黏土表面结合水的低场核磁共振定量研究

黏土矿物的水化类型及水化程度直接关系到泥页岩等水敏地层的井壁稳定性,然而包括热重分析在内的现有方法难以快速、直观、定量地测试出黏土水化的类型及含量。基于低场核磁共振T₂弛豫谱与水分子运动性关系,以T₂总信号幅度确定黏土的总含水量,以T₂值范围区分黏土的水化类型,以T₂峰的面积确定3种水的含量,实验得出饱水黏土强结合水、弱结合水、自由水分别对应的T₂值范围为0.001～0.1 ms、0.1～15 ms、15～200 ms,其含量比例分别为14.83%,67.69%,17.48%。通过黏土T₂值的范围变化、T₂峰面积的幅值变化可以定量描述黏土3种水分在温度、抑制剂等作用下的相互转化及质量变化规律,T₂弛豫谱还直观展示出:温度升高可使黏土水分子从低自由度状态向高自由度状态转化;具有8个氨基的BPEI可将黏土中90%以上的强、弱结合水去除,自由水完全去除。      

低场核磁共振分析仪用于原油性质分析过程中影响因素的研究

In this study, the main factors influencing the measurements by means of the off-line low-field ^1H NMR in the lab were discussed base on a robust calibration model established by the PLS algorithm using 255 crude oil samples. The preheating temperature had a great influence on the viscosity of oil samples and the resolution of spectral analysis. The repeatability of spectral measurements was impacted by the metal and wax content of the oil samples. For the case of high wax content oils, the wax species began to crystallize in the course of determination that could affect the repeatability of spectral measurements. These Factors have evidenced why the preheating devices and filter unit are necessary when low field NMR system is used in the online analysis process. The investigation is very important for the on-line application of the low field NMR.     

低场核磁共振岩心分析及其在测井解释中的应用

文中介绍低场核磁共振（ＮＭＲ）岩心分析方法，包括测量原理，数据处理及实验步骤。深入讨论了ＮＭＲ测井解释模型，包括孔隙度、束缚水及渗透率方程的建立过程。利用ＣｏｒｅＳｐｅｃ－１０００岩心分析装置，对中国某区块的岩样进行了分析处理，建立了该地区的ＮＭＲ测井解释模型与基本响应方程。     

钠蒙脱石表面水化评价方法研究

页岩地层黏土矿物表面水化的抑制仍然存在技术瓶颈,亟需建立抑制黏土矿物表面水化的新理论和新方法。文章主要以泥页岩中常见的钠蒙脱石黏土矿物样品为研究对象,通过等温吸附法研究其表面水化程度,采用X射线衍射分析法、热重分析法和核磁共振分析法研究了钠蒙脱石的结合水类型及含量,建立了钠蒙脱石结合水的定量评价方法。实验结果表明：随着相对湿度的增加,钠蒙脱石的基底间距呈阶梯状逐步增加,当相对湿度为1.00时,钠蒙脱石可达到四层水化;热重分析可定量区分钠蒙脱石的阳离子层间水、层间表面水和自由水。核磁共振分析能定量区分黏土矿物的结合水和自由水。此举可为建立抑制黏土矿物表面水化定量评价方法提供理论和实验支撑。     

基于低场核磁共振技术的岩心内流体 “可视化”评价方法研究

岩心等多孔介质中流体的流动状态在线监测与"可视化"评价已成为驱油与扩大波及体积微观机理研究的重要方法。本文将低场核磁共振与岩心驱替装置联用,基于核磁共振原理,得到了岩心横向驰豫时间(T_2)分布,结合压汞孔隙半径分布测试结果,采用插值与最小二乘法,建立了饱和水后的岩心核磁共振T_2谱与孔隙分布关系。以中高渗和低渗透两种岩心为例,结合不同流体的岩心驱替实验,利用转化的核磁孔喉分布得到了岩心孔隙结构与可动流体及剩余油分布的关系,解析了水驱、聚合物驱对不同孔隙的原油动用率。研究结果表明,中高渗(256×10~(-3)μm~2)岩心平均孔隙直径为72μm,主要集中在1~500μm之间,微米级孔隙较发育;低渗(7.51×10~(-3)μm~2)岩心平均孔隙直径为86 nm,主要集中在10 nm~1μm之间,纳米-亚微米级孔隙发育。中高渗岩心与低渗岩心的束缚水主要集中在直径小于1μm和直径小于0.5μm的孔隙空间内。岩心驱替实验结果表明,水驱主要动用孔隙直径大于10μm的储油空间,聚合物驱原油动用区域与水驱基本一致,提高驱替效果有限,残余油80%以上富集在孔隙直径小于1μm孔隙内。改善低渗透区域水驱效果将是提高采收率技术的关键。     

低渗透储层水锁伤害及解除机理核磁共振实验研究

低渗储层由于孔喉细小,开发过程中入井液进入储层后容易造成严重的水锁伤害。在分析水锁原因的基础上,开展了水锁伤害评价实验,研究了水锁伤害变化规律,并首次应用核磁共振技术研究了表面活性剂解除水锁伤害的机理。实验结果表明:外来液侵入岩心后初期水锁伤害率高达85%以上,经返排后水锁伤害有较大幅度降低,水锁伤害程度与小孔隙中外来液的滞留量有较好的正相关关系;通过降低表面张力可以大幅度降低岩心水锁伤害率。通过实验认为可以通过核磁共振技术测得小孔隙中外来液的滞留量计算水锁伤害程度;提高返排量和降低入井流体的表面张力可以降低储层的水锁伤害。     

两性离子聚合物黏土水化抑制剂的合成与性能

以丙烯酰胺(AM),2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和氯化N-甲基-N-烯丙基咪唑(MAC),烯丙醇聚氧乙烯醚(APEG)制备了一种耐温耐盐四元共聚物AM/AMPS/MAC/APEG,并对该聚合物进行了红外、核磁表征,考察了聚合反应条件对聚合产物防膨率的影响,探讨了不同条件下合成聚合物溶液及其与KCl复配体系对膨润土的防膨能力以及对伊利石和泥页岩水化作用的影响。结果表明:最佳合成条件为:单体总量为20%,单体配比AM/AMPS/MAC/APEG为90∶5∶3∶2,引发剂(亚硫酸钠/过硫酸铵,摩尔比1∶1)加量0.2%,p H值4,反应温度40℃。合成聚合物具有较强的抑制能力。浓度为20 g/L合成聚合物溶液对膨润土的防膨率为79%,且能明显降低伊利石的水化膨胀应力,同时30 g/L合成聚合物与5 g/L的KCl复配后能够将泥页岩在水溶液浸泡后的压入硬度保留率由在水中的21.7%提高至69%。     

低场核磁共振在研究四氢呋喃水合物形成过程中的应用

目前关于含四氢呋喃（THF）水合物形成过程的研究多采用间接法,由于这些方法都不是直接测量反应物或生成物的量,其研究结果受实验环境、仪器精度以及计算误差的影响较大。为此,突破传统的检测技术手段,采用低场核磁共振技术研究了19%THF水溶液从室温开始到水合物形成过程中试样的T₂时间（氢核横向弛豫时间）分布和核磁总信号量随温度的变化,以探讨THF水合物形成过程的特征。实验结果表明：T₂分布和核磁总信号量均与温度有较好的相关性,说明THF水合物的生成与温度密切相关。根据核磁总信号的变化将THF水合物的整个生成过程划分为4个阶段：初始期、诱导期、加速生长期和稳定期：在诱导期阶段的物质组成具有随机性,有水合物簇出现,但这些水合物簇不稳定,随机的分解和长大,导致此阶段的核磁总信号有一定的波动。当经过诱导期后,水合物簇尺寸达到晶核临界尺寸,水合物开始大量生成。且随着水合物的生成,THF溶液逐渐消耗,生成速度逐渐变慢,直到达到稳定期。     

基于黏土矿物分析的低电阻率油层识别

鄂尔多斯盆地镇北油田西部区块长8₁油层电阻率明显小于东部区块,且局部存在低电阻率油层,使得西部区块的油、水层难以识别,给油田开发带来一定难度。基于铸体薄片、X射线衍射、扫描电镜、压汞、测井解释等数据分析,对镇北油田长8₁油层黏土矿物特征及其对油层电阻率的影响进行了研究。结果表明,黏土矿物对镇北油田西部区块低电阻率油层的控制作用主要体现在3个方面：一是黏土矿物的附加导电作用,阳离子交换能力较强的伊利石和绿泥石含量高,其附加导电作用较强;二是黏土矿物对水分子的吸附作用,水分子吸附能力强的绿泥石含量高,容易形成水膜而增加导电能力;三是较高含量的黏土矿物使储集层孔隙结构更为复杂化,以致束缚水饱和度增高。对于此类高黏土矿物含量类型的低电阻率油层,通过测井曲线的响应特征,建立储集层黏土矿物含量的计算模型,结合生产情况拟合低电阻率油层的产水率,提高了低电阻率油层的识别精度。     

应用核磁共振测量技术测量稠油-水相对渗透率曲线

相对渗透率是稠油开发实验中一个重要的基本测量参数。由于稠油黏度较高,水驱过程易发生油水乳化 现象,使得稠油-水相渗曲线较难准确获取。传统的相渗曲线测量方法存在测量精确度低、获得信息少等缺点。 为准确测量稠油-水相渗曲线,选取人造砂岩长岩心,并基于低场核磁共振测量技术,通过同时标定渤海B油藏的 稠油和地层水,采用非稳态法进行稠油-水相渗曲线的测量。结果表明,通过对岩心以及出口端的采出液进行T₂ 谱测试,较为准确地获取了岩心的孔隙体积（147.18 cm³）、束缚水饱和度（25.9%）、残余油饱和度（43.83%）以及出 口端的油、水含量,并得到较为精确的稠油-水相渗曲线。通过对发生油水乳化的采出液进行自扩散系数（D）/T₂ 二维谱测试,可较为准确地判断油水是否发生了乳化。研究结果可以为稠油水驱开发提供一定的理论指导,有 利于稠油水驱开采机理的研究。     

基于核磁共振的复杂断块油藏微观动用均衡程度实验

目前胜利油田复杂断块油藏已进入高含水开发阶段,由于断块油藏特殊的地质构造特征,在不同构造部位的剩余油动用难度差异较大。为探究高含水期复杂断块油藏微观不均衡动用规律,利用三维胶结物理模型,结合核磁共振技术,研究断块油藏不同构造部位微观孔隙剩余油分布特征。结果表明:不同构造部位大中孔隙驱替程度高,动用程度差异较小,小孔隙中驱替程度较低且分布差异性大;在同一构造部位大、中、小孔隙的原油动用程度差别较大,顶部的差别最大,从微观孔隙的角度来看,顶部的动用不均衡程度最明显。从不同构造部位以及不同孔隙级别2个角度,综合评价断块油藏的开发潜力,为断块油藏剩余油的进一步挖潜提供方向。     

核磁共振测井技术评述

核磁共振（NMR）测井是近年来全球测井界的关注热点，它所提供的独特信息，极大地增强了测井的地层评价能力。通过回顾了对核磁共振测井技术应用研究的历史，介绍了这种技术在软硬件方面的最新改进，根据对其现场应用的优势及局限性的分析，提出了核磁共振测井技术的发展方向。     

核磁共振录井技术应用方法

该文对核磁共振录井技术应用基本原理及各参数测量原理、方法进行了简介，说明了核磁共振录井参数在储集层评价解释中的重要作用，对吉林探区的应用效果进行了分析，介绍了解释图版的建立方法，为核磁共振录井技术的应用提供了借鉴经验。     

核磁共振岩心实验研究储层孔隙结构

:核磁共振技术的应用,不仅能够提供准确的储层参数,还为测井解释研究孔隙结构提供了一种有效的方法。以商×井岩心实验分析为基础,深入探讨了从核磁共振T2分布转换毛管压力曲线的线性方法和非线性方法,优选出适合本地区的方法,并从转换后的毛管压力曲线中提取了孔喉半径均值、孔喉半径中值、分选系数等孔隙结构特征参数。对照压汞测量结果,发现两者吻合较好。不仅验证了构造方法的适用性,也说明了利用核磁共振T2分布定量分析研究孔隙结构的有效性。     

基于回归M—估计的核磁测井数据反演

通过对核磁共振测井数据分析，发现数据误差可能不服从正态Gauss分布，为此采用回归M－估计（RME）进行弛豫谱反演，克服常规正则化反演弛豫谱受非Gauss分布数据误差的影响。回归M－估计通过对较大的离群数据误差赋较小权，对较小的数据误差赋较大权，从而压制较大数据误差对总误差的影响，并通过迭代过程进一步克服非Gauss分布数据误差对弛豫谱反演的影响。在核磁测井数据反演中，首先采用回归M－估计求取经过初步修正的误差数据集，接着利用正则化方法对修正后的误差数据进行弛豫谱反演计算。实际观测数据计算表明，回归M－估计和常规正则化反演方法结合，能提高弛豫谱估计精度和孔隙率计算效果。     

CMR核磁共振测井资料处理与定性解释

CMR核磁共振测井资料处理与应用的目的是对处理成果进行分析，识别储层，区分可动流体性质，计算地层渗透率，束缚水饱和度及含油气饱和度，并对处理成果进一步分析，总结应用，特别是研究如何开展CMR油气水识别应用。文章探讨如何利用CMR资料识别油气水层和确定储层主要物性参数方法。利用对某实际区域的一口井的CMR资料进行实际处理得到的有效孔隙度，渗透率，束缚水饱和度和T2时间分布等来划分低阻油气层和区分油气水层，其结果均与现场提供的试油录井资料吻合较好，表明CMR资料在储层地质应用方面有独到之处。     

基于指标特征模型的油藏注水开发效果定量化评价

从油田注水开发相关技术标准和规范中筛选确定了水质达标率、注采比、分注率、自然递减等30项评价指标,来表征注水工作在油藏、工艺、地面系统和管理业务的系统性特点。提出了评价指标特征数值模型的概念,将每一项评价指标的理论规律、统计规律和技术要求等描述转换为对指标特征的数值描述,3个特征要素为指标值域范围、变化规律和评价结果分级区间定义。按复杂断块、中高渗透砂岩、低渗透砂岩和碳酸盐岩油藏类型分别建立各项指标在低含水、中含水、高含水和特高含水阶段的特征模型。不同类型油藏在不同含水阶段的各项评价指标的特征数值模型以分级雷达图形式展现为评价图版。建立每项指标分值计算规则,计算评价指标实际数值所对应的分值,汇总得到油藏总的得分,根据连续时间的得分变化反映油藏注水效果的变化,实现油藏注水开发效果的定量化评价。应用该方法开发了大港油田注水开发定量化评价软件,可分析注水指标技术状况和运行趋势。     

碳酸盐岩核磁共振实验研究现状

随着海相碳酸盐岩油气田的大规模开发,对碳酸盐岩储层的评价日益受到重视。低磁场核磁共振(NMR)岩心分析技术是近20年来在我国新兴起的快速测量岩石物性参数的一种新技术,被广泛应用于储层评价及流体识别。针对NMR当前应用现状,文中就碳酸盐岩中存在的大、小孔喉扩散耦合、T_2截止值的准确求取以及温度对NMR响应特征的影响3个问题,总结了国内外相关学者的研究成果。扩散耦合在各类岩石中都可能存在,只不过是在碳酸盐岩中较为突出罢了;碳酸盐岩的T_2截止值普遍比砂岩高且变化较大,这一方面说明碳酸盐岩的非均质性较强,另一方面也可能与碳酸盐岩的扩散耦合相关;而温度对碳酸盐岩NMR响应特征的影响,则因碳酸盐岩的矿物成分、孔隙类型、流体性质而异。     

核磁共振成像测井仪磁体设计方法

永久磁体是组成核磁共振成像测井仪探头的主要组成部分，其作用是对地层中氢原子产生一个纵向方向的极化磁场。永久磁铁往往被设计成梯度磁场（或均匀磁场），尤其是近几年随着成像测井技术的发展，梯度磁场已成为一种流行，也是今后核磁共振成像测井仪在二雏、三维甚至多维成像技术上的要求。目前磁体的设计国际上多采用有限元分析法（FEM），相关设计软件有OPERA、ANSYS等。可以利用有限元分析法及相关设计软件设计出更适用、更科学的二维、三维乃至多维核磁共振成像测井仪的磁体，使核磁共振成像测井仪更上一个新台阶。     

核磁共振录井技术在高显示水层评价中的应用

随着勘探目标逐步转向油藏地质条件相对复杂的地区,油水层解释评价难度不断加大。低孔隙度、低渗透率粉、细砂岩储集层形成的束缚油高显示水层,在勘探领域是最难评价的一类储集层,在吉林探区对高显示水层的认识评价不足严重影响了录井综合解释符合率的提高。在系统分析总结吉林探区高显示水层的类型及其评价方法基础上,结合近几年的录井科研成果,通过引入核磁共振录井评价技术,应用核磁录井谱图形态法,较好地解决了这一技术难题。