吳雅麗，王成勝，闞 亮，敖文君，田津杰，付云川，孫 君

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452）

1 核磁共振測(cè)試原理

在靜態(tài)磁場(chǎng)中，物質(zhì)本身的磁性核子會(huì)沿著靜磁場(chǎng)的方向有序排列，而如果對(duì)靜磁場(chǎng)施加一個(gè)交變電磁場(chǎng)，頻率與物質(zhì)本身的核子振動(dòng)頻率相同，這一類(lèi)核子就會(huì)發(fā)生共振，這就是核磁共振現(xiàn)象，而且核子會(huì)按照新磁場(chǎng)的方向進(jìn)行排列[1-5]。如果去掉這個(gè)外加的磁場(chǎng)，核子就會(huì)向靜磁場(chǎng)的方向趨近，利用這個(gè)機(jī)制就可以探測(cè)這類(lèi)核子的信息[6-10]。

1.1 弛豫機(jī)制

在石油科學(xué)領(lǐng)域，采用核磁共振的弛豫時(shí)間可以對(duì)巖心和流體進(jìn)行一些物性分析。巖心是一種多孔介質(zhì)，而多孔介質(zhì)的流體有三種弛豫機(jī)制，分別是自由弛豫、表面弛豫和擴(kuò)散弛豫。由于縱向弛豫時(shí)間T1測(cè)試周期較長(zhǎng)，主要利用橫向弛豫時(shí)間T2來(lái)進(jìn)行物性分析。其中T2可表示為：

式中：T2b-自由弛豫引起的流體橫向弛豫時(shí)間；T2s-表面弛豫引起的流體橫向弛豫時(shí)間；T2d-擴(kuò)散弛豫引起的流體橫向弛豫時(shí)間。

一般情況下，在均勻磁場(chǎng)中，擴(kuò)散弛豫引起的弛豫時(shí)間貢獻(xiàn)較小，而自由弛豫時(shí)間較表面弛豫時(shí)間很大，故式（1）可簡(jiǎn)化為：

1.2 成像機(jī)制

當(dāng)一個(gè)物體進(jìn)入核磁共振信號(hào)的三維空間后，通過(guò)在橫斷面、冠狀面和矢狀面上對(duì)該物體施加線性梯度磁場(chǎng)，并根據(jù)不同位置的磁場(chǎng)強(qiáng)度的不同進(jìn)行層面選擇編碼、相位編碼和頻率編碼等，通過(guò)線性組合實(shí)現(xiàn)定位功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)截面斷層成像，這就是核磁共振成像。根據(jù)切片位置不同，圖像可分為矢狀面圖像、冠狀面圖像和橫斷面圖像，示意圖（見(jiàn)圖1）。

圖1 核磁共振成像切片示意圖Fig.1 NMR slice diagram

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)條件

（1）貝雷巖心模型，滲透率為2 000×10-3μm2，尺寸為ф2.5 cm×10 cm；天然巖心，滲透率為2 000×10-3μm2；

（2）實(shí)驗(yàn)用水：巖心飽和地層水和驅(qū)替用水采用室內(nèi)配制的模擬水；

（3）實(shí)驗(yàn)用油：室內(nèi)模擬油在60 ℃條件下黏度為15 mPa·s；

（4）實(shí)驗(yàn)溫度：60 ℃；

（5）實(shí)驗(yàn)速度：1 mL/min。

2.2 實(shí)驗(yàn)方案（見(jiàn)表1）

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 驅(qū)油效率

天然巖心高倍數(shù)水驅(qū)驅(qū)油效率實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見(jiàn)表2、圖2）。由表2和圖2可知，巖心A-1在驅(qū)替至30 PV時(shí)，殘余油飽和度為29.11 %，驅(qū)油效率為58.82 %；當(dāng)繼續(xù)驅(qū)替至2 000 PV時(shí)，殘余油飽和度為18.71 %，驅(qū)油效率為73.53 %；對(duì)比可知，驅(qū)替至2 000 PV時(shí)較30 PV殘余油飽和度下降了10.4 %，驅(qū)油效率提高了14.71 %，在含水90 %以上時(shí)，仍有一大部分油被采出，這說(shuō)明高倍數(shù)水驅(qū)條件下，驅(qū)油效率隨著注入倍數(shù)的增加而增加，長(zhǎng)期的水驅(qū)可以提高采收率。

3.2 核磁共振測(cè)試

在核磁共振測(cè)試參數(shù)相同的條件下，核磁共振信號(hào)量與樣品中的水量成正相關(guān)的關(guān)系。通過(guò)對(duì)一組已知含水量的標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行測(cè)試，擬合出一條水量與核磁共振信號(hào)量的關(guān)系曲線，將測(cè)試樣品測(cè)得的信號(hào)量代入曲線方程中可以求出樣品中的含水量，除以樣品物理體積便得到樣品孔隙度。核磁共振測(cè)試巖心孔隙度測(cè)量結(jié)果（見(jiàn)表3）。

實(shí)驗(yàn)各階段含油飽和度和驅(qū)油效率數(shù)據(jù)（見(jiàn)表4）。T2譜測(cè)試結(jié)果（見(jiàn)圖3）。對(duì)巖心進(jìn)行成像切片分析，矢狀面共切片5段，橫斷面共切片7段，實(shí)驗(yàn)測(cè)試各階段成像圖（見(jiàn)圖4～圖11）。

由表4和圖3～圖11可知，巖心由飽和油結(jié)束，到注入0.5 PV時(shí)，含油飽和度由69.84%下降到66.00%，此時(shí)采出程度為12.31 %。由圖5可知，各矢狀面切片方向流體推進(jìn)較均勻，未發(fā)生明顯的舌進(jìn)現(xiàn)象，這是因?yàn)橐痪S貝雷圓柱巖心整體均質(zhì)性較強(qiáng)，由圖9可看出，橫斷面第5個(gè)切片已見(jiàn)水線，故此時(shí)水驅(qū)前緣已推進(jìn)至距入口端約1/3處。

表1 實(shí)驗(yàn)方案Tab.1 Experimental scheme

表2 天然巖心高倍數(shù)水驅(qū)驅(qū)油效率實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Experimental results of high multiple waterflooding efficiency of natural core

圖2 天然巖心高倍數(shù)水驅(qū)驅(qū)油效率曲線Fig.2 Oil displacement efficiency curve of high multiple water drive in natural core

表3 巖心樣品核磁孔隙度測(cè)量結(jié)果Tab.3 Nuclear magnetic porosity measurement results of core samples

表4 核磁驅(qū)油效率實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.4 Experimental results of nuclear magnetic drive efficiency

圖3 T2譜測(cè)試結(jié)果Fig.3 T2spectrum test results

圖4 飽和油后矢狀面切片圖像Fig.4 Sagittal slice image of saturated oil

圖5 注入0.5 PV后矢狀面切片圖像Fig.5 Sagittal slice image after 0.5 PV injection

圖6 注入300 PV后矢狀面切片圖像Fig.6 Sagittal slice image after 300 PV injection

圖7 注入2 000 PV后矢狀面切片圖像Fig.7 Sagittal slice image after 2 000 PV injection

圖8 飽和油后橫斷面切片圖像Fig.8 Cross section slice image after saturated oil

圖9 注入0.5 PV后橫斷面切片圖像Fig.9 Cross section slice image after injection of 0.5 PV

圖10 注入300 PV后橫斷面切片圖像Fig.10 Cross section slice image after injection of 300 PV

圖11 注入2 000 PV后橫斷面切片圖像Fig.11 Cross section slice image after injection of 2 000 PV

當(dāng)注入量達(dá)到300 PV時(shí)，由圖6和圖10可看出，無(wú)論是矢狀面還是橫斷面，巖心各部位都已進(jìn)入高含水階段，對(duì)比來(lái)說(shuō)，靠近生產(chǎn)井的部位含油飽和度稍高，這是因?yàn)樵谝痪S均質(zhì)巖心條件下，距離注入井越近，隨著強(qiáng)水洗的進(jìn)行，含水飽和度提升較大，而距離稍遠(yuǎn)的部位，含油飽和度相對(duì)高一些，此時(shí)巖心整體含油飽和度為32.53 %，驅(qū)油效率為53.42 %。

當(dāng)注入量達(dá)到2 000 PV時(shí)，由圖7和圖11與圖6和圖10的對(duì)比可看出，巖心色彩的變化不明顯，這是因?yàn)樽⑷肓窟_(dá)到300 PV后含水飽和度達(dá)到67.47 %，而注入量達(dá)到2 000 PV時(shí)，含水飽和度為72.77 %，含水飽和度僅上升了5.3 %，所以從成像的技術(shù)來(lái)看，色彩變化不明顯。但實(shí)際采出程度由53.42 %上升到61.00 %，提升了7.58 %，這說(shuō)明高含水期后，進(jìn)行高倍數(shù)水驅(qū)仍會(huì)提高采收率。

4 結(jié)論

（1）高倍數(shù)水驅(qū)條件下，驅(qū)油效率隨著注入倍數(shù)的增加而增加，長(zhǎng)期的水驅(qū)可以提高采收率。

（2）巖心由飽和油結(jié)束到注入0.5 PV時(shí)，含油飽和度由69.84 %下降到66.00 %，各矢狀面切片方向流體推進(jìn)較均勻，未發(fā)生明顯的舌進(jìn)現(xiàn)象，這是因?yàn)橐痪S貝雷圓柱巖心整體均質(zhì)性較強(qiáng)。

（3）當(dāng)注入量達(dá)到300 PV時(shí)，無(wú)論是矢狀面還是橫斷面，巖心各部位都已進(jìn)入高含水階段，距離注入井越近，隨著強(qiáng)水洗的進(jìn)行，含水飽和度提升較大，而距離稍遠(yuǎn)的部位，含油飽和度相對(duì)高一些。