CN110398510A - 一种基于核磁共振横向弛豫谱线的岩心油/水标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于核磁共振横向弛豫谱线的岩心油/水定标方法（操作程序框图见图1），本方法在岩心驱替实验前岩心饱和油/水的过程中，对岩心中油/水质量或体积与核磁共振T2弛豫信号峰面积之间的对应关系进行测试，也即在不影响实验操作流程条件下，得到较为准确的油/水质量或体积与信号幅度的标定结果，实现定标。运用此标定结果可在岩心驱替过程中通过测试T2弛豫谱线直接获得岩心中油/水质量或体积变化，进而确定采出油/水的质量/体积和采收率。本发明基于核磁共振T2迟豫谱和实际岩心驱替实验，实时对核磁共振岩心驱替实验的关键信息进行标定，不但可以提高实验数据精度和可靠性，而且不会对后续岩心驱替实验产生干扰。

Description

一种基于核磁共振横向弛豫谱线的岩心油/水标定方法

技术领域

本发明涉及基于核磁共振横向弛豫谱线的岩心油/水定标方法，属于石油工程中化学驱提高采收率技术领域。

背景技术

在油田开发中后期，通常使用三次采油技术来提高采收率。石油工程领域主要开展岩心室内驱替实验对注采效果进行评价，也即利用岩心的含水/含油饱和度来评价岩心的驱替效果。岩心中的原油和水的含量与分布以及流动规律可反应储层孔隙物性参数、残余油分布并决定着注采方式。但由于岩心为不透明材料，实际数据难测，给实验评价带来了很大的困难。

核磁共振法是新兴的含油/含水率测量方法，因其准确度高、操作简便、测量快速、对被测样品无损伤，被广泛应用。核磁共振T2谱中横向弛豫时间与岩心内液体所处的孔隙尺寸成正比，信号幅度与横向弛豫时间围成的峰面积与岩心内液体质量成正比。依据这一特征，可以通过实验方法测定油/水含量。为了根据核磁测试信号准确得到油/水量，需要确定两者之间的关系，即为定标。

原有岩心油水定标方法包括容器瓶定标和直接定标两种。对比结果表明，这两种定标结果和实验结果数据存在较大误差。因此研究一种新的定标方法具有重要价值。本发明通过确定核磁共振T2弛豫谱与油/水质量或体积的对应关系，从而实现较准确的定标。

发明内容

本发明目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种基于核磁共振横向弛豫谱线的岩心油水定标方法，得到较为准确的油/水质量或体积与信号幅度的标定结果。运用此标定结果可在岩心驱替过程中通过测试T2弛豫谱线直接计算岩心中油水质量或体积变化，进而计算采出油质量/体积和采收率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于低场核磁共振岩心驱替系统的油/水定标方法，其特征在于：在岩心驱替实验前岩心饱和水、油的过程中，对岩心中油水质量或体积与核磁共振T2弛豫信号峰面积之间的对应关系进行测试，也即在不影响实验操作流程条件下，得到较为准确的油水质量或体积与信号幅度的标定结果，实现定标。具体实施过程如下：

1.对实验岩心进行清洗并烘干，称量干岩心质量m_R0并利用气体孔渗测试仪测试岩心孔隙体积V₀。

2.开启核磁共振驱替装置工控机，预热。

3.将干岩心放入夹持器，加载合适的环压并调节核磁共振仪器参数，对岩心基底进行T₂谱测试，反演谱线得到干岩心基底水峰面积S_W0。

4.岩心含水定标：

(4-1)配制质量分数为0.5％的MnCl₂水溶液。将恒流泵与岩心夹持器管路连接好，利用质量分数为0.5％的MnCl₂进行润洗。根据气测岩心孔隙体积将驱替恒流泵调节一合适的小流量并对干岩心进行饱和。在t₁、t₂、...、t_n时刻停泵，利用核磁共振仪测试岩心T2谱，计算得到岩心MnCl₂水峰面积S_W1、S_W2、...、S_Wn。卸除岩心环压，将岩心取出并称量得到岩心质量m_R1、m_R2、...、m_Rn，减去干岩心质量m_R0后得到含水质量m_W1、m_W2、...、m_Wn。

(4-2)利用最小二乘法对上面测得的含水质量m_W和水峰面积S_W进行拟合，得到岩心中含水质量和水峰面积关系：

其中，a_W为拟合参数。

利用公式(1)可以根据核磁共振T2谱峰面积直接得到岩心中的含水质量，实现定标。

5.岩心含油定标：

(5-1)束缚水建立：将实验用油抽入恒流泵中，然后将管线连接到岩心夹持器，调节环压，将恒流泵流量设置进行油驱水。当出口端无水产出时，停泵，测量驱出的水量V_W，计算岩心中的含油饱和度和束缚水饱和度，并作为岩心中的原始含油饱和度和束缚水饱和度。利用核磁共振仪测试岩心T2谱，反演后得到此时岩心中含油量对应的油峰面积S_O0，并作为原始饱和油对应的T2谱峰面积。将岩心孔隙体积V₀减去油驱水驱出的水量V_W得到岩心中的含油体积V_O0。

(5-2)将质量分数为0.5％MnCl₂水抽入恒流泵中，以流速0.5mL/min进行水驱油，在t_O1、 t_O2、...、t_On时刻停泵，利用核磁共振仪测试岩心T2谱，计算得到岩心中含油的油峰面积S_O1、 S_O2、...、S_On，并利用量筒记录出口油体积V₁、V₂、...、V_n；将V_O0减去V₁、V₂、...、V_n得到 S_O1、S_O2、...、S_On对应的岩心中含油的体积V_O1、V_O2、...、V_On。利用最小二乘法拟合得到含油体积和T2谱含油面积的对应关系：

其中，b_o为拟合参数。

利用公式(2)可以根据核磁共振T2谱峰面积直接得到岩心中的含油体积，实现定标。

本专利适合基于核磁共振的岩心驱替实验系统，岩心直径12.5mm～300mm。

本发明与现有技术相比较，具有以下显而易见的突出实质性特点和显著技术进步：

本方法在岩心驱替实验前岩心饱和油、水的过程中，对岩心中油、水质量或体积与核磁共振T2弛豫信号峰面积之间的对应关系进行测试，也即在不影响实验操作流程条件下，得到较为准确的油、水质量或体积与信号幅度的标定结果，实现定标。

附图说明

图1为本发明的操作程序框图

图2为S₁-14岩心饱和MnCI₂水核磁共振T2谱。

图3为S₁-14岩心水驱核磁共振T2谱。

图4为S₁-14岩心MnCI₂水定标曲线。

图5为S₁-14岩心柴油定标曲线。

具体实施方式

现将本发明的优选实施例结合附图叙述于后。

实施例一：

参见图1～图5，本实例基于核磁共振横向弛豫谱线的岩心油/水定标方法，其特征在于：在岩心驱替实验前岩心饱和水、油的过程中，对岩心中油/水质量或体积与核磁共振T2弛豫信号峰面积之间的对应关系进行测试，也即在不影响实验操作流程条件下，得到较为准确的油/水质量或体积与信号幅度的标定结果，实现定标；具体实施步骤如下：

1)对实验岩心进行清洗并烘干，称量干岩心质量m_R0并利用气体孔渗测试仪测试岩心孔隙体积V₀；

2)开启核磁共振驱替装置工控机，预热；

3)将干岩心放入夹持器，加载合适的环压并调节核磁共振仪器参数，对岩心基底进行 T₂谱测试，反演谱线得到干岩心基底水峰面积S_W0；

4)岩心含水定标：

(4-1)配制质量分数为0.5±0.01％的MnCl₂水溶液，将恒流泵与岩心夹持器管路连接好，利用质量分数为0.5±0.01％的MnCl₂进行润洗，根据气测岩心孔隙体积将驱替恒流泵调节一合适的小流量并对干岩心进行饱和；在t₁、t₂、...、t_n时刻停泵，利用核磁共振仪测试岩心T2 谱，计算得到岩心MnCl₂水峰面积S_W1、S_W2、...、S_Wn；卸除岩心环压，将岩心取出并称量得到岩心质量m_R1、m_R2、...、m_Rn，减去干岩心质量m_R0后得到含水质量m_W1、m_W2、...、m_Wn；

(4-2)利用最小二乘法对上面测得的含水质量m_W和水峰面积S_W进行拟合，得到岩心中含水质量和水峰面积关系：

其中，a_W为拟合参数。

利用公式(1)，根据核磁共振T2谱峰面积直接得到岩心中的含水质量，实现定标；

5)岩心含油定标：

(5-1)束缚水建立：将实验用油抽入恒流泵中，然后将管线连接到岩心夹持器，调节环压，将恒流泵流量设置进行油驱水；当出口端无水产出时，停泵，测量驱出的水量V_W，计算岩心中的含油饱和度和束缚水饱和度，并作为岩心中的原始含油饱和度和束缚水饱和度；利用核磁共振仪测试岩心T2谱，反演后得到此时岩心中含油量对应的油峰面积S_O0，并作为原始饱和油对应的T2谱峰面积；将岩心孔隙体积V₀减去油驱水驱出的水量V_W得到岩心中的含油体积V_O0。

(5-2)将质量分数为0.5±0.01％MnCl₂水抽入恒流泵中，以流速0.5±0.01mL/min进行水驱油，在t_O1、t_O2、...、t_On时刻停泵，利用核磁共振仪测试岩心T2谱，计算得到岩心中含油的油峰面积S_O1、S_O2、...、S_On，并利用量筒记录出口油体积V₁、V₂、...、V_n；将V_O0减去V₁、V₂、...、V_n得到S_O1、S_O2、...、S_On对应的岩心中含油的体积V_O1、V_O2、...、V_On。利用最小二乘法拟合得到含油体积和T2谱含油面积的对应关系：

其中，b_o为拟合参数。

利用公式(2)，根据核磁共振T2谱峰面积直接得到岩心中的含油体积，实现定标。

实施例二：

参见图1～图5和表1～表3。

表1岩心物性参数表

表2核磁共振T2谱线峰面积与饱和S₁-14干岩心过程中称重及含水质量关系

时长(min)	称重(g)	含水质量(g)	峰面积
				1.00	82.470	0.000	640.000
3.00	83.156	0.686	1356.600
				4.00	83.510	1.040	1618.485
6.00	84.922	2.452	2764.481
				饱和	95.604	13.134	9647.394

表3核磁共振T2谱线油峰面积与驱替过程中产出柴油体积及含油体积的关系

本实施例为非均质岩心水驱与泡沫驱油的油/水定标方法，

1.对实验岩心(编号S₁-14)进行清洗并烘干，称量干岩心质量m_R0＝82.47g并利用气体孔渗测试仪测试岩心孔隙体积V₀＝13.13mL。

2.开启核磁共振驱替装置工控机，预热约30min。

3.将干岩心放入夹持器，加载跟踪环压＝2MPa并调节核磁共振仪器选用CPMG(Carr-Purcell-Meiboom-Gill)序列，对岩心基底进行T2谱测试，反演谱线得到干岩心基底水峰面积S_W0＝640。

4.配制质量分数为0.5％的MnCl₂水溶液代替水进行饱和与驱替，将恒流泵与岩心夹持器管路连接好，利用质量分数为0.5％的MnCl₂进行润洗。根据气测岩心孔隙体积将驱替恒流泵调节为1.0mL/min对干岩心进行饱和。在t₁＝1min、t₂＝3min、t₃＝4min、t₄＝6min、含水饱和五个时刻停泵，利用核磁共振仪测试岩心T2谱，计算得到岩心MnCl₂水峰面积S_W1、S_W2、...、 S_W5分别为640.000、1356.600、1618.485、2764.481、9647.394。卸除岩心环压，将岩心取出并称量得到岩心质量m_R1、m_R2、...、m_R5分别为82.470g、83.156g、83.510g、84.922g、95.604g，减去干岩心质量m_R0＝82.47g后得到含水质量m_W1、m_W2、...、m_W5分别为0g、0.686g、1.040g、 2.452g、13.134g。

5.岩心含水定标：利用最小二乘法对上面测得的含水质量m_W和水峰面积S_W进行拟合，得到岩心含水质量和水峰面积关系：

相关系数R＝0.9989。

利用公式(3)即可根据岩心T2谱线峰面积知道岩心中的含水质量，也即实现定标。为了便于查询，也可绘制出岩心质量和水峰面积关系图，见图4。

6.束缚水建立：将实验用油抽入恒流泵中，然后将管线连接到岩心夹持器，加载跟踪环压＝2Mpa，设恒流泵流量＝1mL/min进行油驱水。当出口端无水产出时，停泵，测量驱出的水量V_W＝1.2ml。利用核磁共振仪测试岩心T2谱，反演后得到此时岩心中含油量对应的油峰面积S_O0＝3346，并作为原始饱和油对应的T2谱峰面积。将岩心孔隙体积V₀＝13.134ml减去油驱水驱出的水量V_W＝1.2ml得到岩心中的含油体积V_O0＝11.934ml。

7.岩心含油定标：将质量分数为0.5％MnCl₂水抽入恒流泵中，以流速1.0mL/min进行水驱油，在t_O1＝1min、t_O2＝3min、t_O3＝4min、t_O4＝5min、t_O5＝6min、t_O6＝20min停泵，利用核磁共振仪测试岩心T2谱，计算得到上述时刻岩心中含油的油峰面积S_O1、S_O2、...、S_O6为9690.069、 6361.179、4552.544、2984.191、2770.353、2367.949，并利用量筒记录出口油体积V₁、V₂、...、 V₆分别为0ml、2.25ml、4.11ml、5.71ml、5.91ml、6.35ml；将V_o0＝11.934ml减去V₁、V₂、...、 V₆得到S_O1、S_O2、...、S_O6对应的岩心中含油的体积V_O1、V_O2、...、V_O6分别为11.934ml、9.684ml、 7.824ml、6.224ml、6.024ml、5.558ml。再利用最小二乘法拟合得到含油体积和T2谱含油面积的对应关系：

相关系数R＝0.9960。

利用公式(4)即可根据岩心T2谱线峰面积知道岩心中的含油体积，也即实现油定标。为了便于查询，也可绘制出岩心含油体积和油峰面积关系图，见图5。

通过以上结果可以看出，这种在岩心化学驱实验过程中对岩心直接进行油水定标的方式不仅操作简便而且不影响实验进程，同时准确程度高。相关系数R均大于0.99。

Claims (1)

1.一种基于核磁共振横向弛豫谱线的岩心油/水定标方法，其特征在于：在岩心驱替实验前岩心饱和水、油的过程中，对岩心中油/水质量或体积与核磁共振T2弛豫信号峰面积之间的对应关系进行测试，也即在不影响实验操作流程条件下，得到较为准确的油/水质量或体积与信号幅度的标定结果，实现定标；具体实施步骤如下：

1)对实验岩心进行清洗并烘干，称量干岩心质量m_R0并利用气体孔渗测试仪测试岩心孔隙体积V₀；

2)开启核磁共振驱替装置工控机，预热；

3)将干岩心放入夹持器，加载合适的环压并调节核磁共振仪器参数，对岩心基底进行T₂谱测试，反演谱线得到干岩心基底水峰面积S_W0；

4)岩心含水定标：

(4-1)配制质量分数为0.5±0.01％的MnCl₂水溶液，将恒流泵与岩心夹持器管路连接好，利用质量分数为0.5±0.01％的MnCl₂进行润洗，根据气测岩心孔隙体积将驱替恒流泵调节一合适的小流量并对干岩心进行饱和；在t₁、t₂、...、t_n时刻停泵，利用核磁共振仪测试岩心T2谱，计算得到岩心MnCl₂水峰面积S_W1、S_W2、...、S_Wn；卸除岩心环压，将岩心取出并称量得到岩心质量m_R1、m_R2、...、m_Rn，减去干岩心质量m_R0后得到含水质量m_W1、m_W2、...、m_wn；

(4-2)利用最小二乘法对上面测得的含水质量m_W和水峰面积S_W进行拟合，得到岩心中含水质量和水峰面积关系：

其中，a_W为拟合参数；

利用公式(1)，根据核磁共振T2谱峰面积直接得到岩心中的含水质量，实现定标；

5)岩心含油定标：

(5-1)束缚水建立：将实验用油抽入恒流泵中，然后将管线连接到岩心夹持器，调节环压，将恒流泵流量设置进行油驱水；当出口端无水产出时，停泵，测量驱出的水量V_W，计算岩心中的含油饱和度和束缚水饱和度，并作为岩心中的原始含油饱和度和束缚水饱和度；利用核磁共振仪测试岩心T2谱，反演后得到此时岩心中含油量对应的油峰面积S_O0，并作为原始饱和油对应的T2谱峰面积；将岩心孔隙体积V₀减去油驱水驱出的水量V_W得到岩心中的含油体积V_O0；

(5-2)将质量分数为0.5±0.01％MnCl₂水抽入恒流泵中，以流速0.5±0.01mL/min进行水驱油，在t_O1、t_O2、...、t_On时刻停泵，利用核磁共振仪测试岩心T2谱，计算得到岩心中含油的油峰面积S_O1、S_O2、...、S_On，并利用量筒记录出口油体积V₁、V₂、...、V_n；将V_O0减去V₁、V₂、...、V_n得到S_O1、S_O2、...、S_On对应的岩心中含油的体积V_O1、V_O2、...、V_On；利用最小二乘法拟合得到含油体积和T2谱含油面积的对应关系：

其中，b_o为拟合参数；

利用公式(2)，根据核磁共振T2谱峰面积直接得到岩心中的含油体积，实现定标。