CN116539655B - 一种基于核磁共振技术评价致密砂岩储层水敏性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种致密砂岩储层水敏性评价方法，特别涉及一种基于核磁共振技术评价致密砂岩储层水敏性的方法。包括致密砂岩岩心制备；利用核磁共振测试岩心饱和水状态T2谱图；水敏性实验及水敏指数计算；建立核磁共振T2几何均值与水敏指数的关系图版；利用核磁共振测试岩心水敏后的T2谱图；水敏伤害机理分析；目标区块不同生产层位水敏性分析。有益效果是：解决了现有技术中的实验周期长，对储层岩心有伤害，且不能分析储层水敏性伤害的内在机理的问题；借助了核磁共振技术，可以快速无损的对致密砂岩储层的不同层位水敏性进行评价，提高测试效率，还可以对水敏性的孔喉伤害机理进行分析，对于致密砂岩储层注水开发技术具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及致密砂岩储层水敏性评价方法，特别涉及一种基于核磁共振技术评价致密砂岩储层水敏性的方法。
背景技术
在石油工业中，水敏性伤害是指外来流体与储层配伍性差，引起油气储层中黏土矿物的水化、膨胀和分散，导致粘土微粒及由粘土胶结的碎屑微粒的释放和运移，致使渗透率降低的现象。尤其是对于致密砂岩储层，其渗透率低、孔喉细小、孔隙结构复杂，在钻完井、储层改造以及注水开发的过程中，水敏性伤害更为严重，从而极大增加了其开发难度。
目前，水敏性评价通常参照行业标准《储层敏感性流动实验评价方法》（SY/T5358—2010）进行测试，通过测量敏感性伤害前后渗透率的变化评价岩心的伤害程度，结合扫描电镜、X衍射、压汞技术等手段，从粘土矿物成分、岩石矿物学特征以及孔隙结构等方面对水敏性伤害产生的机理进行定性分析和主控因素研究，而核磁共振作为是一种快速、无损的检测方法，在水敏性评价及伤害机理等方面的研究中应用较少。国内部分文献报道了利用核磁共振技术，测试压裂液侵入或者不同矿化度地层水引起的岩心T2谱的变化，通过核磁共振渗透率模型计算水敏性伤害程度，但对于致密砂岩，水敏前后核磁共振T2谱变化幅度较小，导致利用渗透率模型计算的水敏性伤害程度误差较大。
根据核磁共振快扩散表面弛豫模型，岩石内流体弛豫快慢取决于固体表面对流体分子的作用力，这种作用力强弱的内在机制取决于岩石内的孔隙大小、岩石内固体表面性质以及岩石内饱和流体的类型和性质。T 2弛豫时间越长，孔喉半径越大；T 2弛豫时间越短，孔喉半径越小，某一T 2弛豫时间谱的幅度代表某一孔喉半径所占的比例。此外，T 2弛豫时间还受黏土矿物含量及其种类的影响，黏土矿物含量越高，T 2弛豫时间越短，黏土矿物含量越低，T 2弛豫时间越长，并且不同黏土矿物的T 2弛豫时间由小到大为：蒙脱石<高岭石<伊利石。因此，T 2弛豫时间谱不仅反映了岩样的微观孔隙结构参数，而且能反映岩样的黏土矿物含量的信息，其与岩样水敏性主控因素一致。通常用T 2几何均值来表征T 2分布，因此，建立针对某一目标开发区块的核磁共振T 2 几何均值与水敏指数的关系图版，利用核磁共振快速评价致密储层的水敏性是可行的。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种基于核磁共振技术评价致密砂岩储层水敏性的方法，用于解决现有技术中存在的实验周期长，对储层岩心有伤害，且不能分析储层水敏性伤害的内在机理的问题。且本发明涉及技术能借助核磁共振技术，基于探井取得岩心测试的数据，在得到不同生产层位岩屑的情况下，有效定量分析不同生产层位水敏性。
本发明提到的一种基于核磁共振技术评价致密砂岩储层水敏性的方法，其技术方案是：包括以下过程：
步骤1，致密砂岩岩心制备；
从全直径岩心上钻取岩心，将岩心洗油烘干，测试岩心的直径、长度、气测渗透率；之后将岩心放置于抽真空饱和系统，抽真空后放入模拟地层水，继续抽真空至岩心饱和；然后加压饱和，使模拟地层水进入岩心全部孔隙，至岩心饱和充分；
步骤2，利用核磁共振测试岩心饱和水状态T2谱图；
擦拭岩心表面的水分，测试岩心的液测孔隙度，之后打开核磁共振岩心分析仪预热，待温控系统温度稳定后可进行核磁共振测试；将岩心放入核磁共振分析仪，测试饱和水状态下的核磁共振T2谱；
步骤3，水敏性实验及水敏指数计算；
利用驱替物理模拟实验装置，用模拟地层水测试岩心初始液测渗透率K 0；之后用盐水进行驱替10～15倍岩心孔隙体积，停止驱替，保持温度和围压不变浸泡一段时间，并测试岩心的液测渗透率；然后用10～15倍岩心孔隙体积蒸馏水驱替岩心，测试蒸馏水驱替时的岩心液测渗透率K i；计算岩心水敏指数I w，计算公式为：I w=（K 0-K i）/K 0×100%；
步骤4，建立核磁共振T2几何均值与水敏指数的关系图版；
计算岩心核磁共振T2几何均值，计算公式为，式中：T 2g为几何均值，ms；T 2i为各点处的弛豫时间，ms；A i为各点处的弛豫时间的相应幅度；A T为各点弛豫幅度的总和；以核磁共振T2几何均值为横坐标，以水敏指数I w为纵坐标，建立核磁共振T2几何均值与水敏指数的关系图版；
步骤5，利用核磁共振测试岩心水敏后的T2谱图
将完成水敏性实验的岩心，从岩心夹持器取出，擦拭岩心表面的水分，之后将岩心放入核磁共振分析仪，测试水敏后岩心的核磁共振T2谱；
步骤6，水敏伤害机理分析
将岩心的核磁共振T2分布转化为孔喉半径分布，公式为，式中r为孔喉半径，μm；T2为流体弛豫时间，ms；n、C为幂率、转化系数；将水敏前后的岩心核磁共振孔喉分布画在同一坐标系中，根据曲线变化规律，评价水敏性对致密砂岩储层不同尺度孔喉伤害程度，并分析水敏性伤害机理；
步骤7，目标区块不同生产层位水敏性分析
测试不同生产层位所得岩屑的核磁共振T2谱，并计算其几何均值，对应上述步骤4所得图版，确定测试生产层位的水敏指数。
优选的，上述的核磁共振岩心分析仪需要针对致密砂岩岩心进行参数设置，回波间隔TE设为0.1ms，等待时间Tw设为3000ms，回波次数设为1024次，扫描叠加次数设为128次。
优选的，步骤3中的水敏性实验及水敏指数计算，还包括：将岩心放入岩心夹持器，加围压，利用恒定流速的方式进行液测渗透率测试，流速小于岩心的临界流速，实验过程需要围压大于岩心入口端压力2MPa，当岩心压差保持在10min以上不改变，记录驱替差压和流速，利用达西公式计算岩心液测渗透率。
优选的，步骤1中的致密砂岩岩心制备，具体如下：
从全直径岩心上钻取直径为2.5cm或3.8cm的岩心，将实验岩心洗油烘干，测试岩心的直径、长度；之后将岩心放置于抽真空饱和系统，抽真空48小时后放入模拟地层水，继续抽真空至岩心饱和；然后加压20MPa饱和24小时，使模拟地层水进入岩心全部孔隙，至岩心饱和充分。
优选的，步骤2中的利用核磁共振测试岩心饱和水状态T2谱图，具体如下：
擦拭岩心表面的水分，测试岩心的液测孔隙度，之后打开核磁共振岩心分析仪并预热4小时，待温控系统温度稳定后可进行核磁共振测试；将岩心放入核磁共振分析仪，测试饱和水状态下的核磁共振T2谱。
优选的，步骤3中的水敏性实验及水敏指数计算，具体如下：
利用驱替物理模拟实验装置，用模拟地层水测试岩心初始渗透率K 0；之后用1/2初始流体矿化度盐水进行驱替10～15倍岩心孔隙体积，停止驱替，保持温度和围压不变浸泡12h以上，并测试岩心的渗透率；然后用10～15倍岩心孔隙体积蒸馏水驱替岩心，测试蒸馏水驱替时的岩心渗透率K i；计算岩心水敏指数I w，计算公式为：I w=（K 0-K i）/K 0×100%。
与现有技术相比，本发明的有益效果具体如下：
（1）本发明将核磁共振技术和驱替物理模拟实验技术相结合，建立核磁共振T2几何均值与水敏指数的关系图版，利用该关系图版可以对岩心进行快速无损的水敏性评价，大大减少了测试时间，而且对岩心的规格限制少，可以对不规则岩心和录井岩屑进行测试，评价储层不同层位水敏性，丰富了致密储层水敏性的研究手段；尤其可在充分分析所得目标区块探井岩心数据的基础上，通过测试不同层位所得岩屑的核磁共振数据，明确目标区块不同层位的水敏特性，为油田精细开发提供有效支撑；
（2）本发明将水敏前后的核磁共振T2谱分布转化为孔喉分布，通过对比核磁共振孔喉分布曲线的变化，可以评价水敏性对致密砂岩储层不同尺度孔喉伤害程度，明确致密砂岩储层水敏伤害机制，为致密砂岩储层开发过程中水敏伤害的有效预防提供理论指导。
附图说明
图1是本发明的核磁共振T 2几何均值与水敏指数关系图；
图2是5号岩心水敏前后核磁共振孔喉分布曲线图；
图3是8号岩心水敏前后核磁共振孔喉分布曲线图；
图4是目标区块A生产层位所得岩屑的核磁共振T2谱；
图5是目标区块B生产层位所得岩屑的核磁共振T2谱。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，本发明提到的一种基于核磁共振技术评价致密砂岩储层水敏性的方法，包括如下步骤：
步骤1，致密砂岩岩心制备；
从全直径岩心上钻取13块直径为2.5cm致密砂岩岩心作为实验的岩心，将实验的岩心洗油烘干，测试岩心的直径、长度、气测渗透率；之后将岩心放置于抽真空饱和系统，抽真空48小时后放入模拟地层水，继续抽真空至岩心饱和；然后加压20MPa饱和24小时，使模拟地层水进入岩心全部孔隙，至岩心饱和充分。
步骤2，利用核磁共振测试岩心饱和水状态T2谱图；
擦拭岩心表面的水分，利用称重法测试13块岩心的液测孔隙度，如表1所示，之后打开核磁共振岩心分析仪并预热4小时，待温控系统温度稳定后可进行核磁共振测试；将岩心放入核磁共振分析仪，测试饱和水状态下的核磁共振T2谱。
步骤3，水敏性实验及水敏指数计算；
利用驱替物理模拟实验装置，用模拟地层水测试岩心初始液测渗透率K 0；之后用1/2初始流体矿化度盐水进行驱替10～15倍岩心孔隙体积，停止驱替，保持温度和围压不变浸泡12h以上，并测试岩心的液测渗透率；然后用10～15倍岩心孔隙体积蒸馏水驱替岩心，测试蒸馏水驱替时的岩心液测渗透率K i；计算岩心水敏指数I w，计算公式为：I w=（K 0-K i）/K 0×100%，计算结果如表1所示。
步骤4，建立核磁共振T2几何均值与水敏指数的关系；
计算岩心核磁共振T2几何均值，计算公式为，式中：T 2g为几何均值，ms；T 2i为各点处的弛豫时间，ms；A i为各点处的弛豫时间的相应幅度；A T为各点弛豫幅度的总和，计算结果如表1所示；以核磁共振T2几何均值为横坐标，以水敏指数I w为纵坐标，建立核磁共振T2几何均值与水敏指数的关系图版，如图1所示。
步骤5，利用核磁共振测试岩心水敏后的T2谱图
将完成水敏性实验的岩心，从岩心夹持器取出，擦拭岩心表面的水分，之后将岩心放入核磁共振分析仪，测试水敏后岩心的核磁共振T2谱。
步骤6，水敏伤害机理分析
将5号和8号岩心的核磁共振T2分布转化为孔喉半径分布，公式为，式中r为孔喉半径，μm；T2为流体弛豫时间，ms；n、C为幂率、转化系数。将水敏前后的岩心核磁共振孔喉分布画在同一坐标系中，如图2和图3所示，5号岩心水敏后大于2μm的孔喉空间显著减少，减少幅度为28.02%，0.01-2μm的孔喉空间明显增加，增加幅度为11.36%，岩心的水敏指数为43.02%，中等偏弱水敏。8号岩心水敏后大于0.7μm的孔喉空间减少了28.63%，0.06-0.7μm的孔喉空间增加了22.62%，而0.006-0.06μm的孔喉空间减少了11.48%，大于0.06μm的孔喉曲线分布左移，水敏指数为56.20%，中等偏强水敏。水敏发生后，5号岩心的可动流体从45.21%降为41.47%，8号岩心的可动流体从37.63%降为30.58%，水敏性不仅降低了储层的渗透率，而且使储层中部分可动的孔隙变为不可动孔隙，可动流体显著降低。
表1 致密砂岩岩心水敏性测试结果
步骤7，目标区块不同生产层位水敏性分析
①测试目标区块A生产层位所得岩屑的核磁共振T2谱（图4），并计算其几何均值为10.26，对应上述核磁共振T2几何均值与水敏指数的关系图版（图1），则该生产层位的水敏指数为51.10%，中等偏强水敏。②测试目标区块B生产层位所得岩屑的核磁共振T2谱（图5），并计算其几何均值为6.37，对应上述核磁共振T2几何均值与水敏指数的关系图版（图1），则该生产层位的水敏指数为61.46%，中等偏强水敏。即基于本发明所述方法可高效率、高准确度的获得目标区块不同生产层位的水敏指数。
以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的相应简单修改或等同变换，尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (4)
1.一种基于核磁共振技术评价致密砂岩储层水敏性的方法，其特征是：包括以下过程：
步骤1，致密砂岩岩心制备；
从全直径岩心上钻取岩心，将岩心洗油烘干，测试岩心的直径、长度；之后将岩心放置于抽真空饱和系统，抽真空后放入模拟地层水，继续抽真空至岩心饱和；然后加压饱和，使模拟地层水进入岩心全部孔隙，至岩心饱和充分；
步骤2，利用核磁共振测试岩心饱和水状态T2谱图；
擦拭岩心表面的水分，测试岩心的液测孔隙度，之后打开核磁共振岩心分析仪预热，待温控系统温度稳定后可进行核磁共振测试；将岩心放入核磁共振分析仪，测试饱和水状态下的核磁共振T2谱；
步骤3，水敏性实验及水敏指数计算；
利用驱替物理模拟实验装置，用模拟地层水测试岩心初始渗透率K 0；之后用盐水进行驱替10～15倍岩心孔隙体积，停止驱替，保持温度和围压不变浸泡一段时间，并测试岩心的渗透率；然后用10～15倍岩心孔隙体积蒸馏水驱替岩心，测试蒸馏水驱替时的岩心渗透率K i；计算岩心水敏指数I w，计算公式为：I w=（K 0-K i）/K 0×100%；
步骤4，建立核磁共振T2几何均值与水敏指数的关系图版；
计算岩心核磁共振T2几何均值，计算公式为，式中：T 2g为几何均值，ms；T 2i为各点处的弛豫时间，ms；A i为各点处的弛豫时间的相应幅度；A T为各点弛豫幅度的总和；以核磁共振T2几何均值为横坐标，以水敏指数I w为纵坐标，建立核磁共振T2几何均值与水敏指数的关系图版；
步骤5，利用核磁共振测试岩心水敏后的T2谱图
将完成水敏性实验的岩心，从岩心夹持器取出，擦拭岩心表面的水分，之后将岩心放入核磁共振分析仪，测试水敏后岩心的核磁共振T2谱；
步骤6，水敏伤害机理分析
将岩心的核磁共振T2分布转化为孔喉半径分布，公式为，式中r为孔喉半径，μm；T2为流体弛豫时间，ms；n、C为幂率、转化系数；将水敏前后的岩心核磁共振孔喉分布画在同一坐标系中，根据曲线变化规律，评价水敏性对致密砂岩储层不同尺度孔喉伤害程度，并分析水敏性伤害机理；
步骤7，目标区块不同生产层位水敏性分析
测试不同生产层位所得岩屑的核磁共振T2谱，并计算其几何均值，对应上述步骤4所得图版，确定测试生产层位的水敏指数；
其中，核磁共振岩心分析仪需要针对致密砂岩岩心进行参数设置，回波间隔TE设为0.1ms，等待时间Tw设为3000ms，回波次数设为1024次，扫描叠加次数设为128次；
步骤1中的致密砂岩岩心制备，具体如下：
从全直径岩心上钻取直径为2.5cm或3.8cm的岩心，将实验岩心洗油烘干，测试岩心的直径、长度；之后将岩心放置于抽真空饱和系统，抽真空48小时后放入模拟地层水，继续抽真空至岩心饱和；然后加压20MPa饱和24小时，使模拟地层水进入岩心全部孔隙，至岩心饱和充分。
2.根据权利要求1所述的基于核磁共振技术评价致密砂岩储层水敏性的方法，其特征是：步骤3中的水敏性实验及水敏指数计算，还包括：将岩心放入岩心夹持器，加围压，利用恒定流速的方式进行液测渗透率测试，流速小于岩心的临界流速，实验过程需要围压大于岩心入口端压力2MPa，当岩心压差保持在10min以上不改变，记录驱替差压和流速，利用达西公式计算岩心液测渗透率。
3.根据权利要求2所述的基于核磁共振技术评价致密砂岩储层水敏性的方法，其特征是：步骤2中的利用核磁共振测试岩心饱和水状态T2谱图，具体如下：
擦拭岩心表面的水分，测试岩心的液测孔隙度，之后打开核磁共振岩心分析仪并预热4小时，待温控系统温度稳定后可进行核磁共振测试；将岩心放入核磁共振分析仪，测试饱和水状态下的核磁共振T2谱。
4.根据权利要求3所述的基于核磁共振技术评价致密砂岩储层水敏性的方法，其特征是：步骤3中的水敏性实验及水敏指数计算，具体如下：
利用驱替物理模拟实验装置，用模拟地层水测试岩心初始渗透率K 0；之后用1/2初始流体矿化度盐水进行驱替10～15倍岩心孔隙体积，停止驱替，保持温度和围压不变浸泡12h以上，并测试岩心的渗透率；然后用10～15倍岩心孔隙体积蒸馏水驱替岩心，测试蒸馏水驱替时的岩心渗透率K i；计算岩心水敏指数I w，计算公式为：I w=（K 0-K i）/K 0×100%。
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