核磁共振研究聚合物微球调驱微观渗流机理
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２ ０ １ ３年 １ 月
西安石油大学学报（ 自然科学版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｘ ｉ ａ ｎ Ｓ ｈ ｉ ｙ ｏ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ （ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
化度 ９ ０ ２ ９ ｍｇ ／ Ｌ ．
孔隙 ， ｌ ０～５ ０ ｍ ｓ 对应 中孔隙 ， 大于 ５ ０ ｍ ｓ 对应大孔 隙， 相 应 的孔 喉 半 径小 于 ４ ． ３ ｍ、 ４ ． ３ ～２ １ ． ５ ｍ、
（ １ ． 中国石油大学 石油工程教育部重点实验室 ， 北京 １ ０ ２ ２ ４ ９ ； ２ ． 中石油 勘探开发研究 院 北京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ； ３ ． 冀东 油田 陆上作业 区采油六 区， 河北 唐 山 ０ ６ ３ ２ ０ ０ ）
摘要 ： 利用核磁共振研 究聚合物微球调驱渗流机理， 设计 了不同粒径微球的注入 实验 ， 从微观角度 分析 了聚合 物微 球 的驱 油效果 与驱 油机 理 ． 对驱 替后 岩心 不 同直径 孔 隙 内的流体 分布进行 了研 究 ， 得到 了水驱 、 聚合物微 球驱 、 后 续水驱 阶段 驱 出油的孔 径 范 围以及 剩余 油分 布． 实验 结 果表 明 ， 聚合
物微 球调 驱 能够有 效动 用岩心 中不 同孔径 中剩余 油． 不 同尺寸 聚合物微 球对 岩心 的适应 性 不 同， 微 米级微球 主要 适 用于 高渗岩 心 ， 纳 米级微球 主要 适 用 于低 渗岩 心．
关 键词 ： 聚合 物微球 调 驱 ； 渗 流机理 ； 核磁 共振
中图分 类号 ： Ｔ Ｅ ３ ５ ７ ． ４ ６ 文献标 识码 ： Ａ
正 比， 如 图 １所 示． 所 以测 定 横 向弛豫 时 间 的变
和特 高 含 水 开 发 期 ， 注 入 水窜 流 严重 ， 波 及 效 率 低 ． 注水 井调 剖 技 术 可 以 有 效 地 封 堵 高 渗 层 ， 扩
大波及体积 ｊ ． 聚合物微球调剖技术 是近年来
发展 起来 的一 种新 型 深 部调 剖 技 术 ， 能 较好 地 提 高 原 油采 收率 ． 聚合 物微 球 调 剖体 系具 有 耐 温 耐盐 能
目前 我 国大 多 数 水驱 开 发 油 田 已进 入 高 含水
后者 可 以获得更 加准 确 多 样 的岩 石 信 息 ， 为 渗 流机 制 的探 讨 以及提 高采 收率 的基础研 究提 供一 种有效 的辅 助方法 ． 核磁 共振横 向弛豫 时间 与 孔 隙大小 成正比， 信号 幅度 的大 小 与 对应 孔 隙 中 的流 体 量 成
基金项 目：国家科技重大专项外协子课题“ 海上稠油化学驱油技术” （ 编号 ： ２ ０ １ １ Ｚ Ｘ ０ ５ ０ ２ ４一 Ｏ Ｏ ４ ）
作 者简 介 ： 周元龙（ １ ９ ８ ７ 一 ） ， 男， 博 士研 究生 ， 主要从事油气 田开发理论与提高采收率方面的研 究
Ｅ— ｍａ ｉ ｌ ： ｚ ｈｏ ｕｙ ｕ ａ ｎ ｌ ｏ ｎ ｇ ３ ２１ ＠ １ ２ ６．ｃ ｏ ｍ
业 中 的应 用 主要集 中在 ２个 方 面 ： 一 是 核磁 共 振 测 井及解 释评 价 ， 二是低 场核 磁共 振室 内岩心 分析．
核磁共振机理表明 ， 弛豫 时间与孔隙半径成正 比 …． 因此 ， 将弛豫时间转换成孔隙半径 ， 即
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ １ — １ ２
性 较 高． 定义 核磁 共振 横 向弛豫 时 间小 于 １ ０ ｍｓ 对 应小
（ １ ） 实验用油． 由于油和水都含有氢核 ， 横 向弛 豫时间 难以区分 ， 所以实验 中使用去氢煤油来代
替 原油 ， 黏度 ８ ｍＰ ａ・ Ｓ ． （ ２ ）实 验用 水为 模 拟 大 港 枣 园油 田地 层 水 ， 矿
Ｊ ａ ｎ ．２ ０ｌ ３
Ｖ０ ｌ － ２８ Ｎｏ． １
第２ ８卷第 ｌ期
文章 编号 ： １ ６ ７ ３ ０６ － ４ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ １ － ０ ０ ７ ０ — ０ ６
核磁 共振 研 究 聚 合 物微 球 调 驱 微 观渗 流 机 理
周元龙 ， 姜汉桥 ， 王川 ， 桑国强 ， 刘 磊
周元龙等 ： 核磁共振研究聚合物微球调驱微 观渗流机理
０． ７ ３ ５
— 一
（ １ ） ２ 实验方法与步 骤
２ ． １ 实验 材料 与设 备
式 中： ｒ 为 孔 隙半 径 ， Ｉ ｘ ｍ； 为核磁共 振弛豫 时间，
ｍ ｓ ； ｃ 为转换系数 ， 其值取 １ ． ７ １ ｍ ｓ ／ ／ ｘ ｍ ． 谱转换的 孔隙半径分布 曲线与常规压汞曲线拟合较好 ， 相关
核磁 共振 测试 原 理
核磁 共振技 术是 有效认 识储 层 和测试储 层 流体
参 数 的重 要手 段之 一．目前 核磁 共 振 技 术在 石 油 工
弛豫 时间 ／ ｍ ｓ
图 １ 核磁 共振 横 向 弛豫 时 间谱
Ｆｉ ｇ ． １ Ｔｙ ｐ ｉ ｃ ａ ｌ ＮＭ Ｒ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｖ ｅ ｒ ｓ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｘ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｉ ｍｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｕ ｍ
力强 、 调 剖 和 驱 油 双 重 作 用 的特 点 ． 在 常 规 的驱
Байду номын сангаас
化， 就可 以获得 不 同大小 孔 隙中的 流体分 布．
替 实验 中， 只能简单 地 获得岩 心进 、 出 口端 流体 （ 油、 气、 水和调剖剂 ） 的注 入量 和产 出量 ， 无 法 得 到岩 心 内部 流体 的分布 状况 ． 本文 应用 核磁共 振手 段 ， 对 聚合物 微球 深部调 驱 过 程 进行 研 究 ， 揭 示 聚 合 物微 球在 多孔 介质 中 的微 观渗 流规律 以及 驱替 过程 中微 观剩余 油分 布规 律 ， 为油 田开发 调整提 供指 导．
西安石油大学学报（ 自然科学版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｘ ｉ ａ ｎ Ｓ ｈ ｉ ｙ ｏ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ （ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
化度 ９ ０ ２ ９ ｍｇ ／ Ｌ ．
孔隙 ， ｌ ０～５ ０ ｍ ｓ 对应 中孔隙 ， 大于 ５ ０ ｍ ｓ 对应大孔 隙， 相 应 的孔 喉 半 径小 于 ４ ． ３ ｍ、 ４ ． ３ ～２ １ ． ５ ｍ、
（ １ ． 中国石油大学 石油工程教育部重点实验室 ， 北京 １ ０ ２ ２ ４ ９ ； ２ ． 中石油 勘探开发研究 院 北京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ； ３ ． 冀东 油田 陆上作业 区采油六 区， 河北 唐 山 ０ ６ ３ ２ ０ ０ ）
摘要 ： 利用核磁共振研 究聚合物微球调驱渗流机理， 设计 了不同粒径微球的注入 实验 ， 从微观角度 分析 了聚合 物微 球 的驱 油效果 与驱 油机 理 ． 对驱 替后 岩心 不 同直径 孔 隙 内的流体 分布进行 了研 究 ， 得到 了水驱 、 聚合物微 球驱 、 后 续水驱 阶段 驱 出油的孔 径 范 围以及 剩余 油分 布． 实验 结 果表 明 ， 聚合
物微 球调 驱 能够有 效动 用岩心 中不 同孔径 中剩余 油． 不 同尺寸 聚合物微 球对 岩心 的适应 性 不 同， 微 米级微球 主要 适 用于 高渗岩 心 ， 纳 米级微球 主要 适 用 于低 渗岩 心．
关 键词 ： 聚合 物微球 调 驱 ； 渗 流机理 ； 核磁 共振
中图分 类号 ： Ｔ Ｅ ３ ５ ７ ． ４ ６ 文献标 识码 ： Ａ
正 比， 如 图 １所 示． 所 以测 定 横 向弛豫 时 间 的变
和特 高 含 水 开 发 期 ， 注 入 水窜 流 严重 ， 波 及 效 率 低 ． 注水 井调 剖 技 术 可 以 有 效 地 封 堵 高 渗 层 ， 扩
大波及体积 ｊ ． 聚合物微球调剖技术 是近年来
发展 起来 的一 种新 型 深 部调 剖 技 术 ， 能 较好 地 提 高 原 油采 收率 ． 聚合 物微 球 调 剖体 系具 有 耐 温 耐盐 能
目前 我 国大 多 数 水驱 开 发 油 田 已进 入 高 含水
后者 可 以获得更 加准 确 多 样 的岩 石 信 息 ， 为 渗 流机 制 的探 讨 以及提 高采 收率 的基础研 究提 供一 种有效 的辅 助方法 ． 核磁 共振横 向弛豫 时间 与 孔 隙大小 成正比， 信号 幅度 的大 小 与 对应 孔 隙 中 的流 体 量 成
基金项 目：国家科技重大专项外协子课题“ 海上稠油化学驱油技术” （ 编号 ： ２ ０ １ １ Ｚ Ｘ ０ ５ ０ ２ ４一 Ｏ Ｏ ４ ）
作 者简 介 ： 周元龙（ １ ９ ８ ７ 一 ） ， 男， 博 士研 究生 ， 主要从事油气 田开发理论与提高采收率方面的研 究
Ｅ— ｍａ ｉ ｌ ： ｚ ｈｏ ｕｙ ｕ ａ ｎ ｌ ｏ ｎ ｇ ３ ２１ ＠ １ ２ ６．ｃ ｏ ｍ
业 中 的应 用 主要集 中在 ２个 方 面 ： 一 是 核磁 共 振 测 井及解 释评 价 ， 二是低 场核 磁共 振室 内岩心 分析．
核磁共振机理表明 ， 弛豫 时间与孔隙半径成正 比 …． 因此 ， 将弛豫时间转换成孔隙半径 ， 即
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ １ — １ ２
性 较 高． 定义 核磁 共振 横 向弛豫 时 间小 于 １ ０ ｍｓ 对 应小
（ １ ） 实验用油． 由于油和水都含有氢核 ， 横 向弛 豫时间 难以区分 ， 所以实验 中使用去氢煤油来代
替 原油 ， 黏度 ８ ｍＰ ａ・ Ｓ ． （ ２ ）实 验用 水为 模 拟 大 港 枣 园油 田地 层 水 ， 矿
Ｊ ａ ｎ ．２ ０ｌ ３
Ｖ０ ｌ － ２８ Ｎｏ． １
第２ ８卷第 ｌ期
文章 编号 ： １ ６ ７ ３ ０６ － ４ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ １ － ０ ０ ７ ０ — ０ ６
核磁 共振 研 究 聚 合 物微 球 调 驱 微 观渗 流 机 理
周元龙 ， 姜汉桥 ， 王川 ， 桑国强 ， 刘 磊
周元龙等 ： 核磁共振研究聚合物微球调驱微 观渗流机理
０． ７ ３ ５
— 一
（ １ ） ２ 实验方法与步 骤
２ ． １ 实验 材料 与设 备
式 中： ｒ 为 孔 隙半 径 ， Ｉ ｘ ｍ； 为核磁共 振弛豫 时间，
ｍ ｓ ； ｃ 为转换系数 ， 其值取 １ ． ７ １ ｍ ｓ ／ ／ ｘ ｍ ． 谱转换的 孔隙半径分布 曲线与常规压汞曲线拟合较好 ， 相关
核磁 共振 测试 原 理
核磁 共振技 术是 有效认 识储 层 和测试储 层 流体
参 数 的重 要手 段之 一．目前 核磁 共 振 技 术在 石 油 工
弛豫 时间 ／ ｍ ｓ
图 １ 核磁 共振 横 向 弛豫 时 间谱
Ｆｉ ｇ ． １ Ｔｙ ｐ ｉ ｃ ａ ｌ ＮＭ Ｒ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｖ ｅ ｒ ｓ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｘ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｉ ｍｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｕ ｍ
力强 、 调 剖 和 驱 油 双 重 作 用 的特 点 ． 在 常 规 的驱
Байду номын сангаас
化， 就可 以获得 不 同大小 孔 隙中的 流体分 布．
替 实验 中， 只能简单 地 获得岩 心进 、 出 口端 流体 （ 油、 气、 水和调剖剂 ） 的注 入量 和产 出量 ， 无 法 得 到岩 心 内部 流体 的分布 状况 ． 本文 应用 核磁共 振手 段 ， 对 聚合物 微球 深部调 驱 过 程 进行 研 究 ， 揭 示 聚 合 物微 球在 多孔 介质 中 的微 观渗 流规律 以及 驱替 过程 中微 观剩余 油分 布规 律 ， 为油 田开发 调整提 供指 导．