CN114235641A - 一种核磁共振测量致密岩石润湿性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种核磁共振测量致密岩石润湿性的方法，具体包括如下步骤:S1:测量岩样氦气孔隙度Φ；S2:测量饱和岩样质量m0，核磁共振T2曲线T2_0；S3:对饱和岩样一次离心，测量一次离心岩样质量m1，同时测量一次离心状态岩样的核磁共振T2曲线T2_1；S4:测量自吸水岩样质量记录m2，核磁共振T2曲线T2_2；S5:对自吸水后的岩样进行二次离心处理，测量岩样质量m3，核磁共振T2曲线T2_3；S6:测量自吸油岩样质量记录为m4，核磁共振T2曲线记录为T2_4；S7:计算岩样自吸水含量Pspw和自吸油的含量Pspo；S8:计算核磁共振法润湿性指数，并根据核磁共振法润湿性指数进行岩样润湿性判定。本发明过程中不涉及反复驱替以及自吸步骤，减少了中间环节，操作及计算简单方便，提高了测量效率。

Description

一种核磁共振测量致密岩石润湿性的方法
技术领域
本发明涉及致密储层润湿性的实验室测量领域，尤其涉及一种核磁共振测量致密岩石润湿性的方法。
背景技术
随着非常规油气藏尤其是源内致密油气藏的不断发现，润湿性的复杂化严重影响了油气赋存机制，同时导致了不同于常规油气藏的岩石物理响应，因此，岩石润湿性的评价成为岩石物理实验和测井解释必须面对的课题之一。现有评价油藏岩石润湿性的方法主要包括直接测量接触角的方法和间接测量润湿性相对指数方法。
接触角法作为测量润湿性的直接测量方法，根据水滴或者油滴在固体表面的铺展角度来衡量润湿性，常用的是置液滴法和吊板法。测量样品选择石英和方解石等矿物片，由于没有考虑表面粗糙度、矿物种类变化等，不能代表油藏岩心。而相对指数方法能够获得油藏岩心平均润湿性，主要包括：(1)Amott法，以测量岩心自发吸入液量为基础的Amott法(也称为自吸法)；(2)USBM法，以计算离心法毛管压力曲线下包络面积为基础的USBM法(离心机法)法；(3)Amott-USBM混合法，以测量吸入率为基础的自吸法。当然，还有其他实验室的手段能够间接开展润湿性判断，比如：低温扫描电镜法通过观测油水在岩石不同孔隙结构中的分布形态判断润湿性；Wilhelmy动力板法依据计算粘附力，与油层其它力相比较来判定润湿性；以及相对渗透率和电阻率指数法等。
低场核磁共振技术作为复杂油气藏岩石物理参数评价的重要手段，自1956年首次应用在砂岩中开始，对岩石润湿性的探索从未停止。关于岩石润湿性的核磁共振识别和表征方法紧跟核磁共振技术的发展。从一维T1和T2，到二维T2-D，甚至成像手段；研究对象从多孔介质玻璃珠、人造岩心到天然岩心。虽然取得了一定的进展，但是由于岩石/孔隙流体的复杂性以及润湿性对诸多岩心物理特征的影响，至今仍不完善和成熟。近几年，随着致密油湿非常规储层的发现，聚焦致密岩石的润湿性研究持续推进。
而现有文件(专利号为CN109030292)一种致密岩石润湿性确定的新方法虽然提及基于自吸法的核磁共振测量。但是该方法的涉及多个自吸、驱替等环节，存在中间环节多，且计算繁琐的问题。而中间环节越多，受到环境等因素的影响就越复杂。因此，如何有效的开展致密岩石润湿性的实验室测量是一项重要的研究工作。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明提供一种核磁共振测量致密岩石润湿性的方法，减少了自吸驱替等中间环节利用核磁共振差谱法实现对岩石润湿性的测量，为非常规油气勘探岩石物理实验提供方案。
本发明中主要采用的技术方案为：
一种核磁共振测量致密岩石润湿性的方法，具体包括如下步骤:
S1:测量岩样氦气孔隙度Φ；
S2:将岩样抽真空加压饱和氯化钠溶液，待饱和完成后对饱和岩样称重记录其质量为m0，同时测量饱和岩样低场核磁共振T2曲线，记录为T2_0；
S3:对饱和岩样进行一次离心至束缚水状态，待离心完成后对岩样称重记录其质量为m1，同时测量一次离心状态岩样的低场核磁共振T2曲线记录为T2_1；
S4:将一次离心状态岩样浸泡在氯化钠溶液中自吸水，当吸水量连续24小时基本没有变化时，测量岩样质量记录为m2，同时测量自吸水后岩样的低场核磁共振T2曲线记录为T2_2；
S5:对自吸水后的岩样进行二次离心处理，二次离心完成后对岩样称重记录其质量为m3，同时测量二次离心状态岩样的低场核磁共振T2曲线记录为T2_3；
S6:将经二次离心处理的岩样浸泡在十二烷中自吸油，当吸油量连续24小时基本没有变化时，测量岩样质量记录为m4，同时测量自吸油后岩样的核磁共振T2曲线记录为T2_4；
S7:采用核磁共振差谱法根据公式(1)计算岩样自吸水含量Pspw和自吸油的含量Pspo：
Figure BDA0003426414420000031
其中，核磁共振差谱信号(T2_2-T2_1)反映自吸水含量，核磁共振差谱信号(T2_4-T2_3)反映自吸油含量；
S8:根据步骤S7计算得到的岩样自吸水含量Pspw和自吸油的含量Pspo，根据公式(2)计算核磁共振法润湿性指数，并根据核磁共振法润湿性指数进行岩样润湿性判定：
Figure BDA0003426414420000032
其中，INMR(Sw)为核磁共振水润湿指数，INMR(Sw)＝Pspw/Φ，INMR(Sw)为核磁共振润湿性指数，INMR(So)＝Pspo/Φ；
且-1≤INMR≤1，当INMR＝-1表示完全油湿，INMR＝1表示完全水湿。
优选地，所述氯化钠溶液的浓度与地层水中氯化钠浓度相同。
优选地，所述低场核磁共振T2曲线的回波间隔为仪器最短回波间隔。
优选地，离心处理时离心力参考地层压力。
优选地，所述岩样为圆柱形柱塞样品。
优选地，所述步骤S6中的十二烷为轻质油十二烷。
优选地，在步骤S8之前采用称重法根据公式(3)计算岩样自吸水含量Aspw和自吸油含量Aspo，并比较称重法和核磁共振差谱法计算得到的自吸水含量和自吸油含量的一致性，确保测量准确率：
Figure BDA0003426414420000041
有益效果：本发明提供一种核磁共振测量致密岩石润湿性的方法，具有如下优点：
(1)测量过程中不涉及反复驱替以及自吸步骤，减少了中间环节，操作及计算简单方便，提高了测量效率；
(2)在测量过程中提供称重法和核磁共振差谱法的自吸水、自吸油含量一致性对比，确保核磁共振润湿性分析的准确性。
附图说明
图1为本发明的测量流程图
图2为本发明岩样1自吸水状态T2谱示意图
图3为本发明岩样1自吸油状态T2谱示意图
图4为本发明称重法油水含量差值和核磁共振差谱法油水含量差值对比图；
图5为本发明实施例1岩样核磁共振润湿性指数和总有机碳含量TOC的对比交会图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
实施例1
如图1所示，本实施例的具体测量步骤如下：
一种核磁共振测量致密岩石润湿性的方法，具体包括如下步骤:
S1:测量圆柱形柱塞岩样氦气孔隙度Φ；
S2:将岩样抽真空加压饱和矿化度为25000ppm的氯化钠溶液，待饱和完成后对饱和岩样称重记录其质量为m0，同时测量饱和岩样低场核磁共振T2曲线，记录为T2_0；该步骤用于确保岩样完全饱和水，测量的T2_0曲线信号幅度高于T2_1和T2_2；T2_2的主峰位置位于T2_0和T2_1之间，其中，低场核磁共振T2曲线的回波间隔为仪器最短回波间隔；
S3:对饱和岩样进行一次离心至束缚水状态，待离心完成后对岩样称重记录其质量为m1，同时测量一次离心状态岩样的低场核磁共振T2曲线记录为T2_1，同时离心处理时离心力参考地层压力；
S4:将一次离心状态岩样浸泡在氯化钠溶液中自吸水，当吸水量连续24小时基本没有变化时，测量岩样质量记录为m2，同时测量自吸水后岩样的低场核磁共振T2曲线记录为T2_2；
S5:对自吸水后的岩样进行二次离心处理，二次离心完成后对岩样称重记录其质量为m3，同时测量二次离心状态岩样的低场核磁共振T2曲线记录为T2_3；
S6:将经二次离心处理的岩样浸泡在轻质油十二烷中自吸油，当吸油量连续24小时基本没有变化时，测量岩样质量记录为m4，同时测量自吸油后岩样的核磁共振T2曲线记录为T2_4；
S7:采用核磁共振差谱法根据公式(1)计算岩样自吸水含量Pspw和自吸油的含量Pspo：
Figure BDA0003426414420000061
其中，核磁共振差谱信号(T2_2-T2_1)反映自吸水含量，核磁共振差谱信号(T2_4-T2_3)反映自吸油含量；
S8:根据步骤S7计算得到的岩样自吸水含量Pspw和自吸油的含量Pspo，根据公式(2)计算核磁共振法润湿性指数，并根据核磁共振法润湿性指数进行岩样润湿性判定：
Figure BDA0003426414420000062
其中，INMR(Sw)为核磁共振水润湿指数，INMR(Sw)＝Pspw/Φ，INMR(Sw)为核磁共振润湿性指数，INMR(So)＝Pspo/Φ；
且-1≤INMR≤1，当INMR＝-1表示完全油湿，INMR＝1表示完全水湿。
本发明还可以采用称重法根据公式(3)计算岩样自吸水含量Aspw和自吸油含量Aspo，并比较称重法和核磁共振差谱法计算得到的自吸水含量和自吸油含量的一致性，确保测量准确率：
Figure BDA0003426414420000063
采用上述具体试验步骤对不同岩样进行测量，具体测量结果如表1所示。
表1不同岩样的润湿性测量结果
Figure BDA0003426414420000071
图2是岩样1自吸水状态T2曲线示意图。岩样自吸水的T2谱有两个峰，左峰为束缚水峰，右峰为自吸水峰，属于可动流体峰，其T2值小于盐水T2值，表明孔隙水的核磁共振表现为表面弛豫。
图3是岩样1岩样自吸油状态T2曲线示意图。岩样自吸油的T2谱有两个峰，左峰为束缚水峰，右峰为自吸油峰，属于可动流体峰，其T2值小于十二烷T2值，表明孔隙油的核磁共振表现为表面弛豫。
图2和图3中自吸水峰和自吸油峰在T2谱的位置不同是因为水和十二烷与颗粒表面接触的表面弛豫率不同。
如图4所示为本发明与称重法计算得到的自吸水含量和自吸油含量的差值对比图。由图4可得两者一致性良好，说明核磁共振计算的自吸水和自吸油含量准确。
如图5所示为核磁共振润湿性指数INMR和岩样总有机碳含量TOC的对比交会图，其中，TOC能够反映岩石有机质含量，有机质具有亲油属性。随着有机质含量的增加，获得核磁共振润湿性指数越低，两者相关系数R2达到0.9603，表明两者具有良好的负相关关系，进一步表明本发明采用的评价方法的有效性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种核磁共振测量致密岩石润湿性的方法，其特征在于，具体包括如下步骤:
S1:测量岩样氦气孔隙度Φ；
S2:将岩样抽真空加压饱和氯化钠溶液，待饱和完成后对饱和岩样称重记录其质量为m0，同时测量饱和岩样低场核磁共振T2曲线，记录为T2_0；
S3:对饱和岩样进行一次离心至束缚水状态，待离心完成后对岩样称重记录其质量为m1，同时测量一次离心状态岩样的低场核磁共振T2曲线记录为T2_1；
S4:将一次离心状态岩样浸泡在氯化钠溶液中自吸水，当吸水量连续24小时基本没有变化时，测量岩样质量记录为m2，同时测量自吸水后岩样的低场核磁共振T2曲线记录为T2_2；
S5:对自吸水后的岩样进行二次离心处理，二次离心完成后对岩样称重记录其质量为m3，同时测量二次离心状态岩样的低场核磁共振T2曲线记录为T2_3；
S6:将经二次离心处理的岩样浸泡在十二烷中自吸油，当吸油量连续24小时基本没有变化时，测量岩样质量记录为m4，同时测量自吸油后岩样的核磁共振T2曲线记录为T2_4；
S7:采用核磁共振差谱法根据公式(1)计算岩样自吸水含量Pspw和自吸油的含量Pspo：
Figure FDA0003426414410000011
其中，核磁共振差谱信号(T2_2-T2_1)反映自吸水含量，核磁共振差谱信号(T2_4-T2_3)反映自吸油含量；
S8:根据步骤S7计算得到的岩样自吸水含量Pspw和自吸油的含量Pspo，根据公式(2)计算核磁共振法润湿性指数，并根据核磁共振法润湿性指数进行岩样润湿性判定：
Figure FDA0003426414410000021
其中，INMR(Sw)为核磁共振水润湿指数，INMR(Sw)＝Pspw/Φ，
INMR(Sw)为核磁共振润湿性指数，INMR(So)＝Pspo/Φ；
且-1≤INMR≤1，当INMR＝-1表示完全油湿，INMR＝1表示完全水湿。
2.根据权利要求1所述的核磁共振测量致密岩石润湿性的方法，其特征在于，所述氯化钠溶液的浓度与地层水中氯化钠浓度相同。
3.根据权利要求1所述的核磁共振测量致密岩石润湿性的方法，其特征在于，所述低场核磁共振T2曲线的回波间隔为仪器最短回波间隔。
4.根据权利要求1所述的核磁共振测量致密岩石润湿性的方法，其特征在于，离心处理时离心力参考地层压力。
5.根据权利要求1所述的核磁共振测量致密岩石润湿性的方法，其特征在于，所述岩样为圆柱形柱塞样品。
6.根据权利要求1所述的核磁共振测量致密岩石润湿性的方法，其特征在于，所述步骤S6中的十二烷为轻质油十二烷。
7.根据权利要求1所述的核磁共振测量致密岩石润湿性的方法，其特征在于，在步骤S8之前采用称重法根据公式(3)计算岩样自吸水含量Aspw和自吸油含量Aspo，并比较称重法和核磁共振差谱法计算得到的自吸水含量和自吸油含量的一致性，确保测量准确率：
Figure FDA0003426414410000022
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