唐 寧，唐洪明

（西南石油大學(xué) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川成都 610500）

疏松砂巖儲(chǔ)層具有物性好、原油充滿程度高、儲(chǔ)量大、豐度高、埋深淺、易開(kāi)發(fā)等特點(diǎn)。目前，疏松砂巖儲(chǔ)層為我國(guó)最重要的油氣儲(chǔ)集層類(lèi)型之一，疏松砂巖儲(chǔ)層的開(kāi)發(fā)已成為我國(guó)石油工業(yè)最為重要的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)之一，對(duì)我國(guó)石油工業(yè)的發(fā)展有非常重要的意義。稠油油藏原油的黏度高，在采油過(guò)程中油水乳化、溫壓下降，以及外來(lái)流體等作用下，油井不同生產(chǎn)階段不同程度地出砂，尤其在投產(chǎn)初期、修井、微壓裂和增產(chǎn)作業(yè)后生產(chǎn)初期，微粒運(yùn)移表現(xiàn)更為嚴(yán)重。近井滲流速度大，原油乳化程度高、溫壓下降快，以及防砂管和礫石充填層的遮擋，近井微粒堵塞、運(yùn)移聚集帶，部分微粒會(huì)攜帶到井筒，導(dǎo)致砂埋、卡泵等；隨著細(xì)顆粒在孔隙介質(zhì)中流動(dòng)，流體攜帶流體能力降低或者滲流通道迂曲變化，滲流場(chǎng)的改變，顆粒將在孔喉中發(fā)生機(jī)械捕獲、滯留及沉淀，地層堵塞會(huì)嚴(yán)重降低油井產(chǎn)能，甚至油井報(bào)廢。因?yàn)閮?chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)最能直接控制儲(chǔ)層的滲流與儲(chǔ)集能力，因而影響與限制油田采收率[1-4]，與其做出巨大努力來(lái)補(bǔ)救其影響，不如避免形成[5]。在這種情況下，定量地研究?jī)?chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，對(duì)指導(dǎo)油田方案調(diào)整、剩余油定量描述、三次采油和提高最終采收率有著非常重要作用[7-10]。文章通過(guò)核磁在線高倍油驅(qū)實(shí)驗(yàn)，研究?jī)?chǔ)層稠油開(kāi)采前后孔隙結(jié)構(gòu)變化，為油田稠油開(kāi)采方案調(diào)整、剩余油定量描述、三次采油和提高最終采收率提供依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)步驟

傳統(tǒng)的表征孔喉分布方法是采用壓汞測(cè)試法，其分析孔喉分布過(guò)程具有破壞性的缺點(diǎn)，且無(wú)法在高倍油驅(qū)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)時(shí)在線檢測(cè)孔喉變化，而低磁場(chǎng)強(qiáng)核磁共振巖樣分析技術(shù)具有檢測(cè)迅速、無(wú)污染、操作簡(jiǎn)單、在線、無(wú)損測(cè)試孔喉結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)[7]。適用于室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，是測(cè)量巖石物性參數(shù)的新型方法之一。該技術(shù)利用油氣或者水中的氫原子核在磁場(chǎng)中具有共振并能產(chǎn)生信號(hào)的特性來(lái)探測(cè)油、氣、水及其分布和巖石物性參數(shù)。

具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：

在巖樣高倍水驅(qū)過(guò)程中加以核磁共振技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)巖樣孔喉變化；①選取對(duì)核磁信號(hào)無(wú)影響的材料制作合適的夾持裝置。②選用實(shí)驗(yàn)區(qū)塊的取得的油砂制作高滲填砂管。③用50mPa·S的硅油以不同泵速驅(qū)替不同PV數(shù)，后增加泵速繼續(xù)驅(qū)替。記錄每一個(gè)過(guò)程的孔喉分布以及MRI成像（泵速按照0.2mL/min，0.5mL/min，1mL/min，2mL/min，4mL/min，6mL/min增加）。

④實(shí)驗(yàn)后通過(guò)電腦軟件，分析油驅(qū)后巖樣孔隙結(jié)構(gòu)特征及分布情況。

2 核磁T2譜結(jié)果分析

儲(chǔ)層巖樣核磁共振T2譜通過(guò)C值轉(zhuǎn)換后橫坐標(biāo)代表巖樣孔喉分布，縱坐標(biāo)代表巖樣孔喉分布頻率，呈雙峰態(tài)。自左向右第一個(gè)峰孔喉半徑分布在1.047～3.41μm，代表著巖樣內(nèi)較小孔隙或細(xì)喉道，下文統(tǒng)稱(chēng)為小孔細(xì)喉分布峰，占比為7.0%，說(shuō)明巖樣在驅(qū)替前，小孔隙、細(xì)喉道占比較低；第二個(gè)峰孔喉半徑分布在20.7～235.4μm，代表著巖樣內(nèi)較大孔隙或粗喉道，下文統(tǒng)稱(chēng)為大孔粗喉分布峰，其占比為93.0%。從整體來(lái)看在驅(qū)替前儲(chǔ)層內(nèi)相對(duì)以大孔隙、粗喉占優(yōu)。

從驅(qū)替結(jié)果來(lái)看，對(duì)比驅(qū)替前后的孔喉分布，儲(chǔ)層高倍油驅(qū)后大孔隙或粗喉道的占比上升且大于驅(qū)替前，所對(duì)應(yīng)的孔喉半徑增加，孔喉半徑中值較驅(qū)替前增加32.1%。從驅(qū)替過(guò)程來(lái)看，油驅(qū)流速小于1mL/min的過(guò)程表現(xiàn)為一個(gè)孔喉半徑先緩慢減小的過(guò)程，當(dāng)增加驅(qū)替流速大于1mL/min，并隨著流速的增大孔隙結(jié)構(gòu)變化幅度增大，小孔喉的占比表現(xiàn)為持續(xù)減少，大孔喉的占比則持續(xù)增加。對(duì)比驅(qū)替過(guò)程中的孔喉分布曲線發(fā)現(xiàn)，曲線雙峰峰型不斷變集中，并且驅(qū)替結(jié)束后較驅(qū)替前較大的孔喉半徑變得更大而較小的孔喉半徑變得更小，有著朝兩極發(fā)展的趨勢(shì)?？缀矸植嫉姆蔷|(zhì)性增強(qiáng)（圖1）。

圖1 儲(chǔ)層巖樣不同階段孔喉分布圖

3 核磁共振成像（MRI）結(jié)果分析

核磁共振T2反映的是巖樣內(nèi)部所有含有氫信號(hào)的總體情況，而核磁共振成像（MRI）能夠直觀形象地反映出巖樣某個(gè)切片厚度范圍內(nèi)的流體分布情況，又因?yàn)閹r樣中的流體的多少往往取決孔隙和喉道的數(shù)量和大小，因此通過(guò)核磁共振成像（MRI）可以間接反映巖樣內(nèi)孔喉的分布和非均質(zhì)性。MRI成像圖中顏色明暗代表的是氫信號(hào)的強(qiáng)與弱，色彩越亮巖樣內(nèi)氫信號(hào)越強(qiáng)，反之異然。本次核磁共振MRI選取巖樣縱剖面，對(duì)不同流速階段的巖樣核磁共振成像。通過(guò)對(duì)水信號(hào)的強(qiáng)弱判斷，對(duì)巖樣內(nèi)孔喉結(jié)構(gòu)變化及其分布有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)。巖樣MRI如圖2所示，左側(cè)為巖樣注入端，右側(cè)為巖樣出液端。

圖2 儲(chǔ)層巖樣不同驅(qū)替階段核磁成像（a-驅(qū)替前；b-驅(qū)替100PV；c-驅(qū)替280PV；d-.驅(qū)替460PV；e-驅(qū)替600PV；f-驅(qū)替1 000PV）

巖樣累計(jì)驅(qū)替至100PV可以發(fā)現(xiàn)強(qiáng)信號(hào)色域明顯減少，說(shuō)明通過(guò)該區(qū)域的流體減少，可能是孔喉半徑減小以及連通性變差造成的。累計(jì)驅(qū)替體積達(dá)280PV時(shí)發(fā)現(xiàn)較前一階段，強(qiáng)信號(hào)色彩區(qū)域進(jìn)一步減少，孔喉的連通性進(jìn)一步變差。增加驅(qū)替流速累計(jì)驅(qū)替達(dá)460PV時(shí)，可以清晰地觀察到強(qiáng)信號(hào)彩色呈條帶狀橫向展布，表明較上一驅(qū)替階段孔喉的連通性有比較明顯的改善。累計(jì)驅(qū)替至1 000PV，可以清晰觀察到色彩信號(hào)強(qiáng)度要高于之前的任意一個(gè)驅(qū)替階段，并且強(qiáng)信號(hào)色彩連續(xù)，孔喉連通性變好，同時(shí)亦可以清晰地觀察到靠近巖心注入端的這一側(cè)信號(hào)更為強(qiáng)烈，這說(shuō)明儲(chǔ)層巖樣高倍油驅(qū)后，越靠近注入端一側(cè)孔喉半徑越大，即大孔隙、粗喉道的數(shù)量越多。

與核磁T2實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，加之驅(qū)替過(guò)程中出液端有砂粒被驅(qū)出，證明了油驅(qū)微粒運(yùn)移現(xiàn)象的存在。因此，究其原因，可能是在驅(qū)替初期，由于驅(qū)替速度較小，驅(qū)動(dòng)力較弱，所攜帶的微粒分散運(yùn)移距離短，其沉降或堵塞造成孔喉半徑的減小甚至堵塞，但是隨著流速的增加，驅(qū)動(dòng)力的增強(qiáng)使得越來(lái)越多的微粒從骨架顆粒剝離隨流體流動(dòng)運(yùn)移，這些微粒會(huì)優(yōu)先以形成的大孔隙、粗喉道為主要的運(yùn)移通道，且這些微粒無(wú)法對(duì)大孔、粗喉進(jìn)行封堵從而被帶出巖樣，這使得對(duì)應(yīng)的孔喉半徑越變?cè)酱?，但仍有部分微粒由于其啟?dòng)位置等因素導(dǎo)致未被帶出巖樣就近滯留沉降，降低了孔喉半徑甚至堵塞孔喉，因此導(dǎo)致了大孔、粗喉的孔喉半徑越來(lái)越大而小孔、細(xì)喉的孔喉半徑越來(lái)越小，非均質(zhì)性增加。

4 結(jié)論

核磁T2譜及成像結(jié)果表明：儲(chǔ)層初始孔喉分布均相對(duì)以大孔、粗喉占優(yōu)，整個(gè)油驅(qū)過(guò)程，大孔、粗喉占比及其對(duì)應(yīng)的孔喉半徑呈先緩慢下降后明顯上升的趨勢(shì)，且油驅(qū)后占比及其對(duì)應(yīng)的孔喉半徑＞油驅(qū)前；小孔、細(xì)喉的占比及其對(duì)應(yīng)的孔喉半徑與大孔、粗喉的變化特征相反；儲(chǔ)層油驅(qū)后總體的孔喉半徑中值增大，孔喉的連通性變好。