阶微孔信号的捕获问题。回波间隔压缩到足够小之后，微孔段信号才可能进入有效采集窗口，微孔孔容与吸附气量的计算才有实测依据。

**二维 T₁-T₂ 谱**对应的是中低煤阶样品中水与甲烷的重叠问题。T₁ 与 T₂ 两个维度联合区分流体类型，含气饱和度、含水饱和度与可动/束缚流体比例的划分因此可以分开处理。

温度维度让跨区对比更接近原位条件。原位低场核磁可在 30–70 °C 条件下追踪完整煤样甲烷吸附，升温会降低平衡吸附量并使吸附峰向长弛豫方向移动，不同地温梯度下的吸附差异需要这一维度校正。

方法层面打通之后，落到三个区域分别是什么样子，接下来逐一对应。

四、应用场景：三个区域，三套参数重点

4.1 西北侏罗系煤岩气：大孔—裂隙系统与压力驱动

西北侏罗系煤层以中低煤阶为主，大孔与裂隙系统相对发育，核磁表征重点落在长弛豫组分占比、可动流体比例与渗透率估算上。

煤阶差异会改变 CO₂ 驱替的主导机制：高阶煤竞争吸附贡献率 83.42%，低阶煤压力驱动机制占 66.22%。西北侏罗系样品的驱替评价，需要把压力驱动放到与竞争吸附同等的位置。

4.2 西南二叠系煤岩与华南二叠系：微孔吸附气与构造煤信号

西南与华南的二叠系煤层以中高煤阶为主，微孔占比高，核磁表征重点在短弛豫端吸附峰的定量与吸附气/游离气比例划分。

华南二叠系煤层的构造变形相对较强，构造煤发育。构造煤 T₂ 谱的三峰结构与 78.2% 的微孔占比，为这类样品的信号解译提供了参照。

4.3 东北白垩系煤岩：含水与低含气量的分辨

东北白垩系煤层同属中低煤阶，中低煤阶煤岩含气量的整体水平相对有限，孔隙水信号的影响权重更高。核磁表征重点在含水饱和度标定、束缚水与可动水区分，以及低信噪比下的累加采集策略。

三个区域的参数重点不同，落到设备上则要求同一台仪器同时覆盖弛豫谱的两端。

西北侏罗系煤岩气、西南二叠系煤岩与东北白垩系煤岩的核磁表征，相同点在于都依赖 T₂ 弛豫谱与流体标定，不同点在于信号重心分别落在长弛豫端与短弛豫端。中低煤阶煤岩含气量的评价还需单独剥离含水信号。分清这两端，跨区数据的可比性问题才有解。

基于一维弛豫和T1-T2二维的深层煤层气组分分布的联合表征

图一 不同温度压力下多相甲烷的二维核磁共振谱

展示了煤岩在不同温度和压力条件下（30℃、5Mpa；60℃、15Mpa；90℃、25Mpa），通过二维核磁共振测量获得的多相甲烷T₁-T₂弛豫谱图。

图二 二维核磁多相甲烷识别图

1.二维NMR通过引入T₁维度，使吸附态甲烷与游离态甲烷在二维空间中呈现更好的可区分性。在较低压力下，吸附态甲烷主要富集于T₁/T₂比值介于10–100、T₂值介于0.01–10 ms的区域；而在较高压力下，吸附态甲烷主要分布于T₁/T₂比值介于100–1000的区域，而游离甲烷的分布基本保持稳定。

2.通过对不同温度和压力条件下2D NMR谱图的系统分析，文中建立了2D NMR多相甲烷识别图（即图二），明确了吸附甲烷与游离甲烷的T₁/T₂比值范围。

3.通过统计对比一维和二维NMR测试中吸附态与游离态甲烷的信号比例，发现两种方法在区分甲烷赋存状态上具有高度一致性。这表明基于T₂区间的定量方法（即利用一维NMR P1/P2峰面积定量吸附/游离甲烷）是可靠的。图一作为二维NMR的代表性结果，为这一可靠性验证提供了直观的图证支撑。

苏州纽迈的 MesoMR 与 MacroMR 系列支持 T₁/T₂ 弛豫谱与二维 T₁-T₂ 谱采集，配合短弛豫快速采集技术，可对低煤阶大孔—裂隙系统与中高煤阶微孔同时给出可比的孔隙度、孔径分布与流体饱和度结果。特定层系样品的测试方案，可联系纽迈技术支持获取应用文献或预约测试。