基于核磁共振的低滲透油藏油水賦存特征研究

季瑾悅 張嘉安 楊云博 馬宇鋒

摘要：研究區(qū)整體進(jìn)入高含水、高采出程度開(kāi)發(fā)階段，穩(wěn)產(chǎn)形勢(shì)十分嚴(yán)峻，為了明確XY油層低滲透油藏高含水階段油層孔吼分布特征及油水賦存狀態(tài)，本文設(shè)計(jì)了利用飽和水狀態(tài)下核磁共振T2譜頻率分布和累計(jì)分布圖研究孔喉分布特征、可動(dòng)流體飽和度和剩余油分布特征實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，研究區(qū)巖心T2譜主要呈雙峰特征，孔吼半徑分布在0.1～50μm，剩余油主要分布在0.1～10μm的孔隙中，占總分布量的85%以上，壓力梯度與反向驅(qū)替對(duì)滲透率相對(duì)較低的油層具有較明顯的驅(qū)油效果。

關(guān)鍵詞：核磁共振T2譜;油水賦存特征;剩余油分布;反向驅(qū)替

研究區(qū)XY油層已經(jīng)注水開(kāi)發(fā)30多年，綜合含水82.0%，采出程度24.97%，整體進(jìn)入高含水、高采出程度開(kāi)發(fā)階段，歷經(jīng)快速上產(chǎn)、產(chǎn)量遞減、加密調(diào)整和再次遞減階段，研究區(qū)穩(wěn)產(chǎn)形勢(shì)十分嚴(yán)峻。當(dāng)研究區(qū)進(jìn)入高含水開(kāi)發(fā)階段之后，表現(xiàn)出的特征主要為剩余油高度分散，而目前研究中存在的主要問(wèn)題是對(duì)于剩余資源微觀分布狀態(tài)認(rèn)識(shí)不清。目前常用的微觀油水賦存狀態(tài)研究主要有物理實(shí)驗(yàn)方法和數(shù)值模擬方法，其中物理實(shí)驗(yàn)方法有掃描電鏡技術(shù)、核磁共振技術(shù)和CT技術(shù)等，其中核磁共振技術(shù)可以借助T2弛豫時(shí)間譜間接定量反映微觀孔吼特征及微觀剩余油賦存量[1，2]，研究表明核磁共振法與壓汞法得到的孔吼半徑曲線具有極相似的幾何形態(tài)[3]，故可以借助核磁共振T2譜研究研究區(qū)巖心孔吼結(jié)構(gòu)以及剩余油分布狀態(tài)。并通過(guò)油層油水賦存特征實(shí)驗(yàn)研究指導(dǎo)進(jìn)一步改善開(kāi)發(fā)效果及提高采收率主要技術(shù)對(duì)策的制定。

1 樣品與實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)樣品和條件

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用的巖心為油田鉆井所取巖心，能較好的代表儲(chǔ)層特征。選用的巖心中有7塊不同滲透率值巖心用來(lái)開(kāi)展核磁共振測(cè)試，并在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中選取3塊巖心用于對(duì)比研究壓力梯度影響，選取3塊巖心用于對(duì)比研究正反驅(qū)替影響，基礎(chǔ)參數(shù)見(jiàn)表1。為了避免H+對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，模擬油為FC40氟化液和氟油的混合液。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用的地層水樣品為根據(jù)研究區(qū)現(xiàn)場(chǎng)取得的地層水樣品的礦化度在實(shí)驗(yàn)室按標(biāo)準(zhǔn)地層水配比復(fù)配得到的模擬水樣品進(jìn)行，礦化度為4700mg/L。為了準(zhǔn)確模擬油層實(shí)際情況，選取驅(qū)替流速為0.05mL/min，圍壓為2MPa，實(shí)驗(yàn)溫度為60℃。

1.2實(shí)驗(yàn)步驟

①提前對(duì)溫控箱和實(shí)驗(yàn)巖心進(jìn)行升溫;

②用非磁性容器（如玻璃試管）裝入待測(cè)巖樣并放入測(cè)量腔;

③選擇對(duì)應(yīng)測(cè)量?jī)?nèi)容的脈沖序列（其中，測(cè)量T1、T2譜分別選用INVERC、CPMC脈沖序列）;

④按照需要測(cè)量?jī)?nèi)容分貝設(shè)置測(cè)量系統(tǒng)參數(shù)和采集參數(shù)，完成并確認(rèn)準(zhǔn)確后測(cè)量;

⑤首先測(cè)量飽和水巖樣的T2譜，然后進(jìn)行油驅(qū)水，建立束縛水飽和度，測(cè)量巖樣束縛水狀態(tài)的T2譜;其次，采用恒定速度水驅(qū)油，并記錄驅(qū)替過(guò)程中的T2譜;最后，驅(qū)替至不出油時(shí)，測(cè)量巖樣殘余油狀態(tài)下的T2譜;

⑥測(cè)量完成后，將測(cè)量結(jié)果保存，并用處理程序求出橫向弛豫時(shí)間T2分布結(jié)果。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 T2譜形態(tài)特征研究

通過(guò)對(duì)研究區(qū)XY油層7塊巖樣完全飽和水后的T2譜圖放在同一坐標(biāo)體系中進(jìn)行對(duì)比，其對(duì)比圖見(jiàn)圖1所示。從結(jié)果中可以看出：

①巖樣中除S1-2（2）號(hào)巖樣的T2譜型為三峰型外，其他6塊巖樣的T2譜型都為雙峰型，表明S1-2（2）號(hào)巖樣具有較強(qiáng)的非均質(zhì)性;

②三峰型巖樣的T2譜分布范圍相對(duì)較小，分布范圍主要介于0.3～110ms;雙峰型巖樣的T2譜分布范圍相對(duì)較大，分布范圍主要介于0.1～1000ms;

③對(duì)比其余6塊雙峰型巖心的T2譜形態(tài)，可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng)巖心的滲透率越大時(shí)，T2圖譜表現(xiàn)出左峰越低、右峰越高，說(shuō)明隨著儲(chǔ)層滲透率的增大，T2圖譜不可動(dòng)峰面積越小、可動(dòng)峰面積越大，即占據(jù)小孔隙的束縛水越少，占據(jù)大孔隙的可動(dòng)流體越多。

2.2 孔喉分布特征

通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式可以利用T2馳豫時(shí)間計(jì)算出孔隙半徑，便可以得到巖心關(guān)于孔徑的T2譜，由此可以直觀地反映出巖心中束縛水、驅(qū)替油、剩余油在不同孔徑中的分布。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出，滲透率在1～9mD范圍內(nèi)的巖心孔道主要介于0.01～10μm;滲透率在9～20mD范圍內(nèi)的巖心孔隙主要介于0.01～40μm;滲透率大于20mD范圍的巖心孔隙主要介于0.01～50μm。說(shuō)明巖心的孔道隨著滲透率的增大逐漸增大。

2.3剩余油分布特征

剩余可動(dòng)油百分?jǐn)?shù)是指水驅(qū)后剩余油中的可動(dòng)油占巖樣原始總含油量的百分?jǐn)?shù)。剩余剩余可動(dòng)油百分?jǐn)?shù)計(jì)算方式為可動(dòng)油百分?jǐn)?shù)減去驅(qū)油效率。根據(jù)油田儲(chǔ)層特征，在此將巖心的孔徑分布劃分為以下5個(gè)范圍，分別以0.01、0.1、1.0、10μm為界，統(tǒng)計(jì)不同巖心孔徑內(nèi)的剩余油分布量，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。由表2中的計(jì)算結(jié)果可以看出，XY油層巖心剩余油分布規(guī)律如下：

①XY油層不同滲透率巖心的剩余油分布在0.1～10.0μm孔徑中占總剩余油分布量的85%以上，表明XY油層開(kāi)發(fā)后期挖潛剩余油主要在中小孔徑之中;

②根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著巖心滲透率的增大，XY油層巖心中剩余油在孔徑為0.1～1.0μm中分布量趨于降低，在孔徑為1.0～10.0μm范圍中分布趨于增大。表明隨著XY油層巖心滲透率趨于增加，剩余油的挖潛能力向中孔轉(zhuǎn)變，驅(qū)替初期采收率高，剩余油飽和度下降幅度大，但隨著開(kāi)發(fā)逐步深入，采收率趨于平緩但未達(dá)到零，說(shuō)明油層還有可采出的剩余油。

2.4 油水微觀賦存狀態(tài)影響分析

2.4.1壓力梯度對(duì)微觀賦存狀態(tài)的影響

分別取滲透率分別為2.958×103μm2、16.247×103μm2、22.760×103μm2的三塊巖心進(jìn)行水驅(qū)實(shí)驗(yàn)，并給定不同壓力梯度，以此研究XY油層壓力梯度對(duì)巖心驅(qū)油效率和剩余油飽和度隨著的影響。隨著壓力梯度的逐漸增大，滲透率小的巖心驅(qū)油效率增加相對(duì)明顯，但當(dāng)壓力梯度增加到5.25MPa/m時(shí)，巖心的驅(qū)油效率趨于平緩，且剩余油飽和度也基本保持不變;對(duì)于滲透率相對(duì)較大的巖心，在壓力梯度達(dá)到1.80MPa/m時(shí)，巖心的驅(qū)油效率趨于平緩，且剩余油飽和度也基本保持不變。說(shuō)明對(duì)于XY油層的巖心1.80MPa/m的壓力梯度為臨界值，可以在實(shí)際生產(chǎn)中考慮采用該壓力梯度生產(chǎn)。

2.4.2反向驅(qū)替對(duì)微觀賦存狀態(tài)的影響

通過(guò)對(duì)滲透率分別為9.809×103μm2、25.046×103μm2、33.559×103μm2的三塊巖心進(jìn)行水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，驅(qū)替不出油后進(jìn)行反向驅(qū)替，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，巖心進(jìn)行反向驅(qū)替實(shí)驗(yàn)之后，滲透率小的巖心驅(qū)油效率增加明顯，而滲透率大的巖心驅(qū)油效率增幅較小。從圖6中不同巖心驅(qū)替流體分布圖可以看出，滲透率值為33.559×103μm2的巖心反向驅(qū)替動(dòng)用的剩余油主要分布在0.4～8.0μm孔徑中，各孔徑動(dòng)用幅度相對(duì)較小且分布均勻;滲透率值為25.046×103μm2的巖心反向驅(qū)替動(dòng)用的剩余油主要分布在0.2～10.0μm孔徑中，各孔徑動(dòng)用幅度相對(duì)較均勻;滲透率值為9.809×103μm2的巖心反向驅(qū)替動(dòng)用的剩余油主要分布在0.1～3.0μm孔徑中，僅有少量分布在中孔之中。

通過(guò)對(duì)該現(xiàn)象的分析可以得出，在較低的注入速度下，滲透率值相對(duì)較低的巖心可以形成均勻的驅(qū)替，從而將小孔隙中的剩余油驅(qū)替出來(lái);而滲透率較大時(shí)，僅能驅(qū)替出優(yōu)勢(shì)通道內(nèi)的剩余油，卻很難將小孔隙中的剩余油驅(qū)替出來(lái)。

3 結(jié)論

（1）XY油層巖樣T2譜圖形多呈雙峰特征，且隨滲透率的增大，不可動(dòng)峰（左峰）面積變小，可動(dòng)峰（右峰）面積增大。表明隨著滲透率的增大，占據(jù)小孔隙的束縛水越來(lái)越少，占據(jù)大孔隙的可動(dòng)流體越來(lái)越多。

（2）分析壓力梯度與反向驅(qū)替對(duì)油水微觀賦存狀態(tài)的影響表明，在實(shí)際水驅(qū)開(kāi)發(fā)油層時(shí)應(yīng)選取合適的壓力梯度，反向驅(qū)替時(shí)應(yīng)選擇合適的儲(chǔ)層，以提高開(kāi)發(fā)效率。

[1] 閆偉超，孫建孟.微觀剩余油研究現(xiàn)狀分析.地球物理學(xué)進(jìn)展，2016，31（ 5） ： 2198-2211.

[2] 白振強(qiáng)，吳勝和，付志國(guó).大慶油田聚合物驅(qū)后微觀剩余油分布規(guī)律[J].石油學(xué)報(bào)，2013，34（ 5）：924-931.

[3] 包晗.致密砂巖油藏注CO2過(guò)程中孔喉變化規(guī)律研究[D].西安石油大學(xué)，2019：8-20.

作者簡(jiǎn)介：季瑾悅（1992-），女，漢族，江蘇泰州人。主要研究方向：油氣田開(kāi)發(fā)。