基于核磁共振技术的黏弹性颗粒驱油剂流动特征

首次通过核磁共振技术和岩心驱替实验相结合的方法,对黏弹性颗粒(B-PPG)驱油剂在岩心中的流动特征进行深入研究.驱替结果表明:B-PPG在岩心孔隙介质中以重复堵塞-变形-通过的方式运移.核磁共振横向弛豫时间(T2)图谱明确了B-PPG在孔隙介质中的调剖作用,即B-PPG首先运移进入大孔隙,然后对其进行封堵,促使液流转向较小孔隙.核磁共振图像直观揭示了B-PPG驱油剂在岩心孔隙中的流动分布状态,B-PPG驱油剂驱替前缘均匀推进,能够进入水驱波及不到的区域,具有显著的调整微观非均质性、增大波及系数的能力.渗透率、B-PPG浓度及注入速率对B-PPG驱油剂的流动特征具有显著影响.增大渗透率能够提高B-PPG在孔隙介质中注入性;增大浓度或降低注入速率有利于B-PPG堵塞大孔隙,液流转向较小孔隙,提高波及系数.     

利用图论多分辨率聚类方法构建核磁可变T2截止值预测模型

准确求取T2截止值对核磁共振资料在储层评价中的应用至关重要,传统T2截止值获取方法受到区域性、储层非均质性等影响明显,实际使用中往往误差较大。本文基于岩心核磁实验,分析物性参数、核磁共振T2谱几何均值等参数与T2截止值之间的关系。考虑到储层非均质的影响,提出采用图论多分辨率聚类方法,利用邻近指数和核心代表指数划分测井相,结合铸体薄片等资料建立测井相与岩相的对应关系,建立基于测井相约束的可变T2截止值预测模型。在渤海盆地X油田实际应用中表明,本文提出的模型计算的T2截止值与岩心核磁实验T2截止值测量值误差较小,较传统方法优势明显,进一步提高了利用核磁共振资料计算储层参数的准确性与适用性。     

岩心润湿性对核磁共振可动流体T_2截止值的影响

对有代表性的低渗透储层密闭取岩心平行样进行原始润湿和强亲水岩心的T2截止值核磁共振离心实验标定,并将实验结果进行比较,分析2种不同润湿性条件下T2截止值的差异及影响因素。研究表明:强亲水岩心的T2截止值比对应保持原始润湿性岩心的T2截止值普遍偏小,强亲水5块岩心实测T2截止值的分布范围为9.64~13.89 ms,平均值为12.58 ms;保持原始润湿性5块岩心实测T2截止值的分布范围为11.57~20.03 ms,平均值为16.33 ms。由于润湿性的影响,原始润湿岩心饱和水T2谱比对应的强亲水岩心T2谱偏右,T2几何平均值增大。岩心渗透率越大,含油性越好,岩石越亲油,则原始润湿岩心T2谱越偏右,T2几何平均值越大,导致T2截止值增大。岩心渗透率越小,岩石孔喉越细小,由于毛管力作用,原始润湿岩心束缚水饱和度更高,导致对应的T2截止值更大。     

火山岩束缚水饱和度核磁共振测量方法

束缚水饱和度是油气储层计算储量、分析产出流体类型的关键参数.火山岩储层具有岩性多样、孔隙结构复杂、非均质性强等特点,必须通过对全直径岩心进行分析,才能获得比较准确的束缚水饱和度.常规方法分析全直径岩心束缚水饱和度,存在测试周期长、样本难以获取以及可能产生黏性指进等问题.采用核磁共振技术结合离心实验技术,用小岩心测量得到的可动流体T<,2>截止值标定全直径岩心T<,2>谱,进而得到全直径岩心束缚水饱和度的实验新方法,解决了常规方法测试存在的问题.对比核磁共振方法与驱替实验所得全直径岩心束缚水饱和度.结果表明,对均质性较好、不含裂缝或微裂缝的火山岩岩心,核磁共振方法与驱替实验测量得到的结果吻合较好;对含有裂缝或微裂缝的火山岩岩心,核磁共振方法由于避免了指进现象,测得的束缚水饱和度不受裂缝、微裂缝的影响.     

碳酸盐岩储层岩心T2谱分形特征探究——以安岳气田为例

碳酸盐岩储层发育裂缝、溶蚀孔洞等孔隙结构,非均质性极强。核磁共振T2谱曲线可较为全面、准确地表征碳酸盐岩储层不同类型的孔隙结构。研究T2谱曲线分形特征实现不同孔隙结构的定量区分是碳酸盐岩储层表征的有效方法。此次研究选取了四川安岳气田龙王庙组气藏和灯影组碳酸盐岩气藏共计30块岩心,在饱和盐溶液条件下核磁共振测试结果,编制基于计盒维数法的自动化处理程序计算其T2谱曲线分段分维值。结果表明:碳酸盐岩储层岩心T2谱曲线具有自相似性;不同弛豫时间段信号强度差异较明显,而分维值差异很小,分布规律相近;分维值Ds是T2谱曲线的固有特征,与信号强度相关性较差。     

基于奇异值分解的核磁共振T2谱反演研究

在介绍奇异值分解的基本原理基础上,实现了基于奇异值分解的核磁共振T2谱反演。给出了T2谱反演的线性方程组,并利用奇异值分解法求解该线性方程组的解。此SVD法能够获得连续性较好的反演T2谱,算法较稳定,收敛性好,非负约束条件容易实现。反演T2谱与构造T2谱吻合性较高。且由NMR实验室反演效果可知,该方法可以应用于实验室岩心的T2谱反演。     

核磁共振T2谱优化反演方法

将核磁共振T2谱反演问题转化为求目标函数极小值的优化问题,建立新的易于实现T2谱非负约束的优化反演模型,然后利用共轭梯度算法解决上述反演问题。将该方法应用于无噪声理论回波数据、信噪比SNR=25的理论回波数据以及岩心NMR实验数据反演并与构造谱及实验室国外软件反演结果对比表明,无噪声理论回波数据反演的T2谱与构造谱几乎完全符合;信噪比SNR=25时反演的T2谱和构造谱符合得很好;岩心反演的T2谱与实验室国外软件反演的T2谱符合得很好,利用反演结果计算的孔隙度与实验室氦孔隙度绝对误差为0.65%。因此,该方法是一种有效和实用的核磁共振T2谱反演方法,具有较强的抗噪能力,能够应用于生产和科研。     

内部磁场梯度对火山岩核磁共振特性的影响及其探测方法

在常规岩心测量和核磁共振(NMR)试验的基础上,分析顺磁性矿物对火山岩NMR测量的影响,并对部分样品进行2D NMR测量,探测到基于内部磁场梯度-横向弛豫时间的信号分布、视内部磁场梯度分布和视T2弛豫时间谱.结果表明:顺磁性矿物会在火山岩样品中产生很强的内部磁场;在磁旋动力和分子扩散的作用下,NMR测得的信号信噪比很低,计算到的孔隙度偏低,对于磁铁矿、黄铁矿含量较多的岩心差别最大;用T2-G 2D NMR方法可探测这种内部磁场梯度的分布,并用于流体的扩散分析.     

储层岩石微观结构性质的分析方法

介绍了用以分析储层岩石微观结构性质的若干函数,以模拟退火算法建立的数字岩心为基础,详细讨论了各个函数的应用方法,并用这些方法进行了实例计算.研究表明,连通孔隙体积比能够准确描述岩心中孔隙的整体连通性;孔隙尺寸分布函数可以定量表征岩心孔隙的分布;局部孔隙度分布函数不但可以对岩心中孔隙、岩石骨架的最大发育规模进行定量评价,而且能够对岩心均质性进行定性分析;测量单元标准差分布曲线可以为岩心均质性分析时测量单元边长的合理选取提供重要依据;借助局部渗流概率函数能够对岩心的连通性能及是否为各向同性作出合理的定性判断.格子Boltzmann方法计算数字岩心渗透率简便易行、结果准确,可以作为评价数字岩心可靠性的重要标准.     

储层岩石微观结构性质的分析方法

介绍了用以分析储层岩石微观结构性质的若干函数,以模拟退火算法建立的数字岩心为基础,详细讨论了各个函数的应用方法,并用这些方法进行了实例计算。研究表明,连通孔隙体积比能够准确描述岩心中孔隙的整体连通性;孔隙尺寸分布函数可以定量表征岩心孔隙的分布;局部孔隙度分布函数不但可以对岩心中孔隙、岩石骨架的最大发育规模进行定量评价,而且能够对岩心均质性进行定性分析;测量单元标准差分布曲线可以为岩心均质性分析时测量单元边长的合理选取提供重要依据;借助局部渗流概率函数能够对岩心的连通性能及是否为各向同性作出合理的定性判断。格子Boltzmann方法计算数字岩心渗透率简便易行、结果准确,可以作为评价数字岩心可靠性的重要标准。     

微观非均质储层注水开发室内模拟及监测方法

储层微观非均质性普遍存在且影响着渗流特征。为了直观有效地表征和模拟储层微观非均质特征及其对水驱开发效果的影响,室内条件下研制了具有微观非均质特征的可视化填砂模型和砂岩岩心模型。分别采用录像观察和饱和度测试的方法,实验模拟并监测水驱开发动态,分析渗流特征及残余油的形成与分布,明确储层微观非均质性对注水开发效果的影响。两种模型实验结果表明:局部低渗形成的微观非均质性易使油水前缘不稳定,指进明显,出口见水较快,驱油效率较低;注水开发后微观非均质储层残余油主要分散分布在局部低渗部位以及低渗部位之间的水动力滞留带;通过录像方法能直观定性地跟踪水驱开发动态,而采用饱和度测试分析可以定量表征油水变化情况,两者相结合可以较全面分析微观非均质对渗流特征及水驱开发效果的影响。     

页岩、砂岩岩心核磁共振实验结果对回波间隔的敏感性差异

回波间隔(TE)参数的选取对核磁共振岩心分析实验结果影响很大,为确定TE值对不同岩样的核磁共振结果的影响程度,系统研究了页岩、砂岩岩心核磁共振岩心实验对TE值的敏感性。对相同状态下的岩心进行了多组TE值的核磁共振测量,分析了不同岩样核磁实验T2谱的形态、T2谱峰位置和核磁孔隙度与TE值的关系。结果表明,TE对于核磁共振岩心分析结果影响很大,而且对不同岩性岩心的敏感性有很大差异,砂岩岩心对TE值的敏感性较弱,不同TE值的测量结果,其T2谱的变化在形态上有所改变,但其主体位置和核磁孔隙度变化不大;页岩岩心对TE值非常敏感,不同TE值测量时,T2谱不但形态发生了明显的变化,而且其主体位置向右移动,核磁孔隙度也迅速减小。     

储层孔隙敏感性伤害的核磁共振实验研究

识别储层敏感性伤害机理对于避免油气井产能损失具有重大意义。为强化该领域室内研究,并克服目前有损测试方法的局限性,将核磁共振手段引入该领域。利用核磁共振T2谱测试,结合岩心流动实验,对我国KT油田两口生产井的盐敏和碱敏潜在伤害程度和伤害机理进行了研究。结果表明,KT油田储层的盐敏伤害程度可达39.5%,核磁T2谱显示伤害过程中存在明显的小孔隙增多、大孔隙减少的现象,据此推断盐敏伤害机理为黏土膨胀;KT油田储层碱敏伤害程度可高达77.8%,但T2谱并未显示伤害过程中存在孔隙类型及大小的变化;增大驱替倍数后出口端出现浑浊,且T2谱显示岩心中大小孔隙均增多,进而推断碱敏伤害机理为黏土分散运移。     

核磁共振全直径岩心分析仪磁体的研制

采用核磁共振进行石油岩心分析，可以从一块岩样中得到孔隙度(总孔隙度、有效孔隙度、粘土束缚水孔隙度等)、自由流体指数(可动流体百分数)、孔径分布以及渗透率等多种参数，具有无损检测、一机多参数、一样多参数的显优点．我国油田以陆相沉积油田为主，其主要特点是储层存在严重的非均质性，所以采用核磁共振全直径岩心分析非常有必要性，和核磁共振标准岩心分析同样重要，磁体是核磁共振岩心分析仪的核心部件，这种磁体相对体积较小，有效气隙大，重量轻．在设计磁体时，首先要根据经验初步确定磁体类型和结构尺寸，然后再用有限元方法进行计算，得出准确的尺寸，装配完的磁体通过无源匀场使磁体的均匀度达到要求，磁场的均匀度和FID(free induction decay)信号衰减程度密切相关，FID衰减的越快，说明磁体均匀度越差，磁体经调试完毕后，使用煤油和四氯化碳模拟孔隙介质组成的标准样做FID测试，通过磁体的测试，可知磁体的均匀度、磁场场强的温度稳定性、磁体的总体稳定性良好，完全可以给核磁共振全直径岩心分析仪营造一个合适的匀场环境。     

泥页岩储集空间微观非均质性定量评价

泥页岩储层空间非均质性直接影响到页岩油气的赋存方式、富集能力,甚至流动方式,是页岩油气储层评价的重要内容之一.针对渤海湾盆地济阳坳陷东营凹陷泥页岩样品,利用X-ray CT三维重构、切割技术建立大量数字岩心模型,定性-定量评价泥页岩储集空间孔裂-隙发育特征(形态、大小、孔隙度、比表面积等),研究储集空间微观非均质性.结果表明:(1)不同储集空间发育不同的孔隙类型,具有不同的非均质性;(2)孔隙、裂隙发育的页岩(样品Y556),具有最强的微观非均质性,而对于孔隙发育的页岩(样品F41),微观非均质性最弱;(3)随储集空间非均性的增强,孔隙表面积与孔隙度的线性关系和分层性越来越弱,及至消失.     

低渗火山岩气藏渗吸机理实验研究

为深入研究喷发成岩的强非均质性火山岩气藏渗吸机理,综合使用气水驱替、核磁共振、X-CT成像等实验进行分析.结果表明,火山岩实验样品自发渗吸含水饱和度增加主要发生在渗吸初期的2 h,渗吸24 h已基本达到稳定状态,储层渗透率越小渗吸水饱和度越大.自发渗吸过程中微小孔隙渗吸速度和渗吸水分布比例均大于较大孔隙,约有80％的渗...     

基于核磁与压汞资料的储层孔隙结构特征研究

X1井区位于酒泉盆地营尔凹陷长沙岭构造带，下白垩统下沟组一段（K₁g¹）储层岩石类型主要为岩屑砂岩和长石岩屑砂岩，发育砂泥岩薄互层，储层非均质性强，给储层评价带来较大困难。而流体识别、储层评价及后期开发措施在很大程度上依赖于对储层的孔隙结构的认识。以X1井区为例，对研究区的矿物成分进行统计分析、对电镜薄片观测的孔隙类型进行分类研究，重点根据该井区的压汞及核磁共振T₂谱等测试数据，建立了T₂谱与岩芯孔喉半径的定量计算方法，并结合核磁共振测井资料，形成了连续定量刻画储层孔喉半径变化特征的方法；对孔喉半径的定量刻画，可以为了解储层孔渗的变化提供思路，为研究区储层孔隙结构和储层非均质性研究提供更丰富的信息。     

基于机器学习算法预测核磁共振T2谱

近年来,深度学习算法被广泛应用于生成各种类型的数据。本文通过分析测井数据与核磁共振T2谱之间的映射关系,利用随机森林与LSTM网络模型实现了对核磁共振T2谱的重构。核磁共振测井每个深度获得的T2谱是在不同的时间序列中通过不同的布点数来显示形态上的变化的,随机森林算法能够处理高维度的核磁共振T2谱数据且不需要做特征选择,而LSTM可以很好地控制不同深度神经元对T2谱各分布点的影响,将这两种网络模型进行参数优化后对同一口井的预测结果进行对比分析。这里选取了中国海上A油田的测井数据作为例子进行方法测试。首先,利用灰色关联度算法分析T2几何均值与测井曲线的相关性。选取相关性高于设定值的测井曲线,将测井曲线标准化缩放在0~1后作为随机森林与LSTM模型的输入,预测同一地层T2谱形态分布规律并比较算法的优劣。在比较软件处理得到的核磁共振T2谱和预测结果后分析它们之间产生差异的原因。结果显示通过LSTM神经网络模型预测的数据与地层真实数据的符合度比随机森林算法更高,符合度可达90%以上。     

基于核磁共振技术的岩石孔隙结构特征测定

为研究岩石的孔隙结构特征,采用核磁共振技术(NMR)对花岗岩进行测量,得到花岗岩的横向弛豫时间t2分布、NMR测量结果和核磁共振成像图像.研究结果表明:花岗岩的t2分布主要为3个峰,第1个峰和第2个峰的面积占峰总面积的98％以上;岩石组成颗粒粒度的不同,引起了岩石核磁共振弛豫特性的差异.花岗岩的平均孔隙度为1.79％,t'2平均值为26.1ms,束缚流体饱和度平均值占88.5％,核磁共振成像显示岩石的孔隙结构特征,为孔隙结构分析提供依据.岩石核磁共振特征的变化规律和成像结果为岩石微观结构和岩石损伤机理研究提供实验数据.     

基于数字图像处理的非均质岩石材料细观尺度应力分析

以冀中坳陷碳酸盐岩储层为例,利用碳酸盐岩微观结构的图像信息,确定地应力数值模拟计算网格的合适尺寸,将数字图像处理技术引入非均质碳酸盐岩岩石材料细观尺度的应力分布计算中,将表征岩石细观结构特征的量与岩石物理力学参数等宏观的量有机结合,精确预测碳酸盐岩非均质储层裂缝发育及分布的区域。结果表明:研究区域最大水平主应力为-59.51~-95.09 MPa,最小水平主应力为-34.05~-52.58 MPa;Mises等效应力为56.84~83.15 MPa;研究区域最大总应变为2.097×10-4,最小总应变为1.392×10-4;岩心样品在左上区域和右下区域均出现应力集中和变形不协调的情况,预测为裂缝主要扩展和分布的区域;基于数字图像处理技术能够更真实、有效地表征储层岩石的非均质性。