提高核磁共振岩样分析仪信号灵敏度和稳定性的研究

核磁共振岩样分析仪是近年来国内外用于分析岩样的高科技仪器.仪器中的探头、λ/4网络电路、前放、电源部分是提高信号灵敏度和稳定性的关键技术.在研制和整体调试核磁共振岩样分析仪过程中采用了相应的技术措施,以提高信号灵敏度和稳定性.文中涉及的探头、λ/4网络电路及确定的参数已申请列为中国石油天然气股份有限公司企业标准,为生产核磁共振岩样分析仪所采用.     

动用孔隙界限实验及致密油开发方式

致密油一次采收率低,注水与注气开发是常用的提高采收率方法,但注入性与动用程度尚不明确,因此评价开发方式与动用孔隙界限之间的关系对致密油提高采收率方法的实施尤为重要。采用核磁共振测试与驱替实验相结合的方法,真实展现不同注入介质和注入条件下注入介质与原油的真实驱替过程,明确了不同开发方式与动用孔隙界限的关系。研究表明:水驱和CO_2驱随着驱替压差逐渐增大,动用孔隙界限初期下降比较快,逐渐趋于稳定;水驱和CO_2驱动用孔隙界限与岩心渗透率均呈线性关系;致密油储层CO_2驱动用孔隙界限明显低于水驱动用孔隙界限。     

高含水油藏CO_2驱油机理

CO_2驱油能够有效提高原油采收率,但在高含水油藏中,水能够溶解CO_2,并影响CO_2与原油接触,从而影响驱油效果。针对这一问题,开展了CO_2在油、水中的浓度分配实验,通过建立CO_2在油、水中扩散的数学模型,使用核磁共振研究CO_2驱替实验,探索了CO_2在高含水油藏中的溶解扩散机理以及对综合驱油效果的影响。结果表明,在高含水油藏中,CO_2在水中溶解损失的比例不高,同时CO_2能够快速渗透水膜,与被水屏蔽的剩余油接触,波及水驱未波及区域内的剩余油。由于水膜阻隔了原油与CO_2的直接接触,在CO_2驱替过程中会首先驱出水膜,使油、气直接接触,再驱出剩余油。其宏观表现为注气早期含水率较高、采油速度较低,当CO_2突破后,含水率急剧下降,采油速度升高。研究明确了高含水油藏CO_2驱油机理,解释了其见效特征,并为改善高含水油藏CO_2驱油效果提供了参考。     

晚期注水开发实验研究

目前晚期注水实验研究主要以注水时机评价为主,在注采方式上研究较少,且传统方法开展驱油效率实验过程中,出口端的计量存在气液分离和人为读数产生误差等问题。以国外某油田为研究对象,从晚期注水原油常规相态变化和驱油效率2个方面入手,开展注水时机和不同注采方式对晚期注水效果的影响研究;在常规相态变化研究的基础上,评价注水增压开发对原油相态的影响;在驱油效率实验方法上,利用在线核磁技术实时评价驱替过程中岩心含油饱和度,提高了结果的准确性。研究结果表明:在衰竭开发至饱和压力的34%时,水驱采收率为16.5%;综合考虑采油速度、开发成本等因素,注水时机宜在80%泡点压力附近;对于长期衰竭开发严重脱气的区块,可采取注水增压方式开发,注水增压至80%泡点压力附近水驱效果最好。     

碳酸盐岩储层核磁共振分析方法的实验及应用——以塔河油田为例

针对塔河油田裂缝性和孔洞型岩心,给出利用核磁共振技术进行碳酸盐岩储层分析的新方法,阐述了核磁共振成像和T₂谱测试岩心油层物性参数的原理。通过岩心测试分析,建立了利用核磁共振成像和T₂谱分析岩心空间结构和划分碳酸盐岩储集空间类型,并进行油水识别、研究岩心流体动用条件及评价储层开发效果的方法。结果表明,核磁共振技术可直接探测岩心中的流体及其分布,测量结果与样品形状及大小无关。塔河油田碳酸盐岩储层可以分为四大类,即孔隙类(基质)、溶孔类、裂缝类和孔洞缝类,它们的核磁共振图像和T₂谱各有其特点。通过测试可快速划分岩心储集空间类型及其特征。塔河油田碳酸盐岩可动流体饱和度计算的基础数据T₂平均截止值为86.25ms,它是评价碳酸盐储层开发潜力的一个重要物性参数。对塔河油田不同开发区块进行核磁共振评价碳酸盐岩储层开发效果的应用研究表明,评价预测储层开发效果与油田实际开发效果一致,从而验证了核磁共振技术评价碳酸盐岩储层开发效果的可行性。     

页岩油注CO2动用机理

CO₂由于良好的注入性及与原油的混相能力,可能是页岩油藏提高采收率最有效的方法。与常规油藏不同,页岩储层裂缝及微纳米孔隙发育,CO₂能否进入页岩微纳米孔隙并动用孔隙中的原油是利用CO₂提高页岩油采收率的关键。因此,设计开展了页岩油注CO₂实验,基于核磁共振方法研究了页岩微纳米孔隙中原油动用特征及动用机理,并研究了接触时间及接触次数对采出程度的影响。核磁共振T2谱及核磁成像结果表明注CO₂可以有效动用页岩微纳孔隙中的原油,一次接触实验采收率为32.63%。随着CO₂与原油接触时间增加,在初始阶段采油速度高,然后采油速度逐渐变缓。CO₂溶解扩散作用是动用页岩微纳孔隙原油的主控机理。研究成果证实注CO₂可以有效提高页岩油藏采收率,为陆相页岩油有效开发提供参考。     

核磁共振测井仪天线及模拟电路设计

核磁共振测井系统的主要功能就是利用产生的CPMG脉冲序列,经过功率放大器放大后,通过天线激发样品核磁共振回波信号,Q-switch电路消除天线储存能量后,天线开始接收回波信号经过双工器电路滤波后,再由前置放大器和二级放大器电路将回波信号放大.调谐电路对系统共振频率的漂移进行实时调谐,针对以上天线和模拟电路的功能,对天线和模拟电路进行了设计.由于核磁共振测井仪在实际现场测井过程中处于高温、高压状态,致使回波信号受到很大干扰,非常微弱,其幅值在几百纳伏到几个微伏之间.所以,在设计中采用了耐高温元件以及电磁兼容技术,有效地减少了噪声和干扰的影响,提高了信号的幅度和稳定性,整体调试结果表明天线、模拟电路的设计、制作有效可行.