核磁共振技术在水驱油实验中的应用.docx

核磁共振技术在水驱油实验中的应用邓瑞健( 中原油田分公司勘探开发科学研究院)摘要为了更直观地研究油藏的微观油水渗流特征 ,探索水驱油的微观剩余油分布规律 ,找出储层非均质性对水驱油效果的影响规律 ,采用低磁场和高磁场核磁共振技术 ,进行了 天然岩心水驱油实验研究 。研究表明 :串联组合的平面非均质岩石出口端的剩余油饱和度明 显高于入口端的剩余油饱和度 ,其剩余油主要分布于中小喉道内 ; 而完全得到水驱的岩石 ,其剩余油分布相对比较均匀 ,高含油孔隙度层与低含油孔隙度层内均有一定量的剩余油存在 。 其结论可直接指导实际油藏剩余油的挖潜方向 。关键词核磁共振技术 储层非均质性 水驱油 剩余油分布 剩余油的挖潜核磁共振成像是近年来开始应用到石油勘探与开发中的高新技术 ,它可以检测储层岩心的油 层物理参数 ,具有快速 、无损 、非侵入 、多参量 、多 维测量等显著特点 。在探测岩心内孔隙度 、流体 饱和度分布 、流体空间分布及采收率方面 ,核磁共当某一样品含水达到 100 %以后 ,关闭该岩心 ,对剩余的岩心继续进行并联实验 。低磁场核磁共振 t 2 谱给出了岩心内部的含 油孔径分布 ,高磁场核磁共振图像给出了岩心内 部的含油孔隙度分布 。振成像比 x - c t 具有明显的优越性 122 . 1实验结果和分析平面非均质岩石水驱油实验进行了两组串联组合的实验 。核磁分析的单1111实验方法实验材料和设备饱和岩心以及水驱均采用重水 (d2 o) 配制的样驱油效率与单样的驱替顺序 、渗透率的关系见图 1 。得出以下结论 : 入口端岩心驱油效率明显 高于出口端岩心驱油效率 ,而与前 、后岩心的渗透率的大小无关 。标准盐水 ,总矿化度为 290 g/ l 。造束缚水使用的模拟油是用真空泵油与煤油 配制的 ,其油水粘度比为 8 . 2 。低磁场核磁共振 t 2 弛豫测量 ( 弛豫是磁化 矢量在受到射频场的激发下发生核磁共振时偏离 平衡态后又恢复到平衡态的过程 , t 2 弛豫时间反映岩石物性和流体特征) 在 ma gn e t - 2000 型核磁共振岩心分析仪上进行 。高磁场核磁共振成 像在 sp ec - 3000 型 核磁共振成像仪上进行 。1 . 2实验步骤首先将每块岩心均抽真空 、饱和 ,然后用油相 驱替水相即建立束缚水 。3 块高 、中 、低渗透率的岩心串联 (模拟平面非均质) 或并联 ( 模拟纵向非 均质) 起来 ,最后用水相驱替油相 。对每块岩心进行初始含油和剩余油状态下的低磁场核磁共振t 2 测量和高磁场核磁共 振 成 像 。并 联 实 验 中 ,图 1 串联组合实验单岩心驱油效率变化规律收稿日期2002 - 04 - 15作者简介 邓瑞健 ,1962 年生 ,高级工程师 ,现从事油气田开发研究和管理工作 , 地址 ( 457001 ) : 河南省濮阳市中 原路 157 号 ,电话 : ( 0393) 4810906 。332002 年 7 月断块油气田第 9 卷第 4 期根据两组对比实验的结果看 ,较低渗样品对驱替顺序更敏感 ,不同的驱替顺序下 ,二者的驱油 效率相差很明显 ,在前端时的驱油效率高于位于 后端时的数值达 5 . 1 个百分点 。分析其原因 ( 见 图 2) ,大孔径中 ( t 2 226 ms) 的原油都能被充分 水驱 ,但是 ,对于小 、中孔径中的原油则有明显的 不同 ,在注水前端时 ,较低渗样品中的小 、中孔径内的剩余油明显低于位于后端时的剩余油 。说明从不同的驱替顺序对比看 ,在相同的流量条件下 , 驱替前端岩心的剩余油主要分布在很小的孔径 内 ,中 、大孔径内的水驱较为充分 ,剩余油较少 ,采 出程度高 ;在驱替末端的岩心内 ,只有相对大的孔径内的水驱较为充分 ,小孔径内的原油水驱很差 ,采出程度很低 ,导致整个岩心的采出程度降低 。图 2 较低渗样品不同驱替顺序油相 t2 谱比较图油频率曲线并不吻合 。但是 ,当较低渗位于前端时 ,相对较大孔径内 ( t 2 90 ms) 的剩余油多于 较高渗位于前端时的剩余油 (见图 3) 。对于同处于中间位置的中等渗透样品而言 ,较低渗样品在前或高渗样品在前时的影响均不明 显 ,驱油效率仅相差 0 . 2 个百分点 。两个原始含图 3 中等渗透样品不同驱替顺序油相 t2 谱比较图对于较高渗样品 ,位于水驱前端时的驱油效率仅高于位于后端时的 1 . 1 个百分点 。从孔径分 布频率较高时的区间范围内看 ,位于前端时的剩 余油则明显低于后端时的剩余油频率 (见图 4) 。2 . 2纵向非均质岩石水驱油实验进行了两组并联实验 ,其中一组的初始含油 和剩余油两种状态下的 t 2 谱图见图 5 。 t 2 谱图 中的剩余油反映的是各样品完全水驱结束时的状34第 9 卷第 4 期邓瑞健. 核磁共振技术在水驱油实验中的应用2002 年 7 月态 。两组实验结果具有以下共同的特征 : 岩心的初始含油孔径分布很不均匀 ,最大含油孔径与最 小含油孔径相差两个数量级以上 。整体看 ,各岩心不同孔径下的水驱采出程度 均具有随孔径的增大而变大的特征 。不同大小孔隙的最终驱油效率即孔隙利用系数明显不同 ,较大孔隙的孔隙利用系数较高 ,较小孔隙的孔隙利 用系数较低 。但在剩余油状态下 ,较大孔隙内仍 有剩余油存在 ,剩余油分布在很宽的孔径分布范 围内 。图 4 较高渗样品不同驱替顺序油相 t2 谱比较图图 5 第一组并联实验岩心初始含油和剩余油 t2 谱曲线对比图对于同样大小的大孔径 ,较低渗岩心的剩余油频率明显低于中高渗岩心的剩余油频率 ; 对于 同样大小的小孔径 ,较低渗岩心的剩余油频率明 显高于中高渗岩心的剩余油频率 ,这个定性的趋势是同样存在的 。说明较低渗岩心的大孔径的水 驱相 对 更 为 充 分 。第 一 组 的 分 界 点 t 2 为 197ms ,第二组的分界点 t 2 为 34 ms 。2 . 3 初始含油非均质特征及剩余油分布规律共对 9 块岩心进行了初始饱和油和剩余油状 态下的高磁场核磁共振成像 。图 6 是 1 块 (其它 8 块类似) 岩心在初始饱和油状态和剩余油状态下的横截面核磁共振图像以 及对图像进行定量计算得到的单元含油孔隙度频率分布和投影线 。单元含油孔隙度的定义是某成像单元内的含油量除以该成像单元的体积 。核磁 共振图像可视化地反映了岩心内部含油孔隙度的 非均质性 ,通过 256 个灰度等级将单元含油孔隙 度大小直观地反映出来 ,图像越亮的地方含油孔 隙度越大 ,图像亮度与单元含油孔隙度大小成正 比 。频率分布图定量地给出了岩心内部具有某一 含油孔隙度值的单元分布频率即单元个数 ,横坐 标为单元含油孔隙度 ,纵坐标为单元个数 。投影 线图给出的是图像上所给水平线经过的各个成像 单元的含油孔隙度大小 ,横坐标对应于水平线上 各个成像单元的位置 ,纵坐标为单元含油孔隙度352002 年 7 月断块油气田第 9 卷第 4 期大小 ,波浪线幅度的变化定量地反映单元含油孔隙度变化 ,该图简单明了地将图像亮度与含油孔隙度大小对应起来 。图 6 初始饱和油状态和剩余油状态对比图分析可以取得如下几点认识 :9 块岩心初始含油状态下 , 岩心内部的单元 含油孔隙度均具有明显的非均质性特征 ,但不同岩心的非均质性程度不同 。分别属于较高 、中等 和较低非均质程度 。9 块岩心含油孔隙度的非均质性普遍具有层状非均质性特征 ,即高含油孔隙度层与低含油孔 隙度层交替存在 。但不同岩心内部及同一岩心内部的不同地方 ,含油孔隙度层的厚度有差别 ,较薄 层的厚度只有几毫米 ,而较厚层的厚度大于岩心36第 9 卷第 4 期邓瑞健. 核磁共振技术在水驱油实验中的应用2002 年 7 月直径的一半 。与初始含油状态不同 ,剩余油状态下 ,岩心的 含油孔隙度分布比较均匀 。这一现象一方面表 明 ,较高含油孔隙度层的驱油效率较高 ,较低含油 孔隙度层的驱油效率较低 ,同一层内的不同地方的驱油效率相差不大 ,但不同层间的驱油效率有 可能相差很大 ,较高含油孔隙度层的驱油效率能 够达到 60 %70 % ,而较低含油孔隙度层的驱油 效率只有 30 %40 % 。另一方面表明 ,剩余油比 较均匀地分布在岩心内部 ,高含油孔隙度层与低含油孔隙度层内均有一定量的剩余油存在 ,不同 含油孔隙度层内的剩余油量基本相当 。b) 在完全水驱条件下 ,各岩心不同孔径下的水驱采出程度均具有随孔径的增大而变大的特 征 。c) 9 块岩心含油孔隙度的非均质性普遍具有 层状非均质性特征 。d) 剩余油状态下 ,岩心的含油孔隙度分布比 较均匀 。这一现象表明 ,较高含油孔隙度层的驱 油效率较高 ,较低含油孔隙度层的驱油效率较低 。e) 采用核磁共振成像方法 ,定量地对岩心的 初始饱和油分布 、水驱油渗流及剩余油分布特征等进行了实验分析 ,实验结果可以指导实际油藏 剩余油的挖潜方向 。3结论a) 入口端岩心的驱油效率高于出口端岩心参 考 文 献1 陈丽华 ,王家华 ,李应暹等编著 1 油气储层研究技术. 北京 : 石油工业出版社 ,2000 . 6 。(编辑 滕春鸣)的驱油效率 ,而与岩心渗透率的大小无关 。剩余油主要分布在中小喉道内 。文南油田文 95 块滚动勘探见成效文留构造南部地垒带的文 95 块 ,含油面积 5 . 2 km2 ,是一个典型的复杂小断块油藏 。该区块1983 年投入开发 ,1985 年开始注水 ,原油产量在 1987 1988 年达到顶峰 ,一度达到年产 150 kt ,采 油速度高达 2 . 85 % ,然而 2 年之后 ,文 95 块产量逐年下滑 ,到 1995 年 ,产量降至 34 . 7 kt ,含水率由42 %上升到 80 % 。虽多次进行油藏治理 ,但由于井况严重 ,工艺技术不适合油藏特点 ,治理效果微 乎其微 。1996 年 ,在对区块的分析解释过程中 ,发现过去一直被解释为南北走向的两条小断层实际为 东西走向 。通过构造精细研究 、沉积微相研究 ,建立三维地质模型 ,对油藏进行精细描述 。利用 18条三维地震剖面的人工解释 ,结合区域内 60 多口井的动态和静态资料 ,重做了 28 条油藏剖面 ,在分析区域构造背景的基础上 ,精细地层对比 ,应用人机联作构造解释技术 、三维可视化地质建模技 术等先进的油藏精细描述技术 ,建立精细的构造模型 ,为开展油藏数值模拟和剩余油研究提供了依据 。1999 2000 年 ,随着油藏精细描述及剩余油分布规律研究的完成 ,以挖掘剩余油潜力 、恢复完 善注采井网为主的注采调整在文 95 块展开 。从油藏实际出发 ,重点完善了剩余油富集区的注采系统 。对于不能修复的关键注水井 ,实施注采井别转换代替 ,几年来 ,共转注 22 口井 、大修恢复注水井 1 口 ,共增加水驱控制储量 3 . 25 mt ,增加水驱动用储量 1 . 49 mt 。目前已有 26 口油井见到效 果 ,累积增油 63 . 06 kt 。其中文 95 - 67 井转注后 ,对应油井文 95 - 34 井 、文 95 - 26 井先后见效 ,初期日增油均在 20 t 以上 。几年来 ,先后在剩余油富集区有针对性地部署实施调整井 42 口 、更新 井 5 口 ,使文 95 块的注采井网日趋完善 。先进有效的工艺技术 ,是保证注采调整效果的关键 。在对文 95 块进行综合治理的过程中 ,应 用油藏整体监测技术和示踪剂技术 ,为治理调整提供了可靠依据 。新文 148 井沙三中 5 的 3 小层 ,电测解释为水淹层 ,剩余油研究也认为是高度水淹层 。2001 年 5 月 ,对该层实施补孔措施后 ,初期 日增油 22 . 3 t 。2001 年 ,文 95 块原油产量攀升至 100 kt ,今年预计文 95 块的原油产量将保持在这一水平上 。(李泽斌)37j ul y 2002faul t2bl oc k o il& gas f i el dvol . 9 no . 4exploratio n.key words : shallowinstitute , zhongyuan oilf iel d company , sinopec , henan457001 , p. r. china ) , hou chunl i and zong hong et al , fault2block oil & gas fiel d , 2002 , 9( 4) :2325oil and gas dist ributes in space , not in time2do main. prestack dep t h migratio n imaging technique has been used in t he exploratio n of co mplex fault2block area . it is key to build t he velocity2dep t h model . we discuss t he p rinciple and experience of building t he model in co mplex fault2block in do ngp u dep ressio n.key words :prestack dep t h migratio n imaging ,co mplexfault2block ,building t he velocit y2dep t h model .water forming salt s , marineinvasio n , low level system t ract , high level system t race ,source2reservoir2cap assemblage ,do ngp u dep ressio noil2formation studying of deng 2 well oil2bearingstructure in jiyuan depressionl iu chunxiao ( geophysical exploration researchinstitute , zhongyuan oilf iel d company , sinopec , henan457001 , p. r. china) , miao cuizhi and wang daoyi , fault2block oil & gas fiel d , 2002 , 9( 4) :1519deng 2 well is in ridge fault2block reservoir wit h its oil layer in t he sandsto ne of yuzhuang formatio n fluvial faciesand t he locatio n in t he top of houdeng st ruct ure. because t hat tertiary and cretaceous sediment s are red , t he oil of yuzhuang formatio n can o nly co me f ro m t he hydrocarbo n source rock of tanzhuang formatio n of upper triassic or anyao formatio n of lower j urassic. based o n t he oil sand analysis of deng 2 well , measure t he gas2liquid inclusio n ho mogenizatio n and bursting temperat ure and define t he temperat ure at which t he reservoir formed. analyze t he oil bio mar ker of t he interior and exterior of t he inclusio n. according to t he sand diagenesis and t he relatio n of t he inclusio n formatio n and t he oil2gas accumulatio n , f urt her define t he stage and geologic time of t he oil accumulatio n. analyze t he reservoir formatio n history and co nst ruct t he model .key words : inclusio n , intergranular pore , sterane , tricyclic terpane , hopane , geochemical parameter , reservoirformatio n model .logging methods while drill ing with pdc bitl iu xiao ( well logging company , henan petroleum exploration bureau , henan 473132 , p. r. china ) , fang xixian and niu shul i , fault2block oil & gas fiel d , 2002 , 9( 4) :2629well drilling wit h pdc bit has p roduced high drilling velocit y ,good benefit and higher quality of well st ruct ure for t he oilfield. meanwhile ,because of t he special co nst ructio n of drilling bit and t he rock breaking mechanism , t his met hod has resulted in powder2shape det rit us ,yielding more difficultyfor t he cut tings collectio n oil display recognitio n and rockdeno minatio n. therefore , an indust rial p roblem occurs2t he well logging met hod o n t he co nditio n of well drilling wit h pdc bit . based o n t he p resent technological level , t his paper analyses t he well logging met hod while drilling wit h pdc bit according to t he cuttings collection , lit hology identification , contamination removal ,hydrocarbon display distortion and so on.key words : pdc bit , logging , cut tings collectio n ,lit hology ,met hod.geological feature analysis on deep layer of wenmingzha i oilf iel d in dongpu depressionwang jinping ( research institue of petroleuma ne w approach to optimistically model f racturenet works of hydrocarbon reservoirszhou dehua ( oil and gas business un it , sinopec , beijing , 100029 p. r. china) , jiao fangzheng and ge jial i ,fault - block oil & gas fiel d , 2002 , 9( 4) :3032it is hard to describe t he scale and geo met ry of f ract ure and heterogeneous reservoirs because of t heir co mplicated st ruct ures. a new app roach is p resented to model nat ural f ract ure net wor ks of hydrocarbo n reservoirs especially , emp hasized to check reservoir behaviors , to generalize t he geo met ry st ruct ure of nat ural f ract ure net wor ks o n scales.the main ideal are to generalize t he ideal f ract ure models using t he met hod of iterated functio n system , to set up t he fluid flowing models based o n t he finite element met hod ,to op timize t he above f ract ure net wor ks by simulated annealing and genetic algorit hm. example shows t he new app roach is available to model t he co mplicated f ract ure net wor ks of hydrocarbo n reservoirs.key words : hydrocarbo n reservoir , fract ure net wor k , simulated annealing , well - testing behavior , fluid flowing in porous media .appl ication of nuclear magnetic resonance imagingexploration and development , zhongyuanoilf iel dcompany , sinopec , 457001 , henan , p. r. chian ) , l iyuping and hu fangfang et al . , fault2block oil & gasfiel d , 2002 , 9( 4) :2022this paper st udied t he feat ures of deep layer ,st ruct ure , reservoir and oil/ gas accumulatio n in es4 and mz of wen mingzhai oilfield based o n fault understanding , universal st ratigrap hy , and reservoir sand body research. it is co nsidered t hat t he sedimentary enviro nment in es4 is do minantly delta f ro nt ,and is flood sediment in mz ; material is sourced f ro m t he west . according to t he characteristics of co mplicated fault2block oil field , st ruct ure high ( horst ) and t he waist in faulted block area should be t he main exploratio ntarget s.key words : water p rogressio nfault block , oil reservoir .overlap , co mplicateduse of 3d prestack depthmigration imagingtechn ique in wen2wei2pu un it area of dongpu depressionguo chaobin ( the geophysical exploration researchvol . 9 no . 4abs trac tj ul y 2002technology in water driving oil experimentdeng reijian ( research institute of petroleumu sing t he technique of chro matograp hic separatio n , t heresidual oil sat uratio n can be known by analysis t he separatio n of t he t wo t racer effluent p rofiles. the field example of ranger field t racer test has been analyses by t his met hod ,t he result is co nsistent wit h t he paper .key words : tracer , partitito ning t racer , no n2partitio ning t racer , residual oil sat uratio n , chro matograp hic t ransform.exploration and development , zhongyuanoilf iel dcompany , sinopec , henan 457001 , p. r. china ) , fault2block oil & gas fiel d , 2002 , 9( 4) :3337to investigate t he much audio2visual oil reservoir microcosmic oil and water seeping character , to p robe into microcosmic residual oil dist ributing law of water driving oil , to find out affecting law of storing floor horizo ntal heterogeneit y character opposing water driving oil impact . experiment has been st udied of pucheng oilfield co mbinatorial horizo ntal heterogeneit y savageness rock core. the result is indicated t hat residual oil sat uratio n in exit end of horizo ntal heterogeneit y rock core in series co mbinatio n is higher t han in enter end , it is independent of permeability height . the residual oil mostly dist ribute in middle and smallt hroat. the residual oil dist ributio n is relatively equalit y of rock driven entirely by water . there all cxist so me residual oil in high and in low crude2bearing porosit y floor . this co nclusio n can be using to guide directly residual oil digging directio n of p racticality oil reservoir .key words : nuclear magnetic reso nance ( nm r ) ,heterogeneit y of reservoir , water driving oil , residual oil dist ributio n , digging of residual oil .analyzing and forecasting of formation da magefactors of block z2l iu hong ( geologic scientif ic research institute , jiangsu oilf iel d company , sinopec , jiangsu 225009 , p.r. china) , fault2block oil & gas fiel d , 2002 , 9 ( 4) :4547in order to imp rove develop ment effect of low permeability reservoirs and enhance eco no mic benefit , t he effective measures have to be taken as early as possible to p revent formatio n damage according to it s potential damage factors in t he initial stage of p rogressive develop ment . this paper , taking block z2 an example , will int roduce how to apply cluster analysis and ot her technologies at t he base of laboratory test to analyze reservoir characteristic and it s potential damage factors , st udy st yle of water2sensitive , and water2blocked formatio n damage , and apply t he technology p rinciple of expert system to develop t he sof t ware of forecasting damage possibility of low2middle permeability reservoir , which is helpf ul to supply met hod and basis of making out t he measure to p revent formatio n damage in t he early p hase of p rogressive develop ment .key words : z2 fault2block , reservoir , damage factor ,damge p redicatio n.the numerical simulation researchof long coredisplacementfloodingofwateralternate gasexperimentation f or ma 36 reservoirzhang maol in ( southwest petroleum institute , sichuan , 637001 , p. r. china ) , peng yul in and mei ha iyanet al . , fault2block oil & gas fiel d , 2002 , 9( 4) :3841the lo ng core flooding of water alternate gas displacement experimentatio n o n ma 36 is mainly used to co mpare and determine t he displacement effect bet ween t he pat tern of water injectio n and gas injectio n. following t he fluid p hase behavior modeling , t he numerical simulatio n research of t he lo ng core flooding of water alternate gas ( nit rogen ) displacement experimentatio n for t he ma 36 reservoir is co mpleted by using a multi2co mpositio nal model sof t ware. a good matching is reached ; the main p urpose oft he research is to modify t he relative permeabillity curve and t he capil