二元复合驱孔隙动用规律核磁共振实验研究

郭志强

(中国石油 长城钻探工程有限公司，辽宁 盘锦 124010)



二元复合驱孔隙动用规律核磁共振实验研究

郭志强

(中国石油 长城钻探工程有限公司，辽宁 盘锦 124010)

利用取自大庆油田高台子区块的中-高孔、中渗储层岩心，通过核磁共振定量分析岩心聚合物、表面活性剂(SP)二元复合驱后大、中、小孔隙的采出程度、剩余油饱和度等。结果表明，水驱后二元复合驱主要动用中、小孔隙剩余油，其中中等孔隙驱油效率提高最大；二元驱后剩余油主要分布在中等孔隙中，中等孔隙是剩余油挖潜的重点方向；对于高台子储层，适当提高二元体系聚合物浓度可以提高孔隙驱油效率，提高采收率。

孔隙动用规律；二元复合驱；核磁共振；剩余油；提高采收率；大庆油田

郭志强.二元复合驱孔隙动用规律核磁共振实验研究[J].西安石油大学学报(自然科学版)，2016，31(5):64-67,72.

GUO Zhiqiang.Experimental study of active pore distribution law in binary compound flooding by using NMR[J].Journal of Xi'an Shiyou University (Natural Science Edition),2016,31(5):64-67,72.

引　言

聚合物/表面活性剂(SP)二元驱是近年来发展起来的三次采油技术，是一种可以充分利用表面活性剂降低界面张力、利用聚合物扩大波及体积从而提高原油采收率的三次采油方法。20世纪60年代，国外对二元驱进行了大量的室内实验和矿场试验研究；在20世纪80年代，国内的胜利、新疆和大庆油田也相继开展了相关的研究[1-5]。目前，针对二元驱提高采收率方面的研究较多，而二元驱微观孔隙动用规律尚不明确。本文针对取自大庆高台子油田中-高孔、中渗储层岩心，通过核磁共振技术定量分析岩心二元复合驱后原油采出程度、剩余油饱和度等，研究储层二元复合驱机理，明确二元复合驱孔隙动用规律。

1　实验材料

共选取了3块大庆高台子油田有代表性储层的岩心进行二元复合驱油核磁共振实验。3块岩心气测渗透率与孔隙度等参数见表1。实验用油为依据实际储层原油性质配制的去氢煤油，其黏度等物理参数与实际原油一致，45 ℃黏度为9.6 mPa·s，实验用模拟地层水依据油水黏度比及实际储层地层水化学物质组成配制。由于去氢煤油不含氢元素，故核磁共振检测时油相不产生核磁信号。

表1　实验岩心物性Tab.1　Physical properties of the cores used in the experiment

2　实验步骤

(1)岩心标号、洗油、烘干。气测孔隙度、气测渗透率。

(2)抽真空加压饱和模拟地层水，利用湿质量与干质量差计算孔隙度(水测孔隙度)。

(3)饱和水状态下的核磁共振T2谱测量。

(4)将岩心装入驱替流程，依据岩心物性等选取驱替速度为2 m/d，用去氢模拟油驱替饱和水的岩心，建立岩心饱和油束缚水状态，驱替倍数约为10倍，计量驱出水量，称岩心的质量。

(5)岩心饱和油束缚水状态下的核磁共振T2谱测量。

(6)依据岩心物性等选取驱替速度为2 m/d，对饱和油束缚水状态岩心进行水驱油至没有油产出时为止(驱替量5～10倍)，计量驱出油量，称岩心质量。

(7)岩心水驱油后的核磁共振T2谱测量。

(8)依据岩心物性等选取驱替速度为2 m/d，对3组实验水驱后岩心分别进行①低浓二元驱(普通中分聚合物1 500 mg/L+无碱表活剂0.3%)；②中浓二元驱(普通中分聚合物2 000 mg/L+无碱表活剂0.3%)；③高浓二元驱(普通中分聚合物2 500 mg/L+无碱表活剂0.3%)的二元复合驱实验，均驱替3 PV。

(9)岩心二元驱油后的核磁共振T2谱测量。

(10)比较3块样品水驱油后、二元复合驱后的T2谱，进行实验数据处理及分析。

3　实验结果及分析

3.1核磁共振实验分析原理

岩心核磁共振信号大小反映岩心内流体含量多少，核磁共振T2弛豫时间反映孔隙大小，T2弛豫时间与孔隙半径之间具有正相关关系，T2弛豫时间越长，孔隙半径越大。对于砂岩而言，大量的理论及实验研究结果[6-11]表明：水相T2弛豫时间10 ms可作为黏土微孔与粒间孔隙的界限值，当水在孔隙中T2弛豫时间小于10 ms时，水很难流动，对应的孔隙为黏土微孔；当T2弛豫时间大于10 ms时，水相对容易流动，对应的孔隙为粒间孔隙。因此，定义当T2弛豫时间小于10 ms时为小孔隙，T2弛豫时间介于10～100 ms时的孔隙为中等孔隙，当T2弛豫时间大于100 ms时的孔隙为大孔隙。利用核磁共振技术，不仅能够给出岩心总孔隙内的含油量，而且能够定量分析出不同孔隙区间内各自的含油量。因此，通过驱替前后T2谱计算可求得各孔隙区间饱和油束缚水状态、水驱、二元驱后的含油量及油相在岩心孔隙中的分布，计算出采出程度。

3.2驱替效果分析

对3组实验岩心饱和油后分析各孔隙区间核磁共振信号大小，得到表2含油饱和度结果。可以看出饱和油束缚水状态下，3块岩心总孔隙区间内的含油饱和度分别为59.63%，65.34%，61.36%，岩心总含油饱和度差别不大。通过核磁共振分析，3块样品油主要赋存于T2弛豫时间为10～100 ms的中等孔隙和100 ms以上的大孔隙，共计占总含油的88%以上，T2弛豫时间<10 ms孔隙区间内的含油量相对较少，仅在12%以内。

表2　含油饱和度核磁共振分析结果Tab.2　NMR analysis results of oil saturation

对3组实验水驱、二元驱后核磁共振分析，得到不同孔隙区间的水驱、二元驱后绝对采出程度，见表3。可以看出：水驱油后，3块样品总孔隙区间内的水驱采出程度分别为30.64%，31.51%和29.51%，采出程度差别不大。二元复合驱后，相对于水驱采出程度提高10.05%以上，高浓二元驱采出程度提高最多为15.05%，比低浓二元驱高出5.00%。说明对于高台子储层，在一定范围内二元体系的聚合物浓度越高，驱油效果越好。

表3　不同孔隙区间的水驱、二元驱后绝对采出程度Tab.3　Absolute reserves recovery percent of different pore size ranges in water flooding and binary compound flooding

3.3水驱、二元驱后孔隙动用规律分析

结合水驱后、二元驱后各孔隙区间绝对采出程度(表3)和3种方案不同状态下T2谱(图1—图3)分析得出水驱后孔隙动用规律：3块岩样规律相似，即驰豫时间小于10 ms的小孔隙内相对采出程度即驱油效率较低，为14.02%～19.52%；10～100 ms中等孔隙内的驱油效率中等，为42.32%～48.25%；大于100 ms大孔隙内的驱油效率最高，为62.56%～78.37%。水驱采收率主要贡献为大、中孔隙，小孔隙最低。由于3块岩样初始饱和油主要分布在10～100 ms中等孔隙和大于100 ms大孔隙内，因此水驱油剩余油也就主要分布在这些大、中孔隙内。

图1　低浓二元驱方案不同状态下T2谱比较Fig.1　Comparison of T2 spectra of low concentration binary compound flooding in different states

图2　中浓二元驱方案不同状态下T2谱比较Fig.2　Comparison of T2 spectra of medium concentration binary compound flooding in different states

图3　高浓二元驱方案不同状态下T2谱比较Fig.3　Comparison of T2 spectra of high concentration binary component flooding

3种方案的二元复合驱后驱油效率为大孔隙>中孔隙>小孔隙，平均值分别为74.34%、67.97%和36.05%，这是因为水驱后大孔隙的驱油效率已达到70%以上，虽然二元驱后大孔隙剩余油动用程度提高不大，但驱油效率仍最高。小孔隙驱油效率最低，但由于原始含油饱和度相对较少，平均仅为6.42%，所以二元驱后剩余油仍然主要赋存于中等孔隙中。

二元驱之后，水驱剩余油被进一步采出，中等孔隙中的油二元驱驱替效果最好，平均有22.77%被采出；而对于大、小孔隙，由于体系中表活剂降低了大、小孔隙中的油、水界面张力，使得水、二元体系更容易进入，所以在二元的作用下均得到较好动用，尤其是小孔隙，提高幅度平均达到19.51%，而大孔喉也有平均8.48%的提高，说明二元体系同时对大、中、小孔喉中的残余油都起到了较好的驱扫作用。

对比低浓二元驱、中浓二元驱、高浓二元驱采出程度(表3)可以看出：提高二元体系的聚合物浓度，中等孔隙、小孔隙驱油效率都大幅度提高，而大孔隙驱油效率基本相当，说明提高二元复合驱聚合物浓度主要驱替中、小孔隙剩余油，这主要是因为提高聚合物浓度，在微观上形成封堵作用，扩大中、小孔喉波及体积，更多的水、化学剂进入到中、小孔隙，驱替出更多的剩余油。

综上分析，对于中-高孔、中渗的高台子储层，水驱后二元复合驱主要动用中、小孔隙剩余油，其中中等孔隙驱油效率提高最大。对比3种方案，对于大庆高台子油田储层，适当提高二元体系聚合物浓度可以提高孔隙驱油效率，提高采收率。

4　结　论

(1)水驱采收率主要贡献为大、中孔隙，小孔隙最低。由于大、中等孔隙原始含油较多，水驱后剩余油仍主要分布在大、中孔隙内。

(2)二元驱后各孔隙区间的驱油效率为大孔隙最高，小孔隙最低。

(3)对于中-高孔、中渗的高台子储层，水驱后二元复合驱主要动用中、小孔隙剩余油，其中中等孔隙驱油效率提高最大，由于中等孔隙原始含油较多，二元驱后剩余油仍主要分布在中等孔隙内。

(4)对于高台子储层，适当提高二元体系聚合物浓度可以提高孔隙驱油效率，提高采收率。

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责任编辑：贺元旦

Experimental Study of Active Pore Distribution Law in Binary Compound Flooding by Using NMR

GUO Zhiqiang

(The Great Wall Drilling Engineering Co.,Ltd.,CNPC,Panjin 124010,Liaoning,China)

Using the cores with medium-high porosity and medium permeability from Gaotaizi block of Daqing Oilfield,the recovery degree and residual oil saturation of large,medium and small pores in the cores after binary compound flooding are quantitatively studied by means of nuclear magnetic resonance analysis technology,and the results show that:In binary compound flooding,the residual oil in medium and small pores is mainly driven out,and the oil displacement efficiency of the medium pores is the greatest.Residual oil mainly distribute in the medium pores after binary compound flooding,so the medium pores are the key to tapping remaining oil.For Gaotaizi reservoir,properly increasing the polymer concentration of binary compound flooding system can improve the pore oil displacement efficiency and the recovery ratio of the reservoir.

pore utilization law；binary compound flooding；nuclear magnetic resonance；remaining oil；enhanced oil recovery;Daqing Oilfield

2016-06-30

郭志强(1973-)，男，工程师，从事分析化验、提高采收率技术研究。E-mail：389628112@QQ.com

10.3969/j.issn.1673-064X.2016.05.010

TE357.46

1673-064X(2016)05-0064-04

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