2022-07-15 20:05:41, 纽迈分析 苏州纽迈分析仪器股份有限公司
油气资源是我国能源的重要组成部分,国家能源局、科学技术部日前印发的《“十四五”能源领域科技创新规划》指出,绿色高效油气开发利用主要聚焦增强油气安全保障能力,特别强调了增强油气供应能力,提高发展水平,在技术方面开展化学驱油、纳米驱油、CO2驱油、精细化勘探、智能化注采等相关核心技术,提升低渗老油田、高含水油田、深层油气、常规油气以及其他非常规油气的采收率和储量动用率。
通过模拟不同地层条件进行驱替实验研究油水在地层中的渗流规律,可为油气勘探与开发提供科学指导。
低场核磁共振作为一种高新技术,在驱替实验油水可视化研究领域发展成熟,助力国家能源安全保障。
ONE
什么是多孔介质、什么是渗流?
多孔介质是由固体骨架和相互连通的孔隙、裂缝或各种类型毛细管所共同组成的材料,作为油气储集层的岩石就是一种典型的多孔介质。
流体可以在多孔介质中储集,也可以在其中流动,流体通过多孔介质的流动称为渗流。
TWO
渗流力学对于油气藏储层的研究重要吗?
渗流力学是研究流体在多孔介质的运动规律及其应用的科学。渗流力学对油气藏储层的研究内容包括了油气储层物性、流体的物理化学性质、油气水等在地下储层中的流动规律等。
油气渗流理论研究由来已久,现阶段的研究特点和发展趋势为:物理化学渗流的研究、裂缝双重介质和油气水三重介质中渗流规律的研究、地层非均质对渗流影响的研究。
油气渗流理论的日趋完善对油气藏储层机理研究具有重要意义[1]。
THREE
传统油气藏储层研究方法有哪些?
常用的测井和录井评价方法包括各类射线测井法、声波测井法、气测录井法等。
常用的开发实验类储层物性评价方法包括离线驱替法、等温吸附解析法、压汞法、x射线法、电子显微镜法等。
这些方法存在一定的局限性或者面临暂时无法攻克的技术难题。
核磁对比传统方法,作为新晋的油气藏储层研究方法,在室内实验室研究测试方面发展成熟,具有快速、无损、在线、准确、绿色等优势。
FOUR
低场核磁共振进行驱替实验油水可视化研究应用
核磁对氢信号优秀的捕捉能力,在油气藏储层研究中发挥了巨大的作用。
搭配多场耦合配件,可以模拟地层真实高温高压环境,岩心不同尺寸孔隙中的油水信号在核磁T2 谱中对应的弛豫时间不同,随着驱替实验的进行,核磁T2 谱随着岩心内部油水相态的变化而发生变化,可以定量研究地层的油气开采过程。同时基于核磁成像功能,可对整个驱替过程的各个阶段进行成像[2],实现驱替过程中油水迁移的可视化[3]。
页岩二氧化碳混相驱油提高采收率 [4]
低场核磁混相驱替实验现象:
该研究表明页岩的 T2 分布可分为固定油和游离油,界限为3ms。
砂岩游离油峰(100ms)的T2 大于页岩(11ms),说明砂岩的平均孔径大于页岩。
从0h的 T2 谱分布曲线可以得到固定油占比,页岩的固定油孔隙度低于游离油孔隙度。
页岩中二氧化碳混相驱过程可分为三个阶段:
包裹体中的油被二氧化碳置换
有机质-粘土中的游离油被二氧化碳置换
有机质中固定油被二氧化碳置换
低场核磁混相驱替实验中,与砂岩相比,页岩的二氧化碳注入时间越长,采收率越小的原因如下:
二氧化碳置换页岩中的固定油较为困难
页岩的非均质性较砂岩强,页岩中的部分油不可被二氧化碳置换
剩余油分布可视化
低场核磁剩余油可视化实验现象:
驱替过程,水峰增加油峰降低,直至基本不变。整个过程,孔道中的油(油峰2)下降速度大于小孔隙中的油(油峰1),残余油存在于小孔隙中,很难被驱替出去。
0.15PV时,水进入岩心开始了驱替过程。0.4PV时,中间切片的优势通道已经形成,而岩心内两侧的油水分界面依然未到达岩心出口,驱替结束,各个位置的剩余油状态不一。
低场核磁剩余油可视化实验中,驱替后仍有部分油剩余的原因如下:
岩心内部小孔的毛细管压力阻碍了这部分油的迁移流动
岩心内部在驱替过程中形成的优势通道使得驱替压力得到快速突破,忽略了部分非优势通道中的油
参考资料
[1]徐献中. 石油渗流力学基础[M]. 中国地质大学出版社, 1992.
[2]Wei B, Gao K, Song T, et al. Nuclear-Magnetic-Resonance Monitoring of Mass Exchange in a Low-Permeability Matrix-/Fracture Model During CO2 Cyclic Injection: A Mechanistic Study[J]. SPE Journal, 2019, 25(1).
[3]Yunkai Ji, Jian Hou, Guodong Cui et al. Experimental study on methane hydrate formation in a partially saturated sand-stone using low-field NMR technique. Fuel, 2019, 251, 82-90.
[4]Chaofan Zhu, J. J. Sheng, Amin Ettehadtavak,et,al. Numerical and experimental study of enhanced shale-oil recovery by CO2 miscible displacement with NMR. Energy & Fuels 2020, 34, 1524-1536.
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