特低渗油藏水驱剩余可动油分布特征实验研究

周尚文，郭和坤，薛华庆

(1.中石油勘探开发研究院 廊坊分院，河北 廊坊 065007； 2.中石油 非常规油气重点实验室，河北 廊坊 065007； 3.国家能源页岩气研发(实验)中心，河北 廊坊 065007)

特低渗油藏水驱剩余可动油分布特征实验研究

周尚文1,2,3，郭和坤1，薛华庆1,2,3

(1.中石油勘探开发研究院 廊坊分院，河北 廊坊 065007； 2.中石油 非常规油气重点实验室，河北 廊坊 065007； 3.国家能源页岩气研发(实验)中心，河北 廊坊 065007)

为了深入研究特低渗油藏水驱剩余可动油特征，结合核磁共振、常规压汞、油驱水和水驱油等实验技术对特低渗储层岩心进行了剩余可动油实验。结果表明，其T2截止值平均为34 ms，剩余油饱和度平均61.0%，可动油饱和度平均为61.72%，驱油效率平均为38.82%，剩余可动油平均为22.9%，剩余可动油较多。结合压汞实验结果，利用多元回归的方法建立了核磁共振T2谱与压汞孔隙分布的转换关系，分析了剩余可动油的微观分布特征。分析结果表明，剩余可动油主要分布在2.2～10.0 μm的大孔隙中，剩余油中还有37.54%可以采出，特低渗透油藏水驱后还有较大的挖掘潜力。

特低渗油藏；剩余可动油；分布特征；核磁共振；压汞

水驱后剩余油中的可动油是油藏下一步调整挖潜的对象，剩余可动油百分数是评价油藏水驱后开发潜力的重要参数之一[1]。通过资料调研发现，核磁共振的应用研究都集中在剩余油方面，而对于剩余可动油的研究很少[2-4]。为了深入研究特低渗油藏剩余可动油百分数大小及分布情况，本文结合核磁共振技术、常规压汞技术、油驱水和水驱油实验对岩心剩余可动油进行研究，得到了特低渗岩心剩余可动油百分数，建立了核磁共振T2谱与压汞孔隙分布的转换关系，分析了剩余可动油的微观分布特征，为制定剩余油挖潜措施提供理论指导。

1 实验原理

在对岩心进行核磁共振测试时，较多采用的是T2测量法。在快扩散条件下，孔隙中流体的表观弛豫时间T2a可近似表示为[5-7]

(1)

式(1)中T2b为流体固有的弛豫时间，ms；ρ2为流体所处孔隙的表面弛豫率，μm/ms；S/V为流体所处孔隙的表面积与体积之比，与孔径大小成反比，S/V=FS/r，FS为孔隙形状因子，r为孔隙半径，μm。对于固有弛豫时间较长的流体，如水、轻质油，1/T2b≪ρS/V，那么

(2)

对于一块岩样，弛豫率ρ2、孔隙形状因子FS可近似看作常数，因此，由式(2)可知，T2谱能够反映岩石孔隙半径的分布情况，较大孔隙对应的T2弛豫时间较长，较小孔隙对应的T2弛豫时间较短。当孔隙半径减小时，渗流阻力会增大，当孔隙半径减小到一定程度时，孔隙中的流体受到较大渗流阻力，难以流动。在T2谱上，该孔隙半径对应的T2弛豫时间界限称为可动流体T2截止值，该值将赋存在岩石孔隙中的流体分为可动流体和束缚流体。

基于可动流体的油层物理含义，依据T2截止值，把油藏水驱后的剩余油分为可动部分和不可动部分，定义剩余油的可动部分为剩余可动油，剩余可动油百分数是指水驱后剩余油中的可动油量占岩样饱和油状态总含油量的百分数[1]。

从图1中能直观地看出剩余可动油的含义，并且通过饱和油状态和水驱后剩余油状态的T2累积分布可以计算得到：剩余可动油百分数=可动油饱和度-驱油效率。

图1 油相累积分布图

在岩石孔隙中流体的横向弛豫时间T2和孔隙比表面有关。而比表面与孔隙空间大小及形状有关。一般将岩石孔隙简化成球状孔隙和柱状管道，而实际地层中孔隙结构很复杂。通过对大量实验结果的分析研究发现，T2分布与孔径之间不是线性关系，而是幂函数关系[8-9]，即

(3)

其中：C、n为常数；rc为孔隙半径，μm。

通过压汞实验可以得到毛管力和孔隙半径的关系式

(4)

式中：pc为毛管压力，MPa；rc为毛管半径，μm。

所以，通过绘制核磁T2分布和压汞孔喉分布的累积分布曲线，利用多元回归的方法对其进行拟合，即可以获得参数C和n，从而把油相的T2谱转换成油相在孔隙中的频率分布，进而得到剩余可动油的微观分布特征。

2 实验结果及分析

选取20块特低渗油藏岩心进行剩余可动油实验，把同一块岩心分为两部分，一部分进行核磁共振测试，另一部分岩心进行常规压汞测试。20块特低渗岩心孔隙度7.10%～10.83% ，平均8.75%；渗透率为(0.22～12.29)×10-3μm2，平均5.10×10-3μm2。

2.1 核磁共振测试

核磁共振测试具体步骤如下：

(1)岩心经洗油、烘干后，称干重，测量长度、直径；测试岩心的气测孔隙度和克氏渗透率，将岩样抽真空、饱和地层水后，称湿重。

(2)测试岩心饱和地层水状态的T2谱，主要测试参数为：回波时间300 μs，等待时间3 000 ms，回波个数1 024，扫描次数64，增益50。

(3)把岩心放入离心杯中，保证岩心浸没在合成油中(合成油无信号)，配平重量后进行油驱水离心实验，离心力为2.27 MPa，离心后建立岩心饱和油状态，并测试此状态下岩心的核磁共振T2谱。测试参数与步骤(2)中的相同。

(4)对饱和油状态岩心进行水驱油离心实验，离心力为0.1 MPa，离心后建立岩心的剩余油状态，并测试此状态下岩心的核磁共振T2谱。测试参数与步骤(2)中的相同。

实验测得岩心饱和水状态、饱和油状态、剩余油状态的T2谱如图2所示。通过饱和水状态T2谱和饱和油状态T2谱相减可以得到饱和油状态的油相T2谱，通过饱和水状态T2谱和剩余油状态T2谱相减可以得到剩余油状态的油相T2谱，这样能直观地观察到油相在孔隙中的分布情况，如图3所示。

图2 岩心3种状态下的核磁T2谱

图3 岩心饱和油状态和剩余油状态油相分布

结合20块岩心3种状态下的核磁共振T2谱，得到其T2截止值平均为34 ms，剩余油饱和度平均值61.00%，可动油饱和度平均为61.72%，驱油效率平均为38.82%，不可动油饱和度平均为38.28%，剩余可动油百分数平均为22.90%。对于特低渗储层岩心，其水驱驱油效率较低，剩余油中还有37.54%可以采出，说明该特低渗油藏水驱开发后还有较大的开发潜力。

2.2 T2分布转换成孔隙分布

常规压汞测试得到的岩样孔隙分布和储层岩石的T2分布均可以反映储层孔隙结构特征，二者之间可以相互转化。一般岩样的压汞测试是在一定进汞压力下进行的，其进汞饱和度达不到100%，汞不能进入小于最大进汞压力对应的孔喉半径区间的孔隙。而利用核磁共振技术获得的T2谱反映的是岩样所有孔隙空间的分布。因此，本文对2种方法进行转化时，只用T2谱幅度累积百分数大于未进汞饱和度的那部分T2谱与压汞获得的孔喉半径分布进行对比，保证了与较大孔喉有很好对应。如图4(a)、图4(b)所示，选取具有代表性的7号岩心， 通过绘制其核磁T2分布和压汞孔隙分布的累积分布曲线，基于方程(3)， 利用多元回归的方法对其进行拟合，得到转换系数C=61.15，幂率n=0.66，拟合效果较好。即可建立横向弛豫时间T2和孔隙半径rc的转换关系

图4 7#岩心核磁T2累积分布和压汞孔隙累积分布实验曲线

(5)

通过此关系式，即可以把核磁共振T2分布转换成油相在孔隙中的分布。

2.3 剩余可动油分布

应用横向弛豫时间T2和孔隙半径rc的关系式，把实验测得的核磁共振油相T2谱转换成剩余可动油在孔隙中的分布如图5所示。从表1中可以看出特低渗透油藏水驱后剩余可动油的微观分布特征，剩余可动油主要分布在2.2～10.0μm的孔隙中，说明大孔隙中还存在较多的剩余可动油可以进一步开发。因实际油藏水驱过程的纵向波及系数远小于水驱油实验的纵向波及系数，故实际油藏的水驱体积波及系数会更小，可动油的动用程度会更差，说明特低渗透油藏水驱后还有较大的挖掘潜力，可以采取相应的措施进行剩余油的挖潜，以提高采收率[10-13]。

图5 剩余可动油累积分布

表1 油相在不同孔隙半径中的分布情况

3 结 论

(1)对于20个特低渗储层岩心，其可动油饱和度平均61.72%，水驱后剩余油饱和度平均61.00%，驱油效率平均38.82%，剩余可动油百分数平均为22.9%，剩余油中还有37.54%可以采出，说明该特低渗油藏水驱开发后还有较大的挖掘潜力。

(2)特低渗储层岩心的核磁共振T2分布与由毛管压力曲线得到的孔喉分布具有很好的相关性，通过多元回归拟合后可以建立横向弛豫时间T2和孔隙半径rc的转换关系，得到油相在孔隙中的微观分布特征。

(3)特低渗储层岩心的剩余可动油主要分布在2.2～10.0μm的孔隙中，大孔隙中还赋存较多的剩余可动油，有较大的开发潜力。

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责任编辑：贺元旦

2014-12-20

“十二五”国家重大科技攻关项目“页岩气勘探开发关键技术”(编号：2011ZX05018)

周尚文(1987-)，男，硕士，主要从事核磁共振技术在油气田开发中的应用研究。E-mail：skywindcool@126.com

1673-064X(2015)02-0065-04

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