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利用核磁共振研究致密砂岩油气藏水敏性伤害-论文_图文

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利用 核磁共振 研究 致密 砂岩 油气藏 水敏性 伤害 论文 图文
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o.5 014 石油化工应用 33卷第5期 2014年5月 利用核磁共振研究致密砂岩油气藏水敏性伤害 祝琦 (中国石油大学(北京)石油工程学院,北京102249) 摘要:水力压裂造缝过程中,井筒的液体压力高于地层压力,水基压裂液在裂缝壁面发生滤失,滤液侵入地层与水敏 性矿物作用,造成水敏性矿物膨胀、运移,堵塞渗流通道。将驱替伤害实验与核磁共振技术相结合,定性分析致密砂岩油 气藏水敏性伤害程度。实验结果表明,压裂液滤液对岩石造成的伤害与岩石本身物性有很大的关系,表现为:束缚水饱 和度增加与距越大外来流体引起的束缚水饱和度增幅就越大;大于8 间内振幅就越大,基质孔隙粘土膨胀造成的堵塞越严重。 关键词:核磁共振;水敏性伤害;致密砂岩油气藏 0.39690.673014.05.007 中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1673—5285(2014)05—0025—03 An on of ,by ) i ( 02249,in is on he of MR)is a he a to do of of is to of of ms 2 he by ms by 稿日期:2014—03—13 基金项目:国家863主题项目部分研究成果,项目编号:2012作者简介:祝琦,男,博士,主要从事油气藏增产改造技术领域研究,邮箱:26.石油化工应用2014年 第33卷 水敏性伤害是指外来液体与储层岩石不配伍,所 引起黏土吸水、束缚水增加,黏土膨胀、分散、运移并随 着流体渗流进孔隙空间,缩小、堵塞渗流通道,最终导 致岩芯渗透率下降,对储层造成伤害[1】。水力压裂在致 密油气藏增产改造过程中,由于井筒压力高于地层压 力,水基压裂液在裂缝壁面发生滤失,滤液侵入地层与 水敏性矿物作用,造成水敏性矿物膨胀、运移,堵塞渗 流通道。 由于致密油气藏岩石坚硬、胶结程度高、渗透率极 低等不利因素,致使外来流体难于被注入进岩芯中,通 过常规驱替伤害实验极其不便,实验结果具有很大的 不确定性。 核磁共振是一种无损害、快速检测岩芯含水量、束 缚流体、可动流体的比例以及分布状态的技术手段。通 过描述引起岩芯核磁共振谱线变化的物性特征参数 值,定性分析岩芯物性【2】。本文结合外来流体岩芯伤害 行业标准评价实验,通过核磁共振特征曲线,定性地描 述了水基压裂液造缝过程中,由压裂液滤液侵入引起 的储层水敏伤害。 2 实验 2.1仪器和药品 2.1.1药品羟丙基胍胶,硼砂,纯氮气,地层水等。 2.1.2仪器天然致密砂岩石板,真空泵,裂缝导流能 力评价仪,。 2.2实验方法 将天然岩石板抽真空,倒吸进地层水饱和48 h 后,进行第一次核磁共振扫描,得到初试状态下的核磁 共振0.5%的比例将羟丙基胍胶用硼砂交 联配成冻胶压裂液。将该压裂液挤入裂缝导流能力评 价实验仪,模拟压裂液在裂缝中铺展的过程,控制岩石 板的围压。8 岩石板取出备用。将经压裂液铺 展过的岩石板,进行第二次核磁共振扫描,得到铺展后 的核磁共振过前后两次核磁共振观察岩石板的孔隙类型、孔隙介质中水相的分布情况 及变化规律,从微观角度解释不同孔隙类型储层的水 敏性伤害的原因。 1 分析机理阐述 3结果与讨论 1.1 核磁共振岩芯分析机理[2】 岩芯核磁共振测试是通过对饱和流体的岩芯在不 同状态下进行核磁共振扫描,得到相应的核磁共振特 征谱线,通过核磁共振谱线及其特征参数,定量分析岩 芯物性特征。最常用的核磁共振测试方法是自旋回波 衰减信号测试得到一系列自旋回波串,通过指数拟合 得到核磁共振为岩芯孔隙中流体的核磁 共振同条件下大孔隙内 的流体对应大的孔隙内的流体对应小的 值,所以饱和流体岩芯的不同孔隙的分布规律和流体在孔隙中的分布状态。 1.2 截止值的标定 准确得到可动流体百分数的关键是核磁共振可动 流体,T2,彤,郭和坤~(2013) 等人在借鉴前人经验的基础上,经过多年研究,采用离 心实验的方法,经分析研究,得到了致密砂岩岩样的含 水饱和度与不同离心力之间的规律,再借助核磁共振的 研究手段,最终标定出致密砂岩的右。本文采用该板在冻胶压裂液铺展过后的水锁伤害情况。 3.过对实验采用的天然致密砂岩岩芯进行孑测定和岩芯的气相、水相驱替、到 了实验用岩芯的物性参数,实验结果(见表1)。 表1岩石板物性参数 层位与编号 岩石板物性参数 从表1分析,由于岩石矿物成份、胶结程度和受压 实作用的差异,使得同层位岩芯的天然物性也有所不 同。渗透率相近的岩石板,孔隙度和粘土含量有一定的 差别;经水相驱替后,渗透率低、粘土含量高的岩芯,所 受到的水相伤害率更大。从表1可以得出,岩石水敏物 性受粘土矿物含量和孔隙度有较大影响。 3.2 过冻胶压裂液铺展过后的岩石板,有部分压裂 液通过滤失作用,进入到了岩石板的基质孑5期 祝琦利用核磁共振研究致密砂岩油气藏水敏性伤害 27 缝中。将饱和地层水后得到的第一次核磁共振,I’2谱图 与冻胶压裂液铺展后得到的第二次核磁共振行对比,来分析和判断致密砂岩岩石样品孔隙介质 中的水相分布情况和变化规律,从而得到冻胶压裂液 在致密砂岩储层造缝过程中,造成的水敏性伤害程度。 实验采用同一井段、不同层位的取芯岩样制作的 20块岩石板进行冻胶压裂液铺展实验,依次经过扫 描。选取典型的两个层位的实验数据,进行分析研究实 验结果(见图1,图2)。 弛豫时l司/1 石板核磁扫描结果 从图1看出,1 层位的两块岩石板经过冻胶压裂 液铺展后,核磁共振,I、2谱图小于8 二次 扫描的核磁共振振幅低于第一次扫描,表明冻胶在两 块岩石板之间铺展过程中,滤失进岩石板中的滤液,被 粘土吸收量小,并没明显引起粘土膨胀,滤液并不是引 起此类岩石有效渗透率下降的主要原因。 弛豫时I可/2 2一l 岩石板核磁扫描结果 从图2看出,2 层位两块岩石板的核磁共振,第二次扫描的核磁共振振幅明显低于第一次扫描; 小于8 幅,表明冻胶的滤液大量进入岩石板的基质孔隙, 岩石受来外液体侵害,增加了基质的束缚水饱和度; 而在8 于粘土矿物吸水量大、膨胀幅度明 显,堵塞孔喉,引起基质大孔隙孔径缩小或是堵塞。 从冻胶压裂液铺展过后的岩石板进行核磁共振扫 描的石胶结越致密、含水敏性矿物越 高,核磁共振小的幅度就越大;岩样中的粘土成份含量越高,膨胀 幅度越大,大于8 样受到的 水敏性伤害就越严重。 4结论 (1)冻胶压裂液滤失过程中,滤液引起的水敏性伤 害与岩石本身粘土矿物含量多少有关。 (2)束缚水饱和度增加与幅的间距成正比,间距越大外来流体引起的束缚水 饱和度增幅就越大;大于8 质孔隙粘土膨胀造成的堵塞越严重。 参考文献: [1]刘彦学,王宝峰,刘建坤.压裂液对低渗砂岩气藏的水敏性 伤害实验研究[J].石油钻探技术,2013,41(1):70—75. [2]姚风英.低渗透储层压裂液伤害核磁共振评价方法[J].油 气地质与采收率,201l,18(2):102~104. [3]李彤,郭和坤,李海波,等.致密砂岩可动流体及核磁共振 ].科学技术与工程,2013,13(3): 701[4] 肖亮,肖忠祥.核磁共振测井T2,析[J].地球物理学进展,2008,23(1):167—172. [5]丁绍卿,郭和坤.应用核磁共振技术研究压裂液伤害机 理[J].钻井液与完井液,2006,23(3):6[6]曾伟,陈舒.异常低含水饱和度储层的水锁损害[J].天然气 工业,2010,30(7):42—44. [7]孙军昌,郭和坤,等.低渗火山岩气藏可动流体验研究[J].西南石油大学学报(自然科学版),2010,32 (4):109—114. [8]孙军昌,郭和坤,等.不同岩性火山岩气藏岩芯核磁孔隙度 实验研究[J].西南石油大学学报(自然科学版),201l,33 (5):27—34. [9] 周科平,李杰林,等.基于核磁共振技术的岩石孔隙结构特 征测定[J].中南大学学报(自然科学版),2012,43(12): 4796[10] 肖立志,杜有如,等.岩石孔隙中流体的核磁共振谱研 究[J].中国科学(1995,25(12):1259—1267.
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