岩心驱替实验中基于LF-NMR的油、水动态定标方法及应用

低场核磁共振技术可以实现岩心水驱油过程中油、水含量和分布的定量监测,对于提高采收率的研究具有重要意义。为了保证测试结果的准确性,如何进行油、水定标,建立核磁共振信号和油水质量之间的对应关系至关重要。基于低场核磁共振（LF-NMR）岩心驱替实验,建立了岩心驱替过程中T₂驰豫谱峰面积与岩心中油水质量或体积的对应关系,形成了一种新的动态定标方法。实验结果表明,在油和水定标中,均质岩心和非均质岩心含水质量/含油体积与对应水峰/油峰的峰面积存在正比关系,而且定标结果与常规标样的定标结果存在较大差异。利用此方法可以根据岩心驱替过程中T₂驰豫谱峰面积来确定岩心中的含水和含油量,在百口泉油田X井区YFP-2泡沫体系驱油效果评价实验中应用成功,说明此动态定标方法具有很好的实际应用价值和前景。     

T2—Pc二维核磁共振岩心测试技术与应用

作为一种无损、高效、非侵入式的检测手段,核磁共振技术一直在油气岩心分析中发挥着重要作用。但传统核磁共振（NMR）检测结果（T₂谱）反映的是岩石孔隙的大小分布特征,孔隙的连通性无法直接被表征。通过对实验流程和数据处理方法的改进,在标准核磁T₂谱的基础上,增加毛管压力（P_c）维度,得到T₂—P_c二维核磁实验图谱,从另一个视角解决了核磁实验不能反映孔隙连通性的问题。实际应用表明,T₂—P_c二维核磁实验不但能够对储层连通性进行直观评价,也可以得到不同生产压差下的束缚水饱和度,从而为油气勘探开发提供更多储层信息。      

核磁测井资料在岩石粒度反演中的应用

岩石粒度参数是储层岩石物理分析的关键评价参数。研究岩心核磁共振T₂谱与岩石粒度分布曲线之间的关系,发现核磁共振T₂分布与岩石粒度分布直接相关,因此可以利用核磁T₂谱资料来反演岩石粒度分布。首先基于岩心实验结果对每块岩心采用分段非线性刻度转换方法由核磁T₂分布计算岩石粒度分布,调整刻度参数使得计算得到的粒度分布与岩心分析粒度分布逼近,误差最小时即获得每块岩心的转换刻度参数。然后结合孔渗参数对岩心进行分类,确定每类岩心的刻度参数。最后根据实际核磁测井T₂分布曲线对井下岩石粒度进行反演,反演结果与岩心分析结果对比效果良好,验证了方法的可靠性,为地质储层岩石物理分析提供准确的连续岩石粒度分布剖面。     

页岩油储层孔隙流体的全直径岩心二维核磁共振图谱特征及评价方法

如何客观评价页岩油层中的孔隙流体,准确测量和定量表征页岩油及致密油储层含油饱和度与可动油含量等参数,已经成为当前急需解决的重要技术难题。通过率先在国内引入车载移动式全直径岩心核磁共振测量仪,开展了页岩油岩心现场测试分析和评价研究工作,实现了现场对钻井取心进行连续、高精度、无损的快速核磁共振扫描,弥补了核磁共振测井和室内岩心实验的不足,填补了国内页岩油全直径岩心现场测量技术空白。结合现场岩心描述、其他配套实验数据及试油验证,系统总结出不同流体组分的二维核磁共振T₁—T₂图谱特征,明确了不同孔径中油、水信号的T₁/T₂比值变化规律,建立了基于全直径岩心二维核磁共振图谱特征的孔隙流体组分分析方法及识别标准,实现页岩油、致密油及复杂碎屑岩等储层孔隙流体组分准确识别与流体饱和度定量解释。车载移动式全直径岩心二维核磁共振测量技术方法在松辽盆地古龙页岩油、鄂尔多斯盆地长7₃页岩油、河套盆地勘探评价中发挥了重要作用,在大庆、长庆、西南、华北、新疆等致密油气田已规模应用,取得良好效果。     

基于核磁共振T2分布的页岩油流体组分含量计算方法

页岩油储层流体赋存状态多样、矿物成分复杂,导致各流体组分含量难以准确计算。为此,提出基于连续小波变换与高斯分布函数结合计算页岩油各流体组分含量的方法。基于聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)实验结果,获得包含无机孔隙水、有机孔隙油、骨架、黄铁矿以及有机质的页岩多组分数字岩心。利用随机游走方法模拟数字岩心在不同回波间隔时的核磁共振回波串,将其反演得到无机孔隙水、有机孔隙油和有机质的核磁共振T₂分布以及所有组分(无机孔隙水、有机孔隙油和有机质)的核磁共振T₂分布。利用连续小波变换处理所有组分的T₂分布,得到二维小波系数矩阵,对其谱峰进行识别获得小波空间中不同尺度谱峰的位置参数和形状参数,构造不同尺度的高斯分布函数,对T₂分布进行分解,选取最优分解结果来计算各流体组分的含量。对比不同回波间隔时该方法计算的各流体组分含量与基于随机游走方法模拟得到的各流体组分含量,结果表明:该方法的计算结果与基于随机游走方法模拟得到的各流体组分含量的绝对误差较低,验证了该方法的有效性。该方法可为页岩油的勘探开发提供技术支撑。     

致密油藏不同微观孔隙结构储层CO2驱动用特征及影响因素

致密砂岩储层微观孔隙结构对CO₂驱油特征有重大影响。基于铸体薄片分析、扫描电镜、高压压汞和核磁共振测试等实验结果,建立了姬塬油田长8油层组微观孔隙结构分类标准,并选取每种类型储层有代表性的岩心样品开展不同驱替压力下的CO₂驱油实验,辅以核磁共振T₂谱,对3种类型孔隙结构储层在不同驱替压力下大、小孔隙中的原油动用特征进行了研究,详细分析了储层物性、孔隙结构和黏土矿物对CO₂驱油效率的影响。结果表明：研究区长8油层组的孔隙结构可以划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类,3种类型孔隙结构对应的储集空间和渗流能力依次下降。Ⅱ类储层CO₂混相驱油效率最大,Ⅲ类储层CO₂非混相驱油效率最大;不同孔径孔喉中原油的动用特征随驱替压力和储层孔隙结构类型的不同而存在较大差异。CO₂非混相驱油效率与岩石渗透率、孔喉半径、分选系数和黏土矿物含量存在较好的相关性,而CO₂混相驱油效率的高低与孔隙结构参数和黏土矿物含量有关。Ⅱ类储层作为未来主要挖潜层位更适合开展注CO₂驱。     

砂岩样泡氘水法确定含油饱和度核磁共振实验研究

在岩心核磁共振测试中,目前常用于区分岩心中油水信号的实验方法,是将洗油后饱和了地层水的岩样浸泡在一定浓度的MnCl_2溶液中,一定时间后,Mn~(2+)充分扩散进入岩样孔隙内,流体中的水信号就会加速衰减直到消失,而油的信号保持不变,以此实现油、水信号的分离。然而,室内实验结果表明砂岩样浸泡低浓度氯化锰溶液实验获得的T2谱出现偏移现象,锰离子浓度过高又会在一定程度上对核磁共振测试仪磁场产生干扰,获取的油信号存在部分损失,导致砂岩岩心含油饱和度测定结果不准确。本文利用核磁共振和驱替相结合实验分析技术,研究砂岩样泡氘水法核磁共振实验效果,并建立其核磁含油饱和度实验结果分析方法,以此在降低Mn~(2+)浓度的同时,提高砂岩样含油饱和度测定的准确度。     

储层性质与核磁共振测量参数的实验研究

核磁共振测井可以直接分析储层流体的性质,然而却受测前采集参数的选择以及储层性质的影响。在实验室对不同油田不同孔隙度的岩心进行核磁共振T₂谱分析,研究回波间隔T_E、等待时间T_W、含油饱和度及地层水矿化度对T₂谱变化规律的影响。实验结果表明,参数T_E选择的不合理会造成漏失一部分储层信息,降低短弛豫分量的分辨能力;不同的T_W导致不同的流体极化量;而含油饱和度和矿化度的变化在T₂谱形态上也表现出不同。因此,测前参数的选择,核磁共振测井数据的采集及处理解释要特别注意这些因素对T₂谱的影响。      

不同注气介质驱替致密油藏微观孔隙动用特征研究

为了明确不同注气介质对致密油藏的微观驱油机理,基于核磁共振T₂谱测试原理,开展了注N₂/CO₂岩心驱替试验,从微观孔隙尺度研究了注N₂非混相驱和注CO₂混相驱的微观驱油机理,评价了驱替过程中不同孔径孔隙原油的动用程度。试验结果显示,N₂非混相驱和CO₂混相驱的最终采出程度相差很小;N₂驱替过程可划分为未突破期、突破初期和突破中后期3个阶段,小孔隙中的原油动用程度高于大孔隙;CO₂混相驱时大孔隙中原油的动用程度大幅增加,小孔隙中的原油动用程度相对较低。岩心微观孔隙结构分布是造成N₂/CO₂驱替过程中大、小孔隙中原油动用程度存在差异的主要原因。研究结果表明,与CO₂驱相比,致密油藏N₂驱的开发效果更好,这为安塞油田采用注N₂驱开发长6储层提供了理论依据。      

聚合物-弱凝胶调驱核磁共振可视化实验

将核磁共振可视化技术和岩心驱替实验相结合,观察了弱凝胶在岩心中的分布特征和运移规律,对不同聚合物-弱凝胶组合方式下的驱油特征进行可视化实验研究。将聚合物和弱凝胶进行组合,设计了3种组合方式:水驱+聚合物驱(方式1),水驱+聚合物驱+弱凝胶驱(方式2),水驱+弱凝胶驱+聚合物驱(方式3)。对不同组合方式在驱替过程中的压力变化、T_2谱特征、核磁共振图像、驱油效率进行了研究。研究表明,核磁共振图像可直观表征弱凝胶在岩心中的形态分布及运移特征,也可反映出残余油的分布特征;T_2谱特征表明聚合物和弱凝胶均具有调剖和驱油作用,组合方式2的调剖效果最明显;3种组合方式中,组合方式2的驱油效率最大,为78.84%,比初次水驱提高了18.33%。     

致密砂岩储层微观水驱油效率及其主控因素

为了解决鄂尔多斯盆地吴起油田长7储层水驱过程中单井产量低、含水上升快、剩余油分布复杂等问题,采用自主设计研发的高温、高压微观模型加持器,对研究区长7储层的真实取样岩心开展微观水驱油渗流实验,通过辅以铸体薄片、扫描电镜、X射线衍射、高压压汞和核磁共振实验,研究了不同孔隙结构类型下的微观水驱油渗流特征,探讨了储层物性、微观孔隙结构、可动流体参数、黏土矿物、驱替压力和注水体积对水驱油效率的影响。结果表明：研究区长7储层微观注水驱替特征以网状驱替和树枝状驱替为主,均匀驱替次之,少见蛇状驱替。不同类型驱替特征的驱油效率、残余油分布特征存在较大差异,均匀驱替驱油效率最高为48.84%,蛇状驱替驱油效率最低为31.73%;75%的残余油以簇状和油膜状赋存于孔喉内。水驱油效率的影响因素是多方面的,其中可动流体参数是比其它物性参数更能准确反映与驱油效率之间关系的参数。研究结果为该区不同类型储层开发方案的调整提供了理论依据。     

现场水配制纳米驱油剂及其驱油机理

采用氧谱核磁共振(17O-NMR)技术研究iNanoW1.0纳米粒子与长庆姬塬油田现场水配制纳米驱油剂的可行性.实验结果表明,iNanoW1.0纳米粒子能够减弱具有较高矿化度的现场水分子间的氢键缔合作用.对长庆姬塬油田现场水,质量分数为0.1％的纳米驱油剂为最佳使用浓度.利用低场核磁共振(LF-NMR)岩心驱替实验研究...     

应用激光共聚焦研究特低渗透储层微观剩余油分布——以榆树林油田扶杨油层为例

目前对于特低渗透储层剩余油的研究,多数采用核磁共振方法监测剩余油饱和度,对微观剩余油分布位置及定量分析的较少。为了确定扶杨储层不同开发阶段微观剩余油分布类型和状态,采用激光共聚焦以及光刻玻璃模型微观可视化驱替实验方法研究扶杨储层微观剩余油分布,采用光刻玻璃模型微观可视化驱替实验研究扶杨油层剩余油分布类型及成因,采用激光共聚焦扫描显微镜技术研究扶杨储层天然岩心不同开发阶段各类剩余油分布数量,并研究了不同挖潜措施对各类微观剩余油的动用效果。结果表明,扶杨储层微观剩余油分布以簇状为主,占60%以上,随着岩心含水率的升高,部分簇状剩余油被注入水驱替,变为分布更加零散的柱状、油滴状、膜状和盲端状。改变驱替方向、周期性注入方式使簇状和柱状剩余油得到动用;增大驱替压差可以使簇状和油滴状剩余油得到动用;增大驱替液黏度能够使这五种类型微观剩余油得到有效动用。     

沁水盆地南部高阶煤气水相对渗透特征

文中通过对比分析核磁共振T2谱分布和基于非稳态法气水相对渗透率测试,研究了沁水盆地高阶煤样的孔隙结构及气水两相渗流特征。结果表明:研究煤样以贫煤、无烟煤为主,其核磁共振T2谱分别对应单峰和双峰2种分布形态;贫煤以微孔和超微孔为主,无烟煤以小孔为主,含部分微孔和超微孔;煤中微孔和超微孔之间的连通性较好,而小孔与微孔和超微孔之间的连通性很差,导致无烟煤中束缚水饱和度很高,有效孔隙度较低;煤体的渗流特征受煤中孔径分布和孔隙连通性的双重影响,孔隙度越大,大孔径孔隙越发育且孔隙连通性越好,则煤体两相共渗区越宽,煤体渗流能力越好。研究煤样相渗特征表现为残余水饱和度高、残余水条件下气相相对渗透率低、气水两相共渗区间窄等特点,揭示了研究区煤层气开发面临着解吸与渗流瓶颈问题。     

砂砾岩储层孔隙结构模态控制下的剩余油分布——以克拉玛依油田七东1区克下组为例

为阐明砂砾岩储层复杂孔隙结构模态对微观剩余油的控制作用,在325块分析样品实验数据基础上,利用针对砂砾岩大颗粒的大铸体薄片分析、核磁共振复杂孔隙结构表征及CT三维立体孔隙空间扫描等技术,研究水驱/聚驱条件下砂砾岩复杂孔隙结构模态对剩余油的控制作用。结果表明：①水驱剩余油分布规律比较明显。水驱时含油饱和度在50%～100%所占频率下降快,优先被动用;②聚驱中后期,聚合物堵塞了部分水驱阶段形成的水流优势通道,形成活塞式的驱动导致含油饱和度在37.5%～50.0%被大量动用。聚驱后剩余油以孤立状分布为主,局部存在连片状;③不同孔隙结构模态在水驱/聚驱剩余油中差异较大。单模态、双模态岩心驱油效率较高,其中聚合物提高驱油效率为9.30%～18.38%。单模态岩心水驱油效率较高,而双模态和复模态岩心水驱油效率相当。聚合物提高驱油效率以双模态岩心最高,单模态次之。单模态和双模态岩心注入聚合物后,含水率下降可达20%。     

二维核磁共振测井

目前的NMR测井都是基于一维核磁共振技术,只测量地层孔隙流体的横向弛豫时间T2信息,测量结果反映孔隙空间的氢核总数,不能区分这些信号是来自油还是来自水.当地层孔隙中油气和水同时存在时,它们的T2谱信号是重叠在一起的,现有的NMR测井技术在识别和定量评价油气水时存在很大的局限性.二维核磁共振测井将孔隙流体中氢核数分布从一维核磁共振的单个T2弛豫变量拓展到二维核磁共振的2个变量,能够充分利用NMR观测的信息,开拓核磁共振测井岩石物理研究的新领域.介绍二维核磁共振测井的基本思想以及实验测量方法.将含有顺磁物质的人造砂岩和天然泥质砂岩饱和水,利用2个窗口改进CPMG脉冲序列,进行2D NMR实验测量.对测量数据进行反演,给出了岩石横向弛豫时间-内部磁场梯度(T2,G)的二维分布图,分析了岩石内部磁场梯度随孔隙大小不同的变化规律,研究结果对分析陆相沉积地层复杂岩性核磁共振测量结果具有重要指导意义.     

移动式全直径岩心核磁共振测量仪在俄罗斯超稠油地层评价中的应用

基于核磁共振综合方法对俄罗斯鞑靼斯坦共和国超稠油储层划分和评价进行了系统研究。利用移动式全直径岩心核磁共振测量仪在井场对全直径岩心进行了实时核磁共振分析,通过实验室核磁共振标准岩样及沥青样本分析,以及其他其他测井方法的测量结果验证了实验结果的可靠性。简要介绍了3种俄罗斯井下核磁共振测井仪,实例展示了俄罗斯鞑靼斯坦共和国地区含沥青储层、喀山组泥岩层和剩余沥青储层的横向弛豫时间T2谱特征,其测量结果与全直径岩心核磁共振测量结果具有较好的一致性。介绍了移动式全直径岩心核磁共振测量仪一维、二维核磁共振(T1,T2)谱对稠油的识别能力,提出对于不同黏度的含沥青地层需借助地面核磁共振测量结果对T2截止值进行合适的选取。展示了1m长全直径岩心流体含量随时间变化的情况,说明移动式全直径岩心核磁测量仪在现场具有良好的应用前景。     

基于孔隙矿物和流体分布的致密油储层润湿性研究

基于孔隙周围矿物分布和不同大小孔隙内流体分布特征研究致密油储层岩石整体及不同大小孔隙的润湿性。首先基于扫描电镜实验研究了致密油储层中不同尺寸孔喉周围的矿物分布特征,其次借助自发渗吸和核磁共振实验研究了不同流体进入致密油储层孔隙后的分布状态,最后基于孔隙周围的矿物分布特征,通过岩石分别在水相和油相中自吸后的自吸曲线和核磁T₂谱分布判断岩石整体及孔喉润湿性。研究结果表明,目标岩心大孔隙周围以碳酸盐岩矿物为主,小孔隙周围以黏土矿物和硅酸盐矿物为主;自发渗吸和核磁实验相互验证显示岩石整体偏水湿,具体为大孔隙偏油湿,小孔隙偏水湿。该研究为评价致密油岩石整体及不同大小孔隙的润湿性提供了新思路。     

致密砂岩储层可动流体分布特征及影响因素——以鄂尔多斯盆地姬塬油田延长组长8油层组为例

可动流体参数是评价致密砂岩储层渗流特征的重要指标。基于核磁共振可动流体测试原理,对姬塬油田延长组长8油层组不同小层下的6块典型致密岩心样品进行了可动流体特征研究,并以毛细管压力曲线为基础,将核磁共振T₂谱分布换算为孔喉半径分布,确定了可动流体的最小孔喉半径。利用铸体薄片、黏土矿物X射线衍射、场发射扫描电镜以及纳米CT扫描等技术,分析了可动流体的影响因素。分析表明,研究区长8油层组致密储层的核磁共振T₂谱形态主要表现为4种类型：右峰发育型、单峰型、右峰微发育型、左右峰相当型;可动流体主要赋存于大孔隙和中孔隙内,部分微-小孔隙中也赋存有一定量的可动流体;可动流体百分数为6.89%~70.09%,可动流体孔隙度为0.39%~5.62%,可动流体所占的最小孔喉半径为0.024~0.555 μm,其分布范围广,反映了姬塬油田长8油层组具有较强的非均质性。可动流体参数与储层孔隙度的相关性较差。造成长8油层组中可动流体参数差异较大的主要影响因素包括渗透率、孔喉结构特征、黏土矿物的含量及赋存方式、次生孔隙的发育程度及孔喉连通性、微裂缝发育程度等。