【学术】应用NMR技术研究致密砂岩在表面活性剂吸附动态过程中的油水迁移成像

作为非常规石油资源，致密油已成为继页岩气之后全球非常规油气勘探开发的新热点。与常规储层相比，致密油储层通常具有孔隙尺度小、渗透率低和能量不足等特点。通常孔隙尺度越小，毛管力越大，越容易形成自发渗析，表面活性剂可以加速这种渗析作用。但岩心样品中的含量油非常少，在渗析过程中精确记录油的质量变化非常困难。NMR T2谱被用于描述动态渗析过程中油水在孔隙和吼道中的运移过程。在自发渗析前后还可以利用核磁共振图像比较油在岩心样品中的分布和含油饱和度变化。

下面小编就结合中国石油大学（华东）孙永鹏，戴彩丽老师等在SPE上发表的论文为大家讲解“应用NMR结合显微镜研究致密砂岩在表面活性剂吸附动态过程中的油水迁移成像”的相关试验研究进展。

01

实验材料

实验岩心采用侏罗纪的露头岩心，岩心样品参数如下：

实验用模拟油，利用原油和煤油的混合油（比例1:4），在80℃时模拟油的粘度为1.59mpa.s。地层水总矿化度为29790mg/L。表活剂采用的十二烷基苯磺酸钠（ASB）。

02

实验方法和设备

为定量表征油水在孔隙中的运移特征采用苏州纽迈分析股份有限公司的核磁共振分析仪（型号MacroMR12-150H-I）。实验流程如下：

实验方法：

（1）首先将岩心切割成设计长度，在轴向造缝。

（2）打开NMR在线驱替系统，温度维持在80℃，30min后测试基底信号。

（3）在80℃条件下饱和油，并记录饱和油后的T2谱和核磁共振图像。

（4）表活剂动态渗析，一定速度注入表活剂溶液，注入过程中记录T2谱和核磁共振图像。

（5）当岩心中没有油产出或T2谱不发生变化时停止实验。

03

实验结果

（1）动态渗析过程中典型的T2谱变化特征

通过上图可知，在渗析过程中，T2谱的峰面积逐渐减小小，这表明岩心中的油含量逐渐减少。

（2）油和水在孔隙介质和基质表面中的运移特征

由图可知，小孔隙中的油逐渐减少，这是因为小孔隙比大孔隙中的毛管力大，导致初始阶段表面活性剂溶液容易进入小孔隙和吼道中。

由图可知，水逐渐渗析进入小孔隙和吼道，小孔隙的油逐渐在大孔隙中聚集。根据哈根泊肃叶定律，最终非润湿相的油从大孔隙中逐渐被驱替出来。

（3）裂缝表面的油膜变化

由图可知，在动态渗析过程中，油膜逐渐形成。注入表面活性剂过程中，油膜逐渐移动并且变薄。

（4）利用核磁共振T2谱可计算渗析过程中的驱油效率

由图可知，动态渗析过程中，存在一个最优的流动速度下，在该速度下驱替出来的油最多。三种驱替速度相比0.2ml/min的速度驱替出的油最多。

由图11可知，在40min内，裂缝越大，原油采收率越高；由图12可知，致密砂岩中渗透率越大，原油采收率越高。

（5）核磁共振图像变化

由表2可知，实验过程中岩心中油逐渐减少。L4样品中裂缝观察较为明显，这是因为裂缝较宽，为747.5um。渗析结束后，裂缝被油的信号掩盖，这是因为油从基质中被驱替出来。

试验结论

（1）在动态渗析过程中，核磁共振T2谱可以成功描述油水在各种大小孔隙中的运移。通过T2谱可以确认一些典型的现象，例如：水渗析进入小孔隙，油被驱替进入大孔隙，裂缝表面形成油膜。

（2）通过核磁共振T2谱的峰面积可计算多孔介质的驱油效率。动态渗析过程中，存在一个最优的流动速度下，在该速度下驱替出来的油最多。三种驱替速度相比0.2ml/min的速度驱替出的油最多。裂缝越大，原油采收率越高。致密砂岩中渗透率越大，原油采收率越高。

（3）可以利用核磁共振图像描述多孔介质中含有饱和度和分布的变化。实验过程中油的信号逐渐减少。可以分辨大的裂缝，动态渗析后油膜填充裂缝。

中国石油大学（华东）孙永鹏和戴彩丽老师等在SPE上发表的此篇论文是石油行业应用核磁共振技术做动态渗析实验的第一篇文章。小编不仅要为中国石油大学及中国地质大学的各位老师点赞，希望纽迈产品能更好地服务大家，为大家的科研提供更多的帮助。

纽迈专注于“低场核磁共振”技术及应用推广、具备强大的研发能力、完备的生产、服务和成熟的运营管理体系。公司自主开发多款核磁共振分析仪器并已获得多项国家奖项和资质认证，产品广泛应用于农业食品、能源勘探、高分子材料、纺织工业、生命科学等行业领域，获得业界一致认可。  

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