李海波，郭和坤，王學武，何舉濤，孫玉平，胥法成

(1.中石油勘探開發(fā)研究院 廊坊分院，河北 廊坊 065007； 2.中國科學院大學 物理學院，北京 100049； 3.中國科學院 滲流流體力學研究所，河北 廊坊 065007； 4.長慶油田 第二采油廠，甘肅 慶城 745100)

巖心潤濕性對核磁共振可動流體T2截止值的影響

李海波1,2,3，郭和坤1,3，王學武1,3，何舉濤4，孫玉平1，胥法成1

(1.中石油勘探開發(fā)研究院 廊坊分院，河北 廊坊 065007； 2.中國科學院大學 物理學院，北京 100049； 3.中國科學院 滲流流體力學研究所，河北 廊坊 065007； 4.長慶油田 第二采油廠，甘肅 慶城 745100)

對有代表性的低滲透儲層密閉取巖心平行樣進行原始潤濕和強親水巖心的T2截止值核磁共振離心實驗標定，并將實驗結果進行比較，分析2種不同潤濕性條件下T2截止值的差異及影響因素。研究表明：強親水巖心的T2截止值比對應保持原始潤濕性巖心的T2截止值普遍偏小，強親水5塊巖心實測T2截止值的分布范圍為9.64～13.89 ms，平均值為12.58 ms；保持原始潤濕性5塊巖心實測T2截止值的分布范圍為11.57～20.03 ms，平均值為16.33 ms。由于潤濕性的影響，原始潤濕巖心飽和水T2譜比對應的強親水巖心T2譜偏右，T2幾何平均值增大。巖心滲透率越大，含油性越好，巖石越親油，則原始潤濕巖心T2譜越偏右，T2幾何平均值越大，導致T2截止值增大。巖心滲透率越小，巖石孔喉越細小，由于毛管力作用，原始潤濕巖心束縛水飽和度更高，導致對應的T2截止值更大。

低滲透巖心；T2截止值；巖心潤濕性；高速離心；核磁共振

核磁共振技術已廣泛應用于石油開發(fā)中[1-10]，T2截止值選取的科學性與準確性直接影響到巖樣核磁共振測量結果。T2截止值源于核磁共振束縛水模型——雙峰模型，該模型假定束縛水占據小孔隙，可動流體占據大孔隙。由于T2譜反映巖石的孔徑分布,T2截止值將T2譜分為兩部分，小于T2截止值的T2譜反映束縛水孔隙,而大于該值的T2譜為可動流體孔隙。針對強親水巖心，國內外眾多專家學者應用離心等方法進行過T2截止值標定[11-15]，取得眾多研究成果和很好應用效果。明確巖心在原始地層潤濕性條件下的T2截止值以及巖心原始潤濕性對T2截止值的影響，對油藏巖心束縛水和可動流體進行準確、精細的分析有重要意義。本研究針對有代表性的密閉取巖心平行樣，通過離心實驗分別對原始潤濕和強親水巖心的T2截止值進行核磁共振標定，并對實驗結果進行比較，分析在2種不同潤濕性條件下T2截止值的差異及影響因素。

1 實驗材料

利用5塊全直徑密閉取巖心，在每塊全直徑巖心內部鉆取2塊直徑2.5 cm巖心，分別進行常規(guī)洗油和保持巖石潤濕性洗油處理后，再分別進行可動流體T2截止值離心核磁實驗標定。10塊巖心的資料見表1。10塊巖心氣測孔隙度為8.53%～23.31%，平均值為18.57%，氣測滲透率為(0.05～20.00)×10-3μm2，平均值為4.67×10-3μm2。實驗用水依據目標儲層地層水資料配制，為20 000 mg/L礦化度的標準鹽水，經0.4 μm濾膜過濾。實驗用油為中性脫色煤油，新鮮巖樣浸泡其中或用其進行驅替洗油，不改變巖石原始潤濕性。實驗所用氣體介質為高純氮氣。

表1 10塊巖心資料

注：L為長度；D為直徑；φg為氣測孔隙度；Kg為氣測滲透率；φw為水測孔隙度。

2 實驗方法和步驟

核磁共振實驗使用中科院滲流所Reccore-04型巖心核磁共振分析儀，巖心核磁共振實驗方法參照石油天然氣行業(yè)標準SY/T6490-2007《巖樣核磁共振參數實驗室測量規(guī)范》。實驗步驟和方法如下：

(1)巖心準備。為保證巖心實驗結果可對比性，本研究采用平行樣比對的實驗方法，序號1-1—5-1巖心用常規(guī)方法(酒精+苯)洗油，巖心強親水，序號1-2—5-2鮮巖心用中性脫色煤油驅替方法洗油，巖心基本保持原始潤濕性。

(2)巖心常規(guī)分析。巖心烘干，稱干重后進行氣測孔隙度、氣測滲透率，再用抽真空的方法將巖心飽和模擬地層水，稱濕重后計算水測孔隙度。

(3)巖心飽和地層水狀態(tài)下的核磁共振測量。對飽和地層水巖心進行核磁共振測量，獲得該狀態(tài)下巖心的核磁共振T2譜。

(4)在最佳離心力1.38MPa下，對10塊巖心進行離心實驗分析和T2譜測量。利用離心前飽和水狀態(tài)下的T2譜和離心后束縛水狀態(tài)下的T2譜確定巖心T2截止值大小。具體過程為，將飽和水T2譜從最小T2弛豫時間開始進行累加,得到飽和水T2譜累加曲線,再將離心后T2譜從最小T2弛豫時間開始進行累加,得到離心T2譜累加曲線，以離心譜累加曲線的最大值作一條垂直于縱軸的直線，該直線與飽和水T2譜累加曲線有一個交點,該交點在飽和水T2譜上所對應的T2值即為T2截止值。

(5)比較實驗結果并進行分析。

3 實驗結果及分析

10塊巖心T2截止值標定結果見表2，4塊典型巖心離心前后T2譜比較見圖1，10塊巖心T2截止值標定結果分布對比見圖2。從表2、圖2可看出，強親水巖心的T2截止值比對應的保持原始潤濕性巖心的T2截止值普遍偏小，但減小的幅度不大。

圖1 4塊巖心離心前后T2譜比較

圖2 10塊巖心T2截止值標定結果分布對比

表2 10塊巖心T2截止值實驗結果

Tab.2 T2cutoff value of 10 cores

編號Kg/10-3μm2φnmr/%Smf/%Swi/%T2g/msT2c/ms1-113.50021.1151.1748.8311.479.641-220.00021.8854.2745.7314.4311.572-10.0599.1514.0685.943.3813.892-20.0558.6712.4087.603.7620.033-13.91022.8742.1857.8210.1713.893-24.35023.3443.5356.4712.0616.684-11.00020.3728.4571.555.2511.574-20.61019.2020.6279.385.3416.685-10.61016.7433.5566.458.8713.895-22.64021.1938.0661.9410.6616.68

注：φnmr為核磁孔隙度；Smf為可動流體飽和度；Swi為束縛水飽 和度；T2g為T2幾何平均值；T2c為T2截止值。

依據核磁共振理論，T2弛豫時間可表示為

(1)

其中：ρ2是弛豫率，μm/ms，它的大小與巖石礦物組成、巖石表面潤濕性等相關；S/V是孔隙比表面，它與孔隙半徑的關系為S/V=FS/r，F(xiàn)S為孔隙形狀因子(無量綱)，它的大小隨孔隙模型的不同而不同，r為孔隙半徑，μm。據此，式(1)可表示成

(2)

由此可知，T2弛豫時間是巖石孔隙大小、巖石潤濕性等的綜合反映。

8塊巖心飽和水T2譜比較圖見圖3，從表2、圖3可看出，每塊保持原始潤濕性巖心T2幾何平均值T2g均不同程度地比對應的強親水巖心T2g大，且滲透率越高的巖心，保持原始潤濕性巖心T2g比強親水巖心T2g大的程度越高。這是由于滲透率高的儲層，通常為好儲層，其含油性較高。由于潤濕性的影響，保持原始潤濕性的巖石孔隙表面表現(xiàn)親油或弱親油特性，核磁共振特征表現(xiàn)為巖石弛豫率ρ2小。在巖石孔隙結構相當的條件下，保持原始潤濕性巖心飽和水T2譜整體比對應的強親水巖心T2譜偏右，T2g較大。T2截止值標定實驗中，保持原始潤濕性巖心T2截止值相應較大。1-1、1-2、3-1和3-2號巖心滲透率較大，對應儲層含油性較高，儲層潤濕性偏親油，1-2和3-2號巖心為保持原始潤濕性巖心，其T2譜比對應強親水平行樣1-1和3-1號巖心T2譜右移幅度較大，T2g相應地也較大。1-2和3-2號巖心T2g分別為14.43 ms和12.06 ms，1-1和3-1號巖心T2g分別為11.47 ms和10.17 ms，由于潤濕性影響，保持原始潤濕性巖心T2g均比對應的強親水巖心大，T2截止值相應較大，1-2和3-2號巖心T2截止值分別為11.57 ms和16.68 ms，1-1和3-1號巖心T2截止值分別為9.64 ms和13.89 ms，T2截止值變化較大。2-1、2-2、4-1和4-2號巖心滲透率較小，對應儲層含油性較低，儲層潤濕性偏親水或弱親油，從圖3中也可看出，2-2和4-2號巖心為保持原始潤濕性巖心，其T2譜與對應強親水平行樣2-1和4-1號巖心T2譜相比，只是略微偏右一點，變化不是很明顯。T2g反映為保持原始潤濕性巖心與強親水巖心相差不大，2-2和4-2號巖心T2g分別為3.76 ms和5.34 ms， 2-1和4-1號巖心T2g分別為3.38 ms和5.25 ms，平行樣T2g變化較小。2-1、2-2、4-1和4-2號巖心滲透率小，巖心孔喉細小，由于毛管力作用，同樣離心力下，原始潤濕性巖心內水更難被離出，束縛水飽和度更高，對應的T2截止值更大，2-2和4-2號巖心T2截止值分別為20.03 ms和16.68 ms，2-1和4-1號巖心T2截止值分別為13.89 ms和11.57 ms，T2截止值變化較大。

圖3 8塊巖心飽和水T2譜比較

另外，本研究巖心取自某油田中高含水儲層，且該油田原油為輕質油，經過長期水洗，儲層巖石親油性與原始地層相比，已有一定程度下降，呈弱親油性，故保持原始潤濕性巖石與強親水巖石相比，T2譜沒有特別明顯的右移，T2g沒有很大幅度地增加，T2截止值增加幅度也不是特別大。

4 結 論

(1)由于潤濕性的影響，原始潤濕巖心飽和水T2譜比對應強親水巖心T2譜偏右，T2幾何平均值增大,T2截止值普遍偏小。巖心滲透率越大，含油性越好，巖石越親油，則原始潤濕巖心T2譜越偏右，T2幾何平均值越大，導致T2截止值增加幅度越大。

(2)巖心滲透率越小，巖石孔喉越細小，由于毛管力作用，原始潤濕巖心束縛水飽和度更高，導致對應的T2截止值更大。

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責任編輯：賀元旦

2015-01-10

國家科技重大專項(編號：2011ZX05013-006)

李海波(1982-)，男，博士研究生，工程師，主要從事儲層油氣滲流機理研究。 E-mail：lihaibo05@petrochina.com.cn

1673-064X(2015)05-0043-05

TE311

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