驅(qū)替實(shí)驗(yàn)中油相核磁共振T2譜表征方法

王 果，董永久，鄭永仙，王妍芝，蘇紹華，毛建英

（中國(guó)石油天然氣股份有限公司青海油田分公司，甘肅敦煌 736200）

核磁共振技術(shù)是實(shí)驗(yàn)室中常用的研究孔隙結(jié)構(gòu)及流體分布狀態(tài)的一種實(shí)驗(yàn)方法[1]，目前主要用于核磁共振測(cè)井及解釋和室內(nèi)巖心分析[2–3]。通過(guò)核磁共振檢測(cè)技術(shù)，可以檢測(cè)出巖心孔隙中油、水的氫原子核（1H），進(jìn)而檢測(cè)出流體核磁共振信號(hào)強(qiáng)弱和弛豫時(shí)間[4]。油、水兩相巖心中的核磁共振T2譜反映的是巖心中油、水的共同氫核信號(hào)，而通過(guò)屏蔽水的1H信號(hào)，可以直觀地反映出飽和油和殘余油狀態(tài)的核磁信號(hào)。目前，較為常用的屏蔽水核磁信號(hào)的方法是用MnCl2水溶液浸泡巖心[5]，Mn2+屬于順磁性離子，順磁性離子可以與流體的氫核自旋產(chǎn)生較強(qiáng)的相互作用，加速水分子中氫核的弛豫[6–8]，當(dāng)濃度達(dá)到一定程度時(shí)，就可以屏蔽水中的核磁信號(hào)，且Mn2+不能溶于油相，對(duì)油相分子的氫核不會(huì)產(chǎn)生影響。

滲流實(shí)驗(yàn)中通過(guò)驅(qū)替地層水、地層原油及水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，可以直觀地模擬出油水相對(duì)滲透率曲線，并計(jì)算驅(qū)油效率，是油田開(kāi)發(fā)方案及動(dòng)態(tài)分析最常用的實(shí)驗(yàn)方法[9–10]。文中用MnCl2水溶液（錳水）驅(qū)替的方法屏蔽水的核磁信號(hào)，相比于錳水浸泡，驅(qū)替實(shí)驗(yàn)可以更好地進(jìn)入到巖心內(nèi)部，從而有效地屏蔽水信號(hào)、直觀地研究巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)中殘余油分布狀況。

1 實(shí)驗(yàn)樣品選取

選取花土溝地區(qū)H102井物性相近的4塊砂巖樣品進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)（表1），孔隙度為18.46%～19.13%，滲透率為72.489×10–3～88.732×10–3μm2，4塊樣品的孔隙度和滲透率比較接近?？紫督Y(jié)構(gòu)特征如圖1所示，其中7號(hào)樣為中–細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖，巖石孔隙發(fā)育，主要為原生粒間孔和少量的溶蝕孔，少量溶蝕擴(kuò)大孔（圖1a）；182號(hào)樣為細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂巖，巖石孔隙較發(fā)育，孔隙類(lèi)型主要以原生粒間孔及次生粒間溶蝕孔為主（圖1b）；184號(hào)樣為中細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂巖，孔隙類(lèi)型同樣以原生粒間孔和次生粒間溶蝕孔為主（圖1c）；265號(hào)樣為細(xì)–中粒巖屑長(zhǎng)石砂巖，孔隙類(lèi)型以原生粒間孔為主，少量次生孔隙（圖1d）。由鑄體薄片分析可知，4塊砂巖樣品孔隙類(lèi)型相似。為了更準(zhǔn)確地分析樣品孔隙結(jié)構(gòu)特征，減少樣品差異帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)誤差，對(duì)4塊樣品進(jìn)行高壓壓汞分析。通過(guò)壓汞曲線可以有效分辨出巖心所對(duì)應(yīng)的孔喉大小及分布情況[11–12]，由圖2可知，4塊樣品孔喉大小及孔喉分布特征整體相似。因此，選取的樣品從物性特征和孔隙結(jié)構(gòu)特征上較為相似，可以用于驅(qū)替實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比分析。

圖1 H102井4塊巖心鑄體薄片

圖2 H102井巖心樣品孔喉分布

表1 H102井4塊巖心基礎(chǔ)參數(shù)

2 實(shí)驗(yàn)優(yōu)化

實(shí)驗(yàn)采用儀器為RecCore2500型核磁共振巖樣分析儀，掃描32次，進(jìn)行不同礦化度下錳水對(duì)比和優(yōu)化。

（1）將4塊樣品洗油、烘干，選取7號(hào)、182號(hào)和184號(hào)樣品，放在水中加壓飽和48 h，測(cè)試T2譜。

（2）將7號(hào)、182號(hào)和184號(hào)樣品分別放在礦化度為2×104mg/L、4×104mg/L、8×104mg/L的錳水中加壓浸泡72 h，測(cè)試T2譜。

（3）測(cè)試結(jié)束，將7號(hào)樣品用礦化度為2×104mg/L的錳水溶液進(jìn)行驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，182號(hào)樣品用礦化度為4×104mg/L的錳水溶液進(jìn)行驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，184號(hào)樣品用礦化度為8×104mg/L的錳水溶液進(jìn)行驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，驅(qū)替至約100倍孔隙體積時(shí)，驅(qū)替結(jié)束，測(cè)試對(duì)應(yīng)的T2譜。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知（圖3），錳水飽和和錳水驅(qū)替完全后T2譜核磁信號(hào)比飽和水后T2譜核磁信號(hào)明顯減弱，且錳水驅(qū)替效果比錳水飽和屏蔽水信號(hào)好；礦化度為2×104mg/L、4×104mg/L、8×104mg/L的錳水相比較，礦化度為4×104mg/L的錳水能完全屏蔽水的核磁信號(hào)，因此選取礦化度為4×104mg/L的錳水進(jìn)行驅(qū)替實(shí)驗(yàn)。

圖3 不同礦化度下錳水T2譜

3 驅(qū)替實(shí)驗(yàn)及表征

選取洗油并烘干的265號(hào)巖石樣品，先用礦化度為4×104mg/L的錳水驅(qū)替至飽和，再用模擬地層原油進(jìn)行油驅(qū)水實(shí)驗(yàn)，建立飽和油狀態(tài)和束縛水狀態(tài)，測(cè)量T2譜。將樣品在油中靜置一段時(shí)間后，用礦化度為4×104mg/L的錳水進(jìn)行驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，驅(qū)替至不出油（至少100倍孔隙體積），建立飽和水狀態(tài)和殘余油狀態(tài)，測(cè)量T2譜（圖4）。由實(shí)驗(yàn)可知，經(jīng)錳水驅(qū)替后，Mn2+可以有效地進(jìn)入巖心，從而屏蔽巖心中水的核磁信號(hào)。因此，通過(guò)H102井265號(hào)巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)及核磁共振T2譜，可分別得出巖心中飽和油狀態(tài)及殘余油狀態(tài)下核磁共振T2譜。對(duì)于常規(guī)的非穩(wěn)態(tài)法油水兩相相對(duì)滲透率實(shí)驗(yàn)，油驅(qū)建立束縛水后的核磁共振T2譜是巖心中束縛水和飽和油的核磁信號(hào)，單純用地層水進(jìn)行水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)得到的是飽和水和殘余油的核磁信號(hào)，水信號(hào)和油信號(hào)混合在一起，難以判斷飽和油和殘余油的核磁信號(hào)。因而，通過(guò)錳水驅(qū)替進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，比錳水飽和可以更好地屏蔽水的核磁信號(hào)，為滲流實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察巖心飽和油與殘余油狀態(tài)及分布提供更為直觀的實(shí)驗(yàn)方法。

圖4 H102井265號(hào)樣不同驅(qū)替狀態(tài)下的核磁信號(hào)

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)花土溝地區(qū)H102井的4塊物性特征、孔隙結(jié)構(gòu)及孔喉分布相似的砂巖巖心樣品分別進(jìn)行浸泡錳水和錳水驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，并在驅(qū)替實(shí)驗(yàn)中對(duì)錳水的礦化度進(jìn)行優(yōu)化，錳水可以有效屏蔽水的核磁信號(hào)，相比錳水浸泡，錳水驅(qū)替后的樣品屏蔽效果更好。選取優(yōu)化后礦化度為4×104mg/L的錳水進(jìn)行水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，可直觀地得到驅(qū)替后飽和油狀態(tài)和殘余油狀態(tài)的核磁共振T2譜，為巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)中研究油相分布及大小提供了一種直觀的實(shí)驗(yàn)方法。