郭志強

(中國石油 長城鉆探工程有限公司，遼寧 盤錦 124010)

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二元復(fù)合驅(qū)孔隙動用規(guī)律核磁共振實驗研究

郭志強

(中國石油 長城鉆探工程有限公司，遼寧 盤錦 124010)

利用取自大慶油田高臺子區(qū)塊的中-高孔、中滲儲層巖心，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)主要動用中、小孔隙剩余油，其中中等孔隙驅(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方向；對于高臺子儲層，適當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.二元復(fù)合驅(qū)孔隙動用規(guī)律核磁共振實驗研究[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(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、利用聚合物擴大波及體積從而提高原油采收率的三次采油方法。20世紀60年代，國外對二元驅(qū)進行了大量的室內(nèi)實驗和礦場試驗研究；在20世紀80年代，國內(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)微觀孔隙動用規(guī)律尚不明確。本文針對取自大慶高臺子油田中-高孔、中滲儲層巖心，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，研究儲層二元復(fù)合驅(qū)機理，明確二元復(fù)合驅(qū)孔隙動用規(guī)律。

1　實驗材料

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

表1　實驗巖心物性Tab.1　Physical properties of the cores used in the experiment

2　實驗步驟

(1)巖心標號、洗油、烘干。氣測孔隙度、氣測滲透率。

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

(3)飽和水狀態(tài)下的核磁共振T2譜測量。

(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譜測量。

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

(7)巖心水驅(qū)油后的核磁共振T2譜測量。

(8)依據(jù)巖心物性等選取驅(qū)替速度為2 m/d，對3組實驗水驅(qū)后巖心分別進行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)實驗，均驅(qū)替3 PV。

(9)巖心二元驅(qū)油后的核磁共振T2譜測量。

(10)比較3塊樣品水驅(qū)油后、二元復(fù)合驅(qū)后的T2譜，進行實驗數(shù)據(jù)處理及分析。

3　實驗結(jié)果及分析

3.1核磁共振實驗分析原理

巖心核磁共振信號大小反映巖心內(nèi)流體含量多少，核磁共振T2弛豫時間反映孔隙大小，T2弛豫時間與孔隙半徑之間具有正相關(guān)關(guān)系，T2弛豫時間越長，孔隙半徑越大。對于砂巖而言，大量的理論及實驗研究結(jié)果[6-11]表明：水相T2弛豫時間10 ms可作為黏土微孔與粒間孔隙的界限值，當水在孔隙中T2弛豫時間小于10 ms時，水很難流動，對應(yīng)的孔隙為黏土微孔；當T2弛豫時間大于10 ms時，水相對容易流動，對應(yīng)的孔隙為粒間孔隙。因此，定義當T2弛豫時間小于10 ms時為小孔隙，T2弛豫時間介于10～100 ms時的孔隙為中等孔隙，當T2弛豫時間大于100 ms時的孔隙為大孔隙。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，計算出采出程度。

3.2驅(qū)替效果分析

對3組實驗巖心飽和油后分析各孔隙區(qū)間核磁共振信號大小，得到表2含油飽和度結(jié)果。可以看出飽和油束縛水狀態(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弛豫時間為10～100 ms的中等孔隙和100 ms以上的大孔隙，共計占總含油的88%以上，T2弛豫時間<10 ms孔隙區(qū)間內(nèi)的含油量相對較少，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3組實驗水驅(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)后絕對采出程度，見表3。可以看出：水驅(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%。說明對于高臺子儲層，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)后孔隙動用規(guī)律：3塊巖樣規(guī)律相似，即馳豫時間小于10 ms的小孔隙內(nèi)相對采出程度即驅(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%，這是因為水驅(qū)后大孔隙的驅(qū)油效率已達到70%以上，雖然二元驅(qū)后大孔隙剩余油動用程度提高不大，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、二元體系更容易進入，所以在二元的作用下均得到較好動用，尤其是小孔隙，提高幅度平均達到19.51%，而大孔喉也有平均8.48%的提高，說明二元體系同時對大、中、小孔喉中的殘余油都起到了較好的驅(qū)掃作用。

對比低濃二元驅(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，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，這主要是因為提高聚合物濃度，在微觀上形成封堵作用，擴大中、小孔喉波及體積，更多的水、化學(xué)劑進入到中、小孔隙，驅(qū)替出更多的剩余油。

綜上分析，對于中-高孔、中滲的高臺子儲層，水驅(qū)后二元復(fù)合驅(qū)主要動用中、小孔隙剩余油，其中中等孔隙驅(qū)油效率提高最大。對比3種方案，對于大慶高臺子油田儲層，適當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)對于中-高孔、中滲的高臺子儲層，水驅(qū)后二元復(fù)合驅(qū)主要動用中、小孔隙剩余油，其中中等孔隙驅(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)對于高臺子儲層，適當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。

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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(1973-)，男，工程師，從事分析化驗、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

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