核磁共振谱是评价低渗透砂岩储层孔隙水赋存状态和流动能力的重要手段。然而，含黏土低渗透砂岩孔喉尺度跨度大、连通性复杂，不同孔喉中的水受到毛管力和矿物表面作用的影响显著，传统的固定 截止值法难以准确表征不同孔隙结构中的束缚水及其排驱过程。
中国石油大学（华东）葛新民教授团队综合低温氮气吸附、压汞毛管压力和逐级离心-核磁共振实验，构建了跨纳米-微米尺度的等效孔喉分布，并结合离心过程中剩余水饱和度和 谱演化，研究了不同孔喉尺度下水的选择性排驱与持续滞留规律。结果表明，随着离心等效毛管压力增加，长弛豫组分优先衰减，表明较大且连通性较好的孔喉中的水首先被排出；短弛豫组分则持续保留，说明细小孔喉和强界面约束区域是水滞留的主要场所。
研究进一步区分了两个具有不同物理意义的束缚水端点：临界束缚水饱和度表征饱和状态下由束缚水主导向可排驱水显著贡献的转变；极限束缚水饱和度则表征高压渐近排驱条件下仍难以排出的强滞留水。三类不同孔隙结构储层的平均临界束缚水饱和度分别为37.6%、69.8%和87.4%，平均极限束缚水饱和度分别为17.7%、29.9%和39.7%。随着孔喉由粗到细，水的滞留能力显著增强。
针对传统的固定 截止值适用性差的问题，引入尺度相关的有效表面弛豫率，建立了毛管压力、等效孔喉尺度与之间的物理约束关系，实现对不同孔隙结构束缚水端点的差异化表征。
研究揭示了含黏土低渗透砂岩中毛管力控制的多尺度选择性排驱和水滞留机制，为基于核磁共振资料的可动水评价、束缚水饱和度估算以及低渗透砂岩储层精细评价提供了新的岩石物理依据。
三种孔隙结构代表性含黏土低渗透砂岩逐级离心谱演化特征
成果近期发表于国际知名期刊Physics of Fluids。论文第一作者为中国石油大学（华东）地球科学与技术学院博士生杨贺，通讯作者为葛新民教授，合作者包括中海石油（中国）有限公司海南分公司的汤翟、吴一雄、吴勃翰以及中国石油大学（华东）地球科学与技术学院吴玉其副教授。研究得到国家自然科学基金（42174142）的资助。
论文信息：He Yang, Xinmin Ge*, Di Tang, Yixiong Wu, Bohan Wu, Yuqi Wu. Capillary-controlled water drainage and retention in multiscale pore–throat networks of clay-bearing low-permeability sandstones. Physics of Fluids, 2026, 38: 086607. DOI: 10.1063/5.0345241.
