带压渗吸核磁共振实验研究—...江凹陷潜江组泥质白云岩为例_曾星航.pdf

第30卷第1期油气地质与采收率Vol.30,No.12023年1月Petroleum Geology and Recovery EfficiencyJan.2023收稿日期：2021-10-10。作者简介：曾星航（1993），男，重庆人，硕士，从事储层改造与分析评价。E-mail：。基金项目：中国石化科技部基础前瞻项目“页岩油压裂液渗吸及滞留机理研究”（P20033-1）。文章编号：1009-9603（2023）01-0122-07DOI：10.13673/37-1359/te.202110042带压渗吸核磁共振实验研究以江汉盆地潜江凹陷潜江组泥质白云岩为例曾星航1，2，祁尚义1，2，许国庆1，2，江昀3，李秀云1，2（1.页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室，北京 100101；2.中国石化石油工程技术研究院，北京 100101；3.中国石油勘探开发研究院，北京 100083）摘要：渗吸油水置换作用可提高非常规储层原油产量，目前渗吸实验研究以自发渗吸为主，即在常压条件下模拟岩心在毛细管力作用下的渗吸过程，而在实际施工过程中，压裂液在地层中滞留往往存在压力，传统的实验方法无法体现带压条件下的渗吸特征。为此，以江汉盆地潜江凹陷潜江组泥质白云岩为研究对象，开展基于低场核磁共振技术的带压渗吸实验，研究在流体压力作用下的渗吸规律。结果表明：根据T2谱孔隙分类，页岩油储层岩样中98.14%99.49%的孔隙为小孔和中孔，中孔是其主要储集空间；相较于常压渗吸，附加流体压力使较小孔隙得到更多动用，5和10 MPa带压渗吸采收率分别提高24.32%和62.59%；渗吸使高黏土矿物含量岩样表面产生裂缝，增大接触面积，提高油水置换效率，同时渗吸作用存在改善物性及伤害储层的两面性。关键词：页岩油；泥质白云岩；带压渗吸；低场核磁共振测试；渗吸采收率；潜江凹陷中图分类号：TE355文献标识码：AExperimental study on forced imbibition by NMR：A case ofargillaceous dolomite of Qianjiang Formation in Jianghan BasinZENG Xinghang1，2，QI Shangyi1，2，XU Guoqing1，2，JIANG Yun3，LI Xiuyun1，2（1.State Key Laboratory of Shale Oil and Gas Enrichment Mechanisms and Effective Development，Beijing City，100101，China；2.SINOPEC Research Institute of Petroleum Engineering，Beijing City，100101，China；3.PetroChinaResearch Institute of Petroleum Exploration&Development，Beijing City，100083，China）Abstract：The imbibition can improve the crude oil production of unconventional reservoirs by the oil-water displacement.Currently，the spontaneous imbibition predominates in the experimental research，which simulates the imbibition process incores under the capillary force at atmospheric pressure.However，there are fluid pressures during the actual fracturing inthe reservoirs，and the traditional experimental methods cannot reflect the forced imbibition characteristics.Taking the argillaceous dolomite of Qianjiang Formation of Qianjiang Sag in Jianghan Basin as an example，this paper designed an forcedimbibition experiment based on low field NMR（LF-NMR）technology and studied the imbibition laws at fluid pressures.The results show that according to the T2pore classification，98.14%-99.49%of the pores in the shale oil core samples arethe small holes and medium holes，and the medium holes are the main reservoir spaces.Compared with spontaneous imbibition，the additional fluid pressure makes more use of smaller pores，and the recovery of 5 MPa and 10 MPa forced imbibition is increased by 24.32%and 62.59%respectively.The imbibition causes fractures on the surface of cores with high claycontent，increases the contact area，and improves the oil-water displacement efficiency.At the same time，the imbibitioncan not only improve physical properties but also damage reservoirs.Key words：shale oil；argillaceous dolomite；forced imbibition；LF-NMR；imbibition recovery；Qianjiang Sag页岩油是继致密油之后的又一具备广阔开发潜力的非常规油气资源，在中国分布广泛、储量丰第30卷第1期曾星航等.带压渗吸核磁共振实验研究 123 富，目前已探明的页岩油地质储量为7.37108t，是有效的接替能源1-4。潜江凹陷位于江汉盆地中部，为典型内陆盐湖盆地，其中潜江组发育193个盐韵律层段，主要岩性为泥质白云岩和泥岩夹白云岩5，其生烃指数多大于100，既是烃源岩，又是储层，具有明显的油浸特点，其累积厚度约为 2 000 m，页岩油地质储量达1.00108t6，具有良好的勘探开发前景。由于页岩油储层微纳米孔隙发育，与常规储层相比具有低孔隙度、超低渗透率的特点，开发难度大，大规模体积压裂储层改造是重要的开发手段7-8。中外的页岩储层压裂施工表明，大量压裂液注入地层后，返排率普遍低于30%9，但却出现了返排率越低，产量越高的现象10，这是因为在体积改造+压后焖井开发模式下，压裂液注入后在毛细管力作用下进入储层，渗吸现象明显，而渗吸作用被认为是原油开采的重要动力之一，可有效提高原油产量11-13。近年来针对渗吸驱油问题，诸多学者做了广泛研究，李侠清等从岩心状态、渗透率、孔喉分布、润湿性、裂缝构造等方面进行了自发渗吸实验研究14-16，屈亚光等对页岩储层压裂液渗吸及返排机理进行研究，得到储层岩石含水饱和度、毛细管力等因素对压裂液渗吸与返排的影响规律17。储层实际开发中压后往往存在流体压力，而目前的实验研究主要集中于常压下的自发渗吸实验，忽略了流体压力对渗吸作用的影响，模拟条件与储层真实情况存在较大差异。考虑流体压差的带压渗吸实验研究较少，关于页岩油储层的带压渗吸规律研究尚未见报道。为此，以江汉盆地潜江凹陷潜山组泥质白云岩岩心为样品，基于建立的带压渗吸方法，借助低场核磁共振技术开展实验研究，揭示不同流体压力作用下的渗吸实验规律，对比不同压力下不同孔隙区间岩样渗吸动用程度，并讨论渗吸作用对储层物性的影响，为非常规储层压后焖井制度及渗吸开采机理的进一步研究提供了新思路。1实验器材与方法1.1实验器材实验仪器实验仪器主要包括CMS300岩心覆压孔渗自动测试仪、SY1A07型超低渗透岩心真空加压饱和装置、MacroMR12-150H-G低场核磁共振分析仪、高精度柱塞泵和活塞式加压渗吸容器等设备（图1）。岩心样品岩心取自江汉盆地潜江凹陷潜江图1带压渗吸实验装置示意Fig.1Schematic of experimental device for forced imbibition组页岩油储层，岩性为泥质白云岩18，埋深为2 6302 720 m，其储层渗透率为0.0070.059 mD，孔隙度为3.30%6.46%，属于典型的低孔低渗透储层。岩心编号分别为S1，S2，S3和S4，其脆性矿物以碳酸盐岩为主，表现出高碳酸盐岩、低石英、低黏土矿物特点，其全岩矿物成分结果较为接近（表1），可作为相同岩性的平行样品开展渗吸实验。接触角平均值为45.3，表现为水湿，为渗吸油水置换提供了基础条件。对S1S3岩样开展不同流体压力下的常压、带压渗吸实验，S4岩样黏土矿物含量较高，作为比对样品开展常压渗吸实验。实验前将岩心切割成直径为2.4762.488 cm，长度为5.1465.648 cm的柱塞样品。表1岩心样品基本参数Table1Basic parameters of core samples岩心编号S1S2S3S4深度/m2 634.62 635.72 639.92 642.9长度/cm5.1465.4585.6485.342直径/cm2.4882.4762.4862.484全岩矿物含量/%白云岩58.255.454.749.3长石18.716.117.614.2石英5.88.26.39.1黏土矿物11.913.112.523.7其他5.47.28.93.7实验流体选用 3号航空煤油和 2%KCL氘水溶液作为实验流体（表2），以消除两相含氢流体对核磁信号的影响，核磁监测信号全部来自于油相。表2常温常压下流体样品参数Table2Parameters of experimental fluids at roomtemperature and atmospheric pressure流体类型航空煤油2%KCL氘水溶液密度/（gcm-3）0.831.12黏度/（mPas）2.531.25表面张力/（mNm）26.8272.75 124 油气地质与采收率2023年1月在渗吸实验中，核磁信号变化量即可反映岩样中煤油的采出量，转换可得其渗吸采收率。1.2实验方法通过活塞式加压渗吸容器模拟不同流体压力下岩样带压渗吸过程，具体实验步骤包括：使用CMS300岩心覆压孔渗自动测试仪测试干燥岩样的气测渗透率和孔隙度，获得渗吸前的物性参数。将岩样置于SY1A07型超低渗透岩心真空加压饱和装置中，抽真空12 h后，在20 MPa压力下饱和煤油120 h后取出，使用 MacroMR12-150H-G 低场核磁共振分析仪测试岩样饱和煤油状态下T2谱。将岩心浸于含有2%KCL氘水溶液（简称氘水）的活塞式加压渗吸容器中，打开渗吸容器顶部二通阀，使用高精度柱塞泵向活塞式加压渗吸容器加压（流体压力依次为0，5，10 MPa），直到顶部阀门出液，关闭阀门。高精度柱塞泵以恒压模式运行保持压力。每隔一段时间取出岩样，使用棉纱擦干表面后，包裹聚四氟生料带，测试不同时间各岩样T2谱。重复