毛 伟，贾红兵，杜朋举

(中油大庆油田有限责任公司，黑龙江 大庆 163712)

核磁共振技术在油水两相渗流特征研究中的应用

毛 伟，贾红兵，杜朋举

(中油大庆油田有限责任公司，黑龙江 大庆 163712)

油水两相驱替实验主要从宏观角度描述渗流特征，但无法从微观层面对储层动用状况进行描述。为解决该问题，使用核磁共振技术从微观角度研究油水两相渗流特征，运用弛豫时间谱转换成喉道半径分布法和各喉道区间饱和度计算方法，研究饱和水状态下油驱水特征以及饱和油状态下水驱油特征，得出了不同驱替阶段油水在孔隙空间中的分布以及各喉道区间油相采出程度。该研究在一定程度上实现了对两相渗流机理较为全面的认识，对新区勘探和老油田开发技术调整具有重要意义。

核磁共振;油水两相渗流;喉道半径;水驱油

1 核磁共振技术原理

核磁共振技术研究油水两相渗流特征以水驱油实验为基础，实验流体为去氢煤油和水，分别对岩样饱和水状态、油驱水至饱和油状态、水驱油至残余油状态以及不同含水阶段进行核磁共振实验测定弛豫时间谱。由于去氢煤油不含氢元素，核磁共振实验中不产生核磁共振信号，其核磁共振信号全部由水所贡献，因此测得的弛豫时间谱反映的是含水孔隙大小分布以及不同孔隙中的含水饱和度。将核磁共振信号转换为喉道半径分布，根据含水饱和度得出不同喉道半径所连通的孔隙内的含油饱和度分布及采出程度［1－6］。

2 核磁共振弛豫时间谱转换成喉道半径

核磁共振机理表明，弛豫时间与喉道半径成正比［7－9］。因此，将弛豫时间转换成喉道半径:

式中:r为喉道半径，μm;T2为核磁共振弛豫时间，ms;C 为转换系数，ms/μm。

其中，转换系数取14.1 ms/μm，在该转换系数下，核磁共振驰豫时间谱与常规压汞曲线拟合得较好，相关性较高。

3 流动喉道下限确定

根据压汞数据，可以得到不同喉道半径对渗透率的贡献，将渗透率贡献达到99.9%时的喉道半径作为流动喉道下限。依此定义，根据B301区块压汞资料，得到流动喉道下限为0.40 μm，该值正是弛豫时间截止值对应的喉道半径。当孔隙空间大于该喉道半径时，流体可动，反之不可动。

4 油驱水特征分析

根据喉道分类标准及B301区块流动喉道下限，将岩样的喉道半径分布划分为小于0.4、0.4～1.0、1.0 ～4.0、大于 4.0 μm 4 个区间。各区间弛豫时间谱幅度和与所有弛豫时间谱幅度和的比即为各区间对应的含水饱和度，有了含水饱和度后，就可以计算出各喉道区间内绝对含油饱和度、相对含油饱和度，进而计算出油相绝对采出程度和油相相对采出程度。绝对采出程度反映各喉道区间对总采油量的贡献大小，相对采出程度反映各喉道区间内的驱油效率。

将B301区2块岩样抽真空饱和水，测定油驱水至束缚水过程的弛豫时间。饱和油状态下的弛豫时间谱即为束缚水在孔隙中的分布曲线(图1、2)，主要特征如下。

图1 B3－8井6－2岩样喉道半径分布(K=35×10－3μm2)

(1)饱和水状态下，水主要分布在半径小于0.4 μm的喉道中。饱和水时，2块岩样半径小于0.4 μm喉道中的平均含水饱和度为52.5%，0.4～1.0 μm喉道中的平均含水饱和度为15.3%，1.0～4.0 μm喉道中的平均含水饱和度为23.8%，大于4.0μm喉道中的平均含水饱和度为8.4%。由此可以看出，水主要分布在半径小于0.4 μm的喉道所连通的孔隙空间中，4 μm以上喉道中的含水饱和度最少，即4 μm以上喉道所连通的孔隙体积较小。

图2 B3－8井21－1岩样喉道半径分布(K=8.99 ×10－3μm2)

(2)饱和油状态下，油主要分布在1.0～4.0 μm喉道内，流动喉道下限以下以含水为主。图1、2中饱和油状态、饱和水状态2条曲线之间的区域为饱和进岩心的油在孔隙中的分布。饱和油状态时，2块岩样含油饱和度分别为39.6%、38.4%(表1)，从4个喉道区间含油饱和度分布看，油主要分布在1.0～4.0 μm喉道内。绝对含油饱和度分别为18.4%、18.0%，含油比例分别为 46.5%、46.9%，表明该喉道区间为主要储油空间。从相对含油饱和度看，随着喉道半径的增大，相对含油饱和度逐渐升高，6－2号样从9.7%增加到88.5%，21－1号样从8.4%增加到84.0%，这说明大喉道以含油为主，喉道下限(0.4 μm)以下以含水为主。2块岩样小于0.4 μm喉道的相对含油饱和度仅为9.7%、8.4%，这是由于油驱水过程中油优先进入阻力小的大喉道，后进入阻力大的小喉道的原因。

表1 B3－8井2块岩样不同状态下各喉道区间含油饱和度及含油比例

5 水驱油特征分析

从采出油分布、残余油分布、渗吸采出程度等方面，对水驱油过程进行分析，主要特征如下。

(1)采出油主要来自1.0～4.0 μm喉道内。图1、2中饱和油状态、残余油状态2曲线区域为最终采出油在孔隙中的分布。从表2中可以看出，2块岩样各区间均有油采出，但采出程度差别很大，残余油状态时，2块样采出程度分别为51.6%、45.5%。从分布上看，采出程度最高区间为1.0～4.0 μm喉道内，该区间2块岩样绝对采出程度分别为26.8%、21.1%，分别占采出油量的51.9%、46.4%，这表明此喉道区间为主要渗流通道。

(2)渗吸作用平均采出程度为5.1%，占总采出程度的10.5%。水驱油至残余油时，采出油由2部分组成:一是大于流动喉道下限的孔隙空间中的油，主要靠注水驱替压力采出，喉道半径越大，渗流阻力越小，相对采出程度越高;二是小于流动喉道下限的孔隙空间的油，主要靠渗吸作用采出，喉道半径越小，作为驱油动力的毛管压力越大，渗吸作用越强，相对采出程度越高。2块岩样依靠渗吸作用的采出程度分别为5.3%、4.9%(表2)，平均为5.1%;而依靠注水驱替作用的采出程度分别为46.3%、40.6%，平均为43.5%。

表2 B3－8井2块岩样残余油状态下各喉道区间采出程度及采油比例

(3)残余油主要分布在1～4 μm喉道内，其次在0.4～1.0 μm喉道内。图1、2中饱和水状态、残余油状态2曲线之间区域为残余油在孔隙中的分布。水驱油至残余油时，2块岩样残余油饱和度分别为19.2%、20.9%(表1)，残余油主要分布在1～4 μm喉道内，该喉道区间2块岩样绝对含油饱和度分别为 7.8%、9.9%，占残余油饱和度的40.6%、47.4%;其次分布在0.4～1.0 μm喉道内，2块岩样绝对含油饱和度分别为6.1%、6.8%，占残余油饱和度的31.8%、32.5%。小于0.4 μm的喉道中由于含油饱和度极低，且以渗吸采油为主，残余油极少。

6 结论

(1)采用核磁共振技术研究油水两相渗流特征，可得到不同类型水驱油过程中，油水在孔隙空间中的微观分布及采出程度。

(2)B301区块饱和油状态下，油主要分布在1.0 ～4.0 μm 喉道内;水驱油过程中 1.0 ～4.0 μm喉道动用程度最高。该区块主要储集和流动空间为1.0 ～4.0 μm 喉道。

(3)水驱油过程中渗吸作用平均采出程度为5.1%，占总采出程度的10.5%左右。

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Application of NMR in the study of oil/water two phase flow

MAO Wei，JIA Hong－bing，DU Peng－ju
(Daqing Oilfield Co．，Ltd．，PetroChina，Daqing，Heilongjiang 163712，China)

Oil/water two phase displacement experiment can describe macroscopic flow characteristics，but not the microscopic producing status of reservoirs．NMR technology has been applied to study the characteristics of oil/water two phase flow from microscopic perspective．The displacement performance of oil displacing water under water－saturated condition and that of water displacing oil under oil－saturated condition are studied through converting relaxation time spectrum to throat radius distribution and calculating saturation between throats，thus derived the distribution of oil and water in pore space and the degree of oil reserve recovery between throats at different stages．This study provides more comprehensive understanding of the mechanism of two－phase fluid flow and is of important significance to exploration in new areas and development adjustment in existing oilfields．

NMR;oil/water two－phase fluid flow;throat radius;water displacing oil

TE357.9

A

1006－6535(2011)06－0103－03

20110223;改回日期20110311

中油重大科技专项“大庆油田原油4000万吨持续稳产关键技术研究”(2008E－12)

毛伟(1971－)，男，高级工程师，1993年毕业于西安石油学院采油工程专业，1999年毕业于西南石油学院油气井工程专业，获博士学位，现从事油藏工程研究工作。

编辑 周丹妮