裂(lie)縫對(dui)低滲透(tou)巖石采(cai)收(shou)率(lv)的影(ying)響(xiang)——低場核(he)磁共(gong)振(zhen)研究

1、裂(lie)縫對(dui)低滲透(tou)巖石采(cai)收(shou)率(lv)的影(ying)響(xiang)-摘(zhai)要

水(shui)力(li)壓裂(lie)造縫(feng)技(ji)術可以提高致密(mi)地層原油(you)產量(liang)，裂(lie)縫對(dui)巖石孔(kong)隙(xi)采收(shou)率(lv)的影(ying)響(xiang)是研究的重點(dian)。巖石孔(kong)隙(xi)結(jie)構在(zai)壓裂(lie),尤(you)其是實(shi)驗室(shi)制造裂(lie)縫過(guo)程中會(hui)發(fa)生變(bian)化(hua)，影(ying)響(xiang)基(ji)質孔(kong)隙(xi)與裂(lie)縫間(jian)的傳質作(zuo)用，需要(yao)考(kao)慮這(zhe)些(xie)變(bian)化(hua)，以(yi)準確(que)評估(gu)裂(lie)縫對(dui)孔(kong)隙(xi)流體運移的影(ying)響(xiang)；直(zhi)接比較(jiao)樣品(pin)壓裂(lie)前後(hou)的結(jie)果(guo)，會(hui)得出(chu)壹(yi)些(xie)誤(wu)導性(xing)結(jie)論。本研究使用重水(shui)與(yu)瓜(gua)膠配置裂(lie)縫填(tian)充(chong)材料，此材料不會(hui)侵(qin)入基質孔隙，也(ye)不會(hui)產(chan)生(sheng)可(ke)探測(ce)的核(he)磁(ci)信號(hao)。對(dui)使(shi)用(yong)這(zhe)種(zhong)新材料填充(chong)裂(lie)縫的樣本進行(xing)測驗(yan)並(bing)對比未(wei)填(tian)充(chong)樣本測量數(shu)據(ju)，可以獲得裂(lie)縫核(he)磁(ci)特(te)征，並在後(hou)續(xu)N2和CO2吞(tun)吐實(shi)驗研究中將其孤(gu)立、消除用於(yu)分析裂(lie)縫對(dui)孔(kong)-縫(feng)二元體系(xi)流體運移的影(ying)響(xiang)機(ji)理(li)。

(低場核(he)磁共(gong)振(zhen)分析)實(shi)驗結(jie)果(guo)表明(ming)：

1)裂(lie)縫會(hui)降低氣(qi)體的波(bo)及效率(lv)，這可(ke)以通(tong)過(guo)註(zhu)入N2而(er)不是CO2得到部分緩解(jie)，N2可(ke)以彈(dan)性支撐(cheng)小孔隙(xi)，但(dan)純N2吞吐(tu)的總回收(shou)率(lv)顯著低於CO2;

2）填(tian)充裂(lie)縫會(hui)增(zeng)大孔隙(xi)采(cai)收(shou)率(lv)。

2、實(shi)驗設備(bei)和(he)方(fang)法流程

本研究中采用(yong)的紐(niu)邁低場核(he)磁共(gong)振(zhen)巖心分析系(xi)統(tong)（中(zhong)尺寸核(he)磁(ci)共(gong)振(zhen)成(cheng)像分析儀(yi)），如(ru)圖1所示。

圖1.中尺寸核(he)磁(ci)共(gong)振(zhen)成(cheng)像分析儀(yi)（低場核(he)磁共(gong)振(zhen)巖心分析系(xi)統(tong)）

低場核(he)磁共(gong)振(zhen)監(jian)測(ce)註氣(qi)吞吐(tu)驅油(you)過(guo)程。

1）飽和(he)油(you)基質樣品(pin)註氣(qi)吞吐(tu)實(shi)驗（Dong,2020a,2020b）；

2）壓裂(lie)樣品(pin)註氣(qi)吞吐(tu)實(shi)驗，巴西(xi)劈裂(lie)法（BDM）造縫(feng)，飽(bao)和油(you)確定(ding)壓裂(lie)後(hou)總孔隙(xi)分布(bu)；

3）填充(chong)縫(feng)樣品(pin)註氣(qi)吞吐(tu)實(shi)驗，重水(shui)與(yu)瓜(gua)膠配置裂(lie)縫填(tian)充(chong)劑，確(que)定(ding)裂(lie)縫分布(bu)和含(han)量(liang)。

四塊樣品(pin)初始(shi)核磁(ci)T2曲(qu)線(xian)如(ru)圖2所示。

圖2.壓裂(lie)前樣品(pin)飽和(he)輕油(you)T2譜（J-1和J-2取(qu)自(zi)吉(ji)木(mu)薩(sa)爾(er)凹陷，J-3和(he)J-4取(qu)自(zi)西(xi)湖凹陷）

3、低場核(he)磁實(shi)驗結(jie)果(guo)

1）壓裂(lie)縫分布(bu)(低場核(he)磁共(gong)振(zhen)分析)

通(tong)過(guo)瓜(gua)膠填充實(shi)驗得到壓裂(lie)張開(kai)縫(feng)的完(wan)整(zheng)T2分布(bu)（T2譜橙色(se)填充(chong)區域(yu)，圖3）,T2譜右側(ce)新增部分大尺寸縫(feng)，微小(xiao)縫(feng)可延(yan)伸(shen)至T2=1ms處。壓裂(lie)改變(bian)了(le)基質(zhi)孔隙結(jie)構(M0 vs. G0)，基(ji)質孔(kong)幅(fu)度(du)和(he)邊(bian)界(jie)的變(bian)化(hua)各(ge)有不同(tong)。因(yin)此，明(ming)確裂(lie)縫和(he)基(ji)質(zhi)孔分布(bu)，有助於準確(que)評價裂(lie)縫對(dui)流體運移的影(ying)響(xiang)。

圖3. 裂(lie)縫T2分布(bu)（Q1和Q2為(wei)大中小(xiao)孔(kong)分界(jie)線(xian)）

2）壓裂(lie)前後(hou)孔隙(xi)增幅(fu)

計(ji)算(suan)裂(lie)縫填(tian)充(chong)前後(hou)的孔(kong)隙(xi)變化(hua)率(lv)（圖4），PVF（藍色(se)）反(fan)映(ying)壓裂(lie)對總孔隙(xi)的改善效果(guo)，PVG（紅色）反(fan)映(ying)基質(zhi)孔隙轉化(hua)為(wei)裂(lie)縫的量(liang)。壓裂(lie)對微孔(kong)發(fa)育(yu)巖樣（J-1和J-2）孔隙體積的改善效果(guo)更明(ming)顯，但基(ji)質(zhi)孔轉化(hua)為(wei)裂(lie)縫的比例(li)低。宏孔(kong)發(fa)育(yu)巖樣（J-3和J-4）結(jie)論相(xiang)反(fan)，總孔隙(xi)體積的改善效果(guo)壹(yi)般(ban)，但基(ji)質(zhi)孔轉化(hua)為(wei)裂(lie)縫的比例(li)高。其中，PVF通(tong)過(guo)比較(jiao)M0和(he)F0累積核磁信號(hao)量得到，PVG通(tong)過(guo)比較(jiao)M0和(he)G0累積核磁信號(hao)量得到。

圖4. 裂(lie)縫填(tian)充(chong)前後(hou)的孔(kong)隙(xi)變化(hua)率(lv)

3） 裂(lie)縫填(tian)充(chong)性(xing)對流動的影(ying)響(xiang)(低場核(he)磁共(gong)振(zhen)分析)

壓裂(lie)改變(bian)了(le)基質(zhi)孔隙結(jie)構，基(ji)於原始(shi)樣品(pin)得到的孔(kong)隙(xi)大小劃(hua)分方(fang)法在此不再(zai)適用。本(ben)文用裂(lie)縫尺寸三(san)分位數(shu)將孔隙劃分為(wei)大中小(xiao)三(san)類(lei)計算(suan)孔隙(xi)產狀(zhuang)(如(ru)中等(deng)孔隙(xi)Q1

圖5. 裂(lie)縫巖樣註氣(qi)吞吐(tu)T2譜（‘G6 N2-CO2’為裂(lie)縫填(tian)充(chong)樣品(pin)G0的第(di)六(liu)輪N2-CO2吞(tun)吐(tu)譜）

以壓裂(lie)前M0采(cai)收(shou)率(lv)為基(ji)值，對(dui)比裂(lie)縫和(he)氣(qi)體組合下(xia)的增(zeng)采(cai)量Ru（圖6）。基質(zhi)巖樣M0註N2-CO2效果(guo)要好(hao)於(yu)純CO2（灰色，Dong,2020a）。相(xiang)比於(yu)純CO2吞吐(tu)模(mo)式(shi)，壓裂(lie)樣品(pin)註N2-CO2在(zai)微孔(kong)發(fa)育(yu)巖樣（J-1和J-2）中效果(guo)好，但(dan)在(zai)宏(hong)孔發(fa)育(yu)樣品(pin)中效果(guo)差(cha)（J-3和(he)J-4），推(tui)測(ce)與N2分子對(dui)小孔的彈(dan)性(xing)支撐(cheng)作(zuo)用有關。裂(lie)縫會(hui)存儲(chu)大量氣(qi)體，尤(you)其是CO2，削弱(ruo)氣(qi)體在基(ji)質(zhi)孔隙的擴散動(dong)能，使得總采出(chu)量(liang)下(xia)降（紅色）。裂(lie)縫填(tian)充(chong)處(chu)理(li)可以(yi)增大氣(qi)體在基(ji)質(zhi)孔隙中(zhong)的波(bo)及效率(lv)，增大采收(shou)率(lv)（藍色(se)）。短期來看(kan)，造裂(lie)會(hui)大幅(fu)度(du)提(ti)高(gao)產(chan)量；但縫(feng)的儲(chu)氣(qi)性對(dui)長(chang)期開(kai)發(fa)會(hui)產(chan)生(sheng)不利(li)影響(xiang)。

圖6. 裂(lie)縫填(tian)充(chong)和(he)註氣(qi)組合模(mo)式(shi)下(xia)的增(zeng)采(cai)量

相(xiang)關文獻(xian)(低場核(he)磁共(gong)振(zhen)分析)：

1）Dong Xu, Shen Luyi*, Golsanami Naser, Liu Xuefeng, Sun Yuli, Wang Fei, ShiYing, Sun Jianmeng. How N2 injection improves the hydrocarbon recovery of CO2HnP: An NMR study on the fluid displacement mechanisms. Fuel. 2020a. 278:118286.

2）Dong Xu, Shen Luyi*, Liu Xuefeng, Zhang Pengyun, Sun Yuli, Yan Weichao, SunJianmeng. NMR characterization of a tight sand’s pore structures and fluidmobility: An experimental investigation for CO2 EOR potential. Marine and Petroleum Geology. 2020b.118:104460.

3）Liu Xuefeng, Dong Xu*, Golsanami Naser, Liu Bo, Shen Luyi W., Shi Ying, GuoZongguang. NMR characterization of fluid mobility in tight sand: Analysis onthe pore capillaries with the nine-grid model. Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2021. 94.