二元復(fù)合驅(qū)孔隙動(dòng)用規(guī)律核磁共振實(shí)驗(yàn)研究

郭志強(qiáng)

(中國(guó)石油 長(zhǎng)城鉆探工程有限公司，遼寧 盤錦 124010)

?

二元復(fù)合驅(qū)孔隙動(dòng)用規(guī)律核磁共振實(shí)驗(yàn)研究

郭志強(qiáng)

(中國(guó)石油 長(zhǎng)城鉆探工程有限公司，遼寧 盤錦 124010)

利用取自大慶油田高臺(tái)子區(qū)塊的中-高孔、中滲儲(chǔ)層巖心，通過核磁共振定量分析巖心聚合物、表面活性劑(SP)二元復(fù)合驅(qū)后大、中、小孔隙的采出程度、剩余油飽和度等。結(jié)果表明，水驅(qū)后二元復(fù)合驅(qū)主要?jiǎng)佑弥?、小孔隙剩余油，其中中等孔隙?qū)油效率提高最大；二元驅(qū)后剩余油主要分布在中等孔隙中，中等孔隙是剩余油挖潛的重點(diǎn)方向；對(duì)于高臺(tái)子儲(chǔ)層，適當(dāng)提高二元體系聚合物濃度可以提高孔隙驅(qū)油效率，提高采收率。

孔隙動(dòng)用規(guī)律；二元復(fù)合驅(qū)；核磁共振；剩余油；提高采收率；大慶油田

郭志強(qiáng).二元復(fù)合驅(qū)孔隙動(dòng)用規(guī)律核磁共振實(shí)驗(yàn)研究[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2016，31(5):64-67,72.

GUO Zhiqiang.Experimental study of active pore distribution law in binary compound flooding by using NMR[J].Journal of Xi'an Shiyou University (Natural Science Edition),2016,31(5):64-67,72.

引　言

聚合物/表面活性劑(SP)二元驅(qū)是近年來發(fā)展起來的三次采油技術(shù)，是一種可以充分利用表面活性劑降低界面張力、利用聚合物擴(kuò)大波及體積從而提高原油采收率的三次采油方法。20世紀(jì)60年代，國(guó)外對(duì)二元驅(qū)進(jìn)行了大量的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和礦場(chǎng)試驗(yàn)研究；在20世紀(jì)80年代，國(guó)內(nèi)的勝利、新疆和大慶油田也相繼開展了相關(guān)的研究[1-5]。目前，針對(duì)二元驅(qū)提高采收率方面的研究較多，而二元驅(qū)微觀孔隙動(dòng)用規(guī)律尚不明確。本文針對(duì)取自大慶高臺(tái)子油田中-高孔、中滲儲(chǔ)層巖心，通過核磁共振技術(shù)定量分析巖心二元復(fù)合驅(qū)后原油采出程度、剩余油飽和度等，研究?jī)?chǔ)層二元復(fù)合驅(qū)機(jī)理，明確二元復(fù)合驅(qū)孔隙動(dòng)用規(guī)律。

1　實(shí)驗(yàn)材料

共選取了3塊大慶高臺(tái)子油田有代表性儲(chǔ)層的巖心進(jìn)行二元復(fù)合驅(qū)油核磁共振實(shí)驗(yàn)。3塊巖心氣測(cè)滲透率與孔隙度等參數(shù)見表1。實(shí)驗(yàn)用油為依據(jù)實(shí)際儲(chǔ)層原油性質(zhì)配制的去氫煤油，其黏度等物理參數(shù)與實(shí)際原油一致，45 ℃黏度為9.6 mPa·s，實(shí)驗(yàn)用模擬地層水依據(jù)油水黏度比及實(shí)際儲(chǔ)層地層水化學(xué)物質(zhì)組成配制。由于去氫煤油不含氫元素，故核磁共振檢測(cè)時(shí)油相不產(chǎn)生核磁信號(hào)。

表1　實(shí)驗(yàn)巖心物性Tab.1　Physical properties of the cores used in the experiment

2　實(shí)驗(yàn)步驟

(1)巖心標(biāo)號(hào)、洗油、烘干。氣測(cè)孔隙度、氣測(cè)滲透率。

(2)抽真空加壓飽和模擬地層水，利用濕質(zhì)量與干質(zhì)量差計(jì)算孔隙度(水測(cè)孔隙度)。

(3)飽和水狀態(tài)下的核磁共振T2譜測(cè)量。

(4)將巖心裝入驅(qū)替流程，依據(jù)巖心物性等選取驅(qū)替速度為2 m/d，用去氫模擬油驅(qū)替飽和水的巖心，建立巖心飽和油束縛水狀態(tài)，驅(qū)替倍數(shù)約為10倍，計(jì)量驅(qū)出水量，稱巖心的質(zhì)量。

(5)巖心飽和油束縛水狀態(tài)下的核磁共振T2譜測(cè)量。

(6)依據(jù)巖心物性等選取驅(qū)替速度為2 m/d，對(duì)飽和油束縛水狀態(tài)巖心進(jìn)行水驅(qū)油至沒有油產(chǎn)出時(shí)為止(驅(qū)替量5～10倍)，計(jì)量驅(qū)出油量，稱巖心質(zhì)量。

(7)巖心水驅(qū)油后的核磁共振T2譜測(cè)量。

(8)依據(jù)巖心物性等選取驅(qū)替速度為2 m/d，對(duì)3組實(shí)驗(yàn)水驅(qū)后巖心分別進(jìn)行①低濃二元驅(qū)(普通中分聚合物1 500 mg/L+無堿表活劑0.3%)；②中濃二元驅(qū)(普通中分聚合物2 000 mg/L+無堿表活劑0.3%)；③高濃二元驅(qū)(普通中分聚合物2 500 mg/L+無堿表活劑0.3%)的二元復(fù)合驅(qū)實(shí)驗(yàn)，均驅(qū)替3 PV。

(9)巖心二元驅(qū)油后的核磁共振T2譜測(cè)量。

(10)比較3塊樣品水驅(qū)油后、二元復(fù)合驅(qū)后的T2譜，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析。

3　實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1核磁共振實(shí)驗(yàn)分析原理

巖心核磁共振信號(hào)大小反映巖心內(nèi)流體含量多少，核磁共振T2弛豫時(shí)間反映孔隙大小，T2弛豫時(shí)間與孔隙半徑之間具有正相關(guān)關(guān)系，T2弛豫時(shí)間越長(zhǎng)，孔隙半徑越大。對(duì)于砂巖而言，大量的理論及實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果[6-11]表明：水相T2弛豫時(shí)間10 ms可作為黏土微孔與粒間孔隙的界限值，當(dāng)水在孔隙中T2弛豫時(shí)間小于10 ms時(shí)，水很難流動(dòng)，對(duì)應(yīng)的孔隙為黏土微孔；當(dāng)T2弛豫時(shí)間大于10 ms時(shí)，水相對(duì)容易流動(dòng)，對(duì)應(yīng)的孔隙為粒間孔隙。因此，定義當(dāng)T2弛豫時(shí)間小于10 ms時(shí)為小孔隙，T2弛豫時(shí)間介于10～100 ms時(shí)的孔隙為中等孔隙，當(dāng)T2弛豫時(shí)間大于100 ms時(shí)的孔隙為大孔隙。利用核磁共振技術(shù)，不僅能夠給出巖心總孔隙內(nèi)的含油量，而且能夠定量分析出不同孔隙區(qū)間內(nèi)各自的含油量。因此，通過驅(qū)替前后T2譜計(jì)算可求得各孔隙區(qū)間飽和油束縛水狀態(tài)、水驅(qū)、二元驅(qū)后的含油量及油相在巖心孔隙中的分布，計(jì)算出采出程度。

3.2驅(qū)替效果分析

對(duì)3組實(shí)驗(yàn)巖心飽和油后分析各孔隙區(qū)間核磁共振信號(hào)大小，得到表2含油飽和度結(jié)果?？梢钥闯鲲柡陀褪`水狀態(tài)下，3塊巖心總孔隙區(qū)間內(nèi)的含油飽和度分別為59.63%，65.34%，61.36%，巖心總含油飽和度差別不大。通過核磁共振分析，3塊樣品油主要賦存于T2弛豫時(shí)間為10～100 ms的中等孔隙和100 ms以上的大孔隙，共計(jì)占總含油的88%以上，T2弛豫時(shí)間<10 ms孔隙區(qū)間內(nèi)的含油量相對(duì)較少，僅在12%以內(nèi)。

表2　含油飽和度核磁共振分析結(jié)果Tab.2　NMR analysis results of oil saturation

對(duì)3組實(shí)驗(yàn)水驅(qū)、二元驅(qū)后核磁共振分析，得到不同孔隙區(qū)間的水驅(qū)、二元驅(qū)后絕對(duì)采出程度，見表3?？梢钥闯觯核?qū)油后，3塊樣品總孔隙區(qū)間內(nèi)的水驅(qū)采出程度分別為30.64%，31.51%和29.51%，采出程度差別不大。二元復(fù)合驅(qū)后，相對(duì)于水驅(qū)采出程度提高10.05%以上，高濃二元驅(qū)采出程度提高最多為15.05%，比低濃二元驅(qū)高出5.00%。說明對(duì)于高臺(tái)子儲(chǔ)層，在一定范圍內(nèi)二元體系的聚合物濃度越高，驅(qū)油效果越好。

表3　不同孔隙區(qū)間的水驅(qū)、二元驅(qū)后絕對(duì)采出程度Tab.3　Absolute reserves recovery percent of different pore size ranges in water flooding and binary compound flooding

3.3水驅(qū)、二元驅(qū)后孔隙動(dòng)用規(guī)律分析

結(jié)合水驅(qū)后、二元驅(qū)后各孔隙區(qū)間絕對(duì)采出程度(表3)和3種方案不同狀態(tài)下T2譜(圖1—圖3)分析得出水驅(qū)后孔隙動(dòng)用規(guī)律：3塊巖樣規(guī)律相似，即馳豫時(shí)間小于10 ms的小孔隙內(nèi)相對(duì)采出程度即驅(qū)油效率較低，為14.02%～19.52%；10～100 ms中等孔隙內(nèi)的驅(qū)油效率中等，為42.32%～48.25%；大于100 ms大孔隙內(nèi)的驅(qū)油效率最高，為62.56%～78.37%。水驅(qū)采收率主要貢獻(xiàn)為大、中孔隙，小孔隙最低。由于3塊巖樣初始飽和油主要分布在10～100 ms中等孔隙和大于100 ms大孔隙內(nèi)，因此水驅(qū)油剩余油也就主要分布在這些大、中孔隙內(nèi)。

圖1　低濃二元驅(qū)方案不同狀態(tài)下T2譜比較Fig.1　Comparison of T2 spectra of low concentration binary compound flooding in different states

圖2　中濃二元驅(qū)方案不同狀態(tài)下T2譜比較Fig.2　Comparison of T2 spectra of medium concentration binary compound flooding in different states

圖3　高濃二元驅(qū)方案不同狀態(tài)下T2譜比較Fig.3　Comparison of T2 spectra of high concentration binary component flooding

3種方案的二元復(fù)合驅(qū)后驅(qū)油效率為大孔隙>中孔隙>小孔隙，平均值分別為74.34%、67.97%和36.05%，這是因?yàn)樗?qū)后大孔隙的驅(qū)油效率已達(dá)到70%以上，雖然二元驅(qū)后大孔隙剩余油動(dòng)用程度提高不大，但驅(qū)油效率仍最高。小孔隙驅(qū)油效率最低，但由于原始含油飽和度相對(duì)較少，平均僅為6.42%，所以二元驅(qū)后剩余油仍然主要賦存于中等孔隙中。

二元驅(qū)之后，水驅(qū)剩余油被進(jìn)一步采出，中等孔隙中的油二元驅(qū)驅(qū)替效果最好，平均有22.77%被采出；而對(duì)于大、小孔隙，由于體系中表活劑降低了大、小孔隙中的油、水界面張力，使得水、二元體系更容易進(jìn)入，所以在二元的作用下均得到較好動(dòng)用，尤其是小孔隙，提高幅度平均達(dá)到19.51%，而大孔喉也有平均8.48%的提高，說明二元體系同時(shí)對(duì)大、中、小孔喉中的殘余油都起到了較好的驅(qū)掃作用。

對(duì)比低濃二元驅(qū)、中濃二元驅(qū)、高濃二元驅(qū)采出程度(表3)可以看出：提高二元體系的聚合物濃度，中等孔隙、小孔隙驅(qū)油效率都大幅度提高，而大孔隙驅(qū)油效率基本相當(dāng)，說明提高二元復(fù)合驅(qū)聚合物濃度主要驅(qū)替中、小孔隙剩余油，這主要是因?yàn)樘岣呔酆衔餄舛?，在微觀上形成封堵作用，擴(kuò)大中、小孔喉波及體積，更多的水、化學(xué)劑進(jìn)入到中、小孔隙，驅(qū)替出更多的剩余油。

綜上分析，對(duì)于中-高孔、中滲的高臺(tái)子儲(chǔ)層，水驅(qū)后二元復(fù)合驅(qū)主要?jiǎng)佑弥小⑿】紫妒Ｓ嘤?，其中中等孔隙?qū)油效率提高最大。對(duì)比3種方案，對(duì)于大慶高臺(tái)子油田儲(chǔ)層，適當(dāng)提高二元體系聚合物濃度可以提高孔隙驅(qū)油效率，提高采收率。

4　結(jié)　論

(1)水驅(qū)采收率主要貢獻(xiàn)為大、中孔隙，小孔隙最低。由于大、中等孔隙原始含油較多，水驅(qū)后剩余油仍主要分布在大、中孔隙內(nèi)。

(2)二元驅(qū)后各孔隙區(qū)間的驅(qū)油效率為大孔隙最高，小孔隙最低。

(3)對(duì)于中-高孔、中滲的高臺(tái)子儲(chǔ)層，水驅(qū)后二元復(fù)合驅(qū)主要?jiǎng)佑弥小⑿】紫妒Ｓ嘤?，其中中等孔隙?qū)油效率提高最大，由于中等孔隙原始含油較多，二元驅(qū)后剩余油仍主要分布在中等孔隙內(nèi)。

(4)對(duì)于高臺(tái)子儲(chǔ)層，適當(dāng)提高二元體系聚合物濃度可以提高孔隙驅(qū)油效率，提高采收率。

[1]朱友益，張翼，牛佳玲，等.無堿表面活性劑-聚合物復(fù)合驅(qū)技術(shù)研究進(jìn)展[J].石油勘探與開發(fā)，2012,39(3)：346-351.

ZHU Youyi,ZHANG Yi,NIU Jialing,et al.The progress in the alkali-free surfactant-polymer combination flooding technique[J].Petroleum Exploration and Development，2012,39(3)：346-351.

[2]別夢(mèng)君，盧祥國(guó)，于濤，等.二元復(fù)合驅(qū)增油效果及采出液性質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究[J].特種油氣藏，2010,17(6)：97-99.

BIE Mengjun,LU Xiangguo,YU Tao,et al.Experimental study on oil increment effect and produced liquid property of surfactant-polymer flooding[J].Special Oil and Gas Reservoirs，2010,17(6)：97-99.

[3]李玉紅，蕭漢敏，劉衛(wèi)東，等.非均質(zhì)條件下聚表二元驅(qū)可視化物理模擬研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2012,29(12):7693-7696.

LI Yuhong，XIAO Hanmin，LIU Weidong，et al.Research on oil displacement of polymer/surfactant flooding for visible model under the heterogeneous condition[J].Science Technology and Engineering，2012,29(12):7693-7696.

[4]朱友益，侯慶鋒，簡(jiǎn)國(guó)慶，等.化學(xué)復(fù)合驅(qū)技術(shù)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].石油勘探與開發(fā)，2013，40(1):90-96.

ZHU Youyi,HOU Qingfeng,JIAN Guoqing,et al.Current development and application of chemical combination flooding technique[J].Petroleum Exploration and Development，2013，40(1):90-96.

[5]陳文林，盧祥國(guó)，于濤，等.二元復(fù)合驅(qū)注入?yún)?shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)研究[J].特種油氣藏，2010,17(5)：96-99.

CHEN Wenlin,LU Xiangguo,YU Tao,et al.Experimental study of injection parameters optimization of surfactant-polymer flooding[J].Special Oil and Gas Reservoirs，2010,17(5)：96-99.

[6]李艷,范宜仁,鄧少貴,等.核磁共振巖心實(shí)驗(yàn)研究?jī)?chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)[J].勘探地球物理進(jìn)展,2008,31(2):129-132.

LI Yan,FAN Yiren,DENG Shaogui,et al.Experimental study of pore structure with nuclear magnetic resonance[J].Progress in Exploration Geophysics,2008,31(2):129-132.

[7]劉衛(wèi),肖忠祥,楊思玉,等.利用核磁共振(NMR)測(cè)井資料評(píng)價(jià)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)方法的對(duì)比研究[J].石油地球物理勘探,2009,44(6):773-778.

LIU Wei,XIAO Zhongxiang,YANG Siyu,et al.Comparative studies on methods of evaluation of reservoir pore structure by using NMR(nuclear magnetic resonance)well logging data[J].Oil Geophysical Prospecting,2009,44(6):773-778.[8]蘇俊磊,孫建孟,王濤,等.應(yīng)用核磁共振測(cè)井資料評(píng)價(jià)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方法[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版),2011,41(增刊1):380-386.

SU Junlei，SUN Jianmeng，WANG Tao，et al.An improved method of evaluating reservoir pore structure with nuclear magnetic log data[J].Journal of Jilin University(Earth Science Edition),2011,41(Sup.1):380-386.

[9]李海波,朱巨義,郭和坤.核磁共振T2譜換算孔隙半徑分布方法研究[J].波譜學(xué)雜志,2008,25(2):273-280.

LI Haibo,ZHU Juyi,GUO Hekun.Methods for calculating pore radius distribution in rock from nmr T2spectra[J].Chinese Journal of Magnetic Resonance,2008,25(2):273-280.

[10] 姜鵬,郭和坤,李海波,等.低滲透率砂巖可動(dòng)流體T2截止值實(shí)驗(yàn)研究[J].測(cè)井技術(shù),2010,34(4):327-330.

JIANG Peng,GUO Hekun,LI Haibo,et al.Experimental study on T2.cutoffin low permeability sandstones[J].Well Logging Technolocy,2010,34(4):327-330.

[11] 劉紅現(xiàn)，許長(zhǎng)福，胡志明.用核磁共振技術(shù)研究剩余油微觀分布[J].特種油氣藏，2010,18(1)：96-97,125.

LIU Hongxian,XU Changfu,HU Zhiming.Research on microcosmic remaining oil distribution by NMR[J].Special Oil and Gas Reservoirs，2010,18(1)：96-97,125.

責(zé)任編輯：賀元旦

Experimental Study of Active Pore Distribution Law in Binary Compound Flooding by Using NMR

GUO Zhiqiang

(The Great Wall Drilling Engineering Co.,Ltd.,CNPC,Panjin 124010,Liaoning,China)

Using the cores with medium-high porosity and medium permeability from Gaotaizi block of Daqing Oilfield,the recovery degree and residual oil saturation of large,medium and small pores in the cores after binary compound flooding are quantitatively studied by means of nuclear magnetic resonance analysis technology,and the results show that:In binary compound flooding,the residual oil in medium and small pores is mainly driven out,and the oil displacement efficiency of the medium pores is the greatest.Residual oil mainly distribute in the medium pores after binary compound flooding,so the medium pores are the key to tapping remaining oil.For Gaotaizi reservoir,properly increasing the polymer concentration of binary compound flooding system can improve the pore oil displacement efficiency and the recovery ratio of the reservoir.

pore utilization law；binary compound flooding；nuclear magnetic resonance；remaining oil；enhanced oil recovery;Daqing Oilfield

2016-06-30

郭志強(qiáng)(1973-)，男，工程師，從事分析化驗(yàn)、提高采收率技術(shù)研究。E-mail：389628112@QQ.com

10.3969/j.issn.1673-064X.2016.05.010

TE357.46

1673-064X(2016)05-0064-04

A