多孔介质润湿性核磁有啥招？

2022-04-15 10:41:56 苏州纽迈分析仪器股份有限公司

什么是润湿性？

润湿性是指混相流体中某一种流体在固体表面扩展或粘附的趋势，是岩石和流体间相互作用的重要特性。

润湿性对于油气藏储层重要吗？

储层的润湿性是储层最基本的物性特征之一。对于油气储集层而言，润湿性是油藏条件原油和水与储层岩石间的相互作用，反映水或者原油与岩石表面的亲和展布能力。在油藏储层中，润湿性是油气储集系统中流体分布、储存和流动性质的重要影响因素，是确定油藏采收率的核心问题，直接影响岩石的毛管压力曲线特征、相对渗透率、电性质和残余油饱和度；在使用增强采油技术后，润湿性还会对注入表面活性剂的工作效率产生明显影响，决定原油的最终采收率。

常用的评价方法包括接触角测定法、离心机法(USBM法）和自吸法(Amott法）3种。接触角测定法是最直接的润湿性评价方法，该方法对样品要求较高，需要结合光学摄像等辅助技术来进行测定，但其无法准确测量表面粗糙且含有不同类型黏土的地下油气藏储层岩石的润湿性特征。Amott与USBM法均是在岩心尺度上进行的，能够较好地评价储层岩石的润湿性。但Amott法在自发渗吸水驱油及油驱水时的实验周期较长，在低渗岩石测试时间常超过30d, 如果实验时间太短，将会导致岩石自吸过程未能充分完成，结果可能有较大偏差。USBM法有相对较高的实验效率，但在高速离心过程中可能改变岩心原始微观孔隙结构特征而影响其测试结果。

核磁共振是如何测定多孔介质润湿性？

有科学家将致密油藏物理模拟实验方法和核磁共振技术相结合，提出了致密油藏混合润湿性测试新方法 [1]。

图1 混合润湿性测试原理

在致密油岩心的核磁共振T2图谱中，左边表示的束缚流体中既有油，也有水，表明在致密岩心小孔道中和较大孔道壁表面既有油湿，也有水湿，为混合润湿。岩心如表现为弱亲油，即表明岩心中亲油部分大于亲水部分；反之如表现为弱亲水，则表明岩心中亲水部分大于亲油部分。

定义混合润湿指数为：

IMwo=(SWS-SOS)/(SWS+SOS)..............................(1)

注：IMwo数值会在1和-1之间，SWS为岩心饱和水的核磁结果，SOS为岩心饱和油的核磁结果。

强亲油（IMwo越接近-1）

弱亲水

亲水（IMwo越接近1）

图2 不同润湿性岩心的核磁共振图谱

当 SOS=0时，表明岩石中所有孔喉没有亲油，全部亲水，此时混合润湿指数IMwo =1，为强亲水；

当 SWS=0时，表明岩石中所有孔喉没有亲水全部亲油，此时混合润湿指数 IMwo =-1，表示为强亲油；

当 SOS= SWS时，表明岩石中亲油部分与亲水部分相等，此时混合润湿指数 IMwo =0．为中性润湿。

据小道消息，《SY/T 5777-1995岩石可溶有机物和原油的核磁共振氢谱与碳谱分析方法》的替代标准由中国石油勘探开发研究院提高采收率研究中心（中科院渗流流体力学研究所）、中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司中海油实验中心、中国石油化工股份有限公司西北油田分公司、中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院、中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司实验检测研究院等多单位联合起草中，标准可能会涉及本研究方法。

煤样在自渗吸过程的分层水分含量变化也可以体现煤的润湿性差异 [2] 。当煤的水湿性较强时，往往表现出较高的自渗吸效率。借助空间频率编码技术，对煤样渗吸过程进行实时测试，获得样品不同层位的水饱和度随时间变化（图3），进而分析煤的润湿性差异，这是当前较为先进的煤内部润湿性精准评价方法。

图3 煤自渗吸过程核磁测不同位置含水率随时间变化

二维核磁共振测定润湿性的进展及探索

近年来，关于利用二维核磁共振技术分析非常规储层岩石润湿性的研究越来越多。通过二维核磁共振可以分析孔隙流体与基质表面的界面动力学：在 T₁-T₂谱中，润湿相流体具有更弱的运动性，拥有更高的T_1/T₂值。

图4 油湿性岩心的二维核磁共振 T₁-T₂谱

传统方法存在耗时长、偏差大等问题，而核磁共振是少有的煤、岩石等多孔介质内部润湿性测试方法，尤其是通过最新的空间频率编码技术，可以分析内部不同层位的水饱和过程，精准评价润湿性差异。核磁共振在研究液-固耦合作用方面具有广泛的应用前景，借助低场核磁共振方法的润湿性分析可以应用于致密油藏有效开发润湿性评价、水力压裂过程的水基压裂液优选、润湿性抑尘剂降尘效果评价、煤浮选回收率提高等方面[3]。