特低滲透儲層可動流體百分數(shù)參數(shù)測試研究

1束縛流體.低滲透油儲存層由油、氣和水組成。這些液體在低滲透油儲存層的多孔介質(zhì)中的賦存狀態(tài)可分為兩種類型：一種是約束水體條件；另一種是自由水流狀態(tài)。受巖石框架影響，受毛管力限制，難以流動。在較小的孔隙中，分散的液體相對較小，這一部分的流量相對較小，因此被巖石框架制約，難以流動。然而，在一定的外部阻力作用下，這種液體流動性相對較好，因此被稱為自由水流或滑動液體。限制流的存在實際上減少了空腔的流動空間，并增加了水流的流量阻力。對于儲層，空腔內(nèi)的強制流量白相思越小，固體的干擾流量越大，儲層的滲透性能越好。反之亦然。對于高滲透層，由于公共資源的高可占比，對流量的滲透能力影響不大。然而，在特別的低滲儲存層中，由于微孔和小孔的比例很大，水流的入口渠道變窄，微孔越小，擴散至孔壁表面的硬體含量越高，這意味著窄的可滲透體。此時，固體的白相思數(shù)或白相思數(shù)對儲存層的流量滲透性能沒有影響。事實上，在我國低滲透油藏開發(fā)實踐中，有這樣一個例子：由于低滲透體含量較低，油田開發(fā)效果差，例如新疆小春油田。因此，可動流數(shù)是評價超級滲透儲量潛力和開發(fā)潛力的重要物理參數(shù)。在常規(guī)的儲層評價中,人們一般以孔隙度、滲透率作為儲層物性的表征.但關于可動流體的測試評價以及特低滲透巖心驅(qū)替實驗表明,對于特低滲透儲層而言只以孔隙度、滲透率來判斷儲層物性的好差存在很大的欠缺,而可動流體百分數(shù)是一個更優(yōu)于孔隙度、滲透率的表征特低滲透儲層物性的參數(shù).在油田開發(fā)實踐中也證明滲透率相類似的特低滲透儲層開發(fā)效果相差很大.2t1弛豫時間顧名思義,核磁共振是原子核和磁場之間的相互作用.由于油、水中富含氫核1H,因此,石油勘探與開發(fā)研究中最常用的原子核是氫核1H.巖樣飽和油或水后,由于油或水中的氫核具有核磁矩,核磁矩在外加靜磁場中會產(chǎn)生能級分裂,此時當有選定頻率的外加射頻場時,核磁矩就會發(fā)生吸收躍遷,產(chǎn)生核磁共振.通過適當探測、接收線圈就可以觀察到核磁共振現(xiàn)象,探測到核磁共振信號(磁化矢量),核磁共振信號強度與被測樣品內(nèi)所含氫核的數(shù)目成正比.核磁共振中極其重要的一個物理量是弛豫,弛豫是磁化矢量在受到射頻場的激發(fā)下發(fā)生核磁共振時偏離平衡態(tài)后又恢復到平衡態(tài)的過程.核磁共振中有2種作用機制不同的弛豫,分別叫做T1弛豫和T2弛豫.弛豫速度的快慢由巖石物性和流體特征決定,對于同一種流體,弛豫速度只取決于巖石物性.標識弛豫速度快慢的常數(shù)稱為弛豫時間,對于T1弛豫叫T1弛豫時間,對于T2弛豫叫T2弛豫時間.雖然T1弛豫時間和T2弛豫時間均反映巖石物性和流體特征,但T1弛豫時間測量費時,現(xiàn)代核磁共振通常測量T2弛豫時間.對于油氣藏的巖石多孔介質(zhì)樣品而言,儲層巖石中礦物組成和孔隙結(jié)構(gòu)非常復雜,流體存在于多孔介質(zhì)中,被許多界面分割包圍,孔道形狀、大小不一,原子核與固體表面上順磁雜質(zhì)接觸的機會不一致等,使得各個原子核弛豫得到加強的幾率不等,所以巖石流體系統(tǒng)中原子核弛豫不能以單個弛豫時間來描述,而應當是一個分布.不同巖石流體系統(tǒng)的物性決定了它們具有不同的T2分布,因此獲得了它們的T2分布就可以確定它們的物理性質(zhì).根據(jù)核磁共振快擴散表面弛豫模型,單個孔道內(nèi)的原子核弛豫可用一個弛豫時間來描述,此時,T2可表示為1T2=1T2B+ρ2SV+γ2G2Dτ2/3,(1)1Τ2=1Τ2B+ρ2SV+γ2G2Dτ2/3,(1)公式右邊第一項稱作體弛豫項,T2B的大小取決于飽和流體性質(zhì),因此該項容易去掉;右邊第三項稱作擴散弛豫項,通過采用所建立的核磁共振去擴散測量實驗技術,該項也可以被去掉.去掉右邊第一項和第三項后,公式(1)變?yōu)?T2=ρ2SV.(2)1Τ2=ρ2SV.(2)式中,ρ2為表面弛豫強度,取決于孔隙表面性質(zhì)和礦物組成;S/V為單個孔隙的比表面,與孔隙半徑成反比.對于由不同大小孔隙組成的巖石多孔介質(zhì),總的弛豫為單個孔隙弛豫的疊加,即S(t)=∑Aiexp(-t/T2i).(3)式中,S(t)為總核磁信號強度;Ai為弛豫時間T2i組分所占的比例,即為與T2i對應的一定孔徑的孔隙體積占總孔隙體積的百分率.核磁共振T2測量采集到的基本數(shù)據(jù)是回波串即T2弛豫過程中總核磁信號強度S(t)隨時間t的衰減曲線,對回波串進行多指數(shù)擬合,即求解(3)式,求得每一T2i對應的Ai,將T2i作橫坐標,Ai作縱坐標,可得到T2弛豫時間的分布即T2譜.巖石流體中T2弛豫較復雜.除受表面順磁離子的加強(加強方式同T1弛豫),還由于巖粒與流體的磁導率不同所引起的系統(tǒng)內(nèi)部磁場不均勻性及分子擴散造成T2弛豫的進一步加強,這時T2可表示為1T2=ρ2SV+γ2G2Dτ2/3.(4)1Τ2=ρ2SV+γ2G2Dτ2/3.(4)式中,D為擴散系數(shù);G為內(nèi)磁場不均勻性,與外加磁場成正比;τ為回波間隔.從式中可看出,當外場不很強(對應于G不很大),且τ足夠短時,后一項的貢獻可忽略不計,公式(4)變?yōu)?T2=ρ2SV.(5)1Τ2=ρ2SV.(5)因此弛豫時間分布反映了巖石介質(zhì)內(nèi)比表面的分布及其對展布在內(nèi)表面上流體作用力的強弱.圖1為一塊典型的特低滲透儲層巖樣的T2弛豫時間譜,形狀為雙峰結(jié)構(gòu).其中左峰下的面積代表束縛流體含量,右峰下的面積代表可動流體含量.3巖心驅(qū)油效率對16塊低滲透巖心進行可動流體核磁共振測試后進行水驅(qū)油實驗研究.由于可動流體核磁共振測試為巖心無損檢測,因此可動流體核磁共振測試后可用同一塊巖心進行水驅(qū)油實驗.實驗結(jié)果如圖2所示.實驗結(jié)果表明,總體上隨著滲透率的提高,巖心驅(qū)油效率增加,但并不是絕對如此,特別是在特低滲透率范圍段,也有部分較高滲透率巖心驅(qū)油效率較低,而滲透率較低的巖心驅(qū)油效率較高.但可動流體百分數(shù)與驅(qū)油效率間存在很好的對應關系,可動流體百分數(shù)值大,驅(qū)油效率高,反之也然,因此它也證明了可動流體百分數(shù)比滲透率參數(shù)更能反映儲層開發(fā)潛力的大小.可以用可動流體百分數(shù)預測特低滲透油藏的開發(fā)效果.4圍壓對tp水滲流巖束縛水飽和度的影響選取一塊滲透率為2.23×10-3μm2的特低滲透巖心,進行不同圍壓下可動流體百分數(shù)變化規(guī)律研究.實驗結(jié)果見圖3和表1.圖3中3條曲線分別為在初始圍壓4MPa,最大圍壓20MPa和恢復到初始圍壓4MPa下測得的弛豫時間T2譜.T2與巖心孔徑成正比.從圖3和表1中可以看出:①當圍壓增加,T2譜右側(cè)含有大孔隙的部分向左側(cè)小孔隙方向移動,可動流體部分減少,而不可動流體部分增多.當圍壓增至20MPa時,其可動流體百分數(shù)為32.99%,是初始可動流體百分數(shù)的57.6%.②當圍壓增至最大后再逐漸減小,直至恢復到4MPa時,T2譜有所恢復,但不能恢復到原始分布,是初始可動流體的83.11%.③特低滲透巖樣當圍壓增加或減小時,其束縛水飽和度是可變的,都比初始圍壓時的束縛水飽和度高.從上面的研究可以看出:當特低滲透油藏若首先采用衰竭式開采或降壓開采,不但滲透率或孔隙度降低,而且可動流體飽和度降低,束縛水飽和度增加,不利于特低滲透油田開發(fā);即使再注水恢復壓力,其滲透率、孔隙度、可動流體飽和度及束縛水飽和度也不能恢復至原來狀況.因此,對于特低滲透油田開發(fā)來說,保持地層壓力開采是極其重要的,應采取超前注水或注氣開發(fā).5儲層滲透率特征對吉林和大慶的5個特低滲透開發(fā)區(qū)塊的106塊巖心進行可動流體核磁共振無損測試,測試結(jié)果如圖4所示.從圖4中可以看出:①不同的特低滲透開發(fā)區(qū)塊,在相同的滲透率條件下,其平均可動流體百分數(shù)也是不一樣的,而且可動流體百分數(shù)并不完全受滲透率控制.部分滲透率較低的巖心可動流體百分數(shù)反而較高,反之亦然.但總體而言,當滲透率小于1×10-3μm2(超低滲透儲層)時,平均可動流體百分數(shù)小于20%;當滲透率在(1~5)×10-3μm2(特低滲透儲層)時,平均可動流體百分數(shù)在30%;當滲透率大于5×10-3μm2(低滲透儲層)時,平均可動流體百分數(shù)大于40%.總體上,平均可動流體百分數(shù)隨著巖心滲透率的增大而增大.②對于同一特低滲透開發(fā)區(qū)塊,總體上滲透率和可動流體百分數(shù)有一定的線性關系.③從特低滲透區(qū)塊可動流體百分數(shù)數(shù)據(jù)可以看出,吉林新立油田、榆樹林油田的可動流體百分數(shù)要比巴彥查干和源264-142油區(qū)的可動流體百分數(shù)高.因此,吉林新立油田、榆樹林油田要比巴彥查干和源264-142油區(qū)的開發(fā)效果要好.這與現(xiàn)場實際的開發(fā)效果相一致.6圍壓對儲層可動流體百分數(shù)的影響通過上面的研究和分析,可以得到以下幾點結(jié)論和建議:(1)對于特低滲透儲層,可動流體百分數(shù)是評價儲層滲流能力及開發(fā)潛力的一個重要物性參數(shù),是一個更優(yōu)于孔隙度、滲透率的表征特低滲透儲層物性的參數(shù).(2)通過分析可動流體百分數(shù)與滲透率和驅(qū)油效率的關系,得到可動流體百分數(shù)比滲透率參數(shù)更能反映儲層開發(fā)潛力大小,可用可動流體百分數(shù)預測特低滲透油藏的開發(fā)效果.(3)不同圍壓下,其可動流體百分數(shù)和束縛水飽和度是不同的.隨著圍壓