本文档属于类型a,即报告了一项原创研究。以下是针对该研究的学术报告:
本研究的主要作者包括N. Samokhvalov(JSC Zarubezhneft, Moscow, Russia)、K. Kovalenko、N. Skibitskaya、O. Ponomarenko和L. Zaripova(Oil and Gas Research Institute Russian Academy of Science, Moscow, Russia)以及A. Muminov(JSC O‘zlitineftgaz, Tashkent, Uzbekistan)。该研究于2024年发表在Society of Petroleum Engineers (SPE)的期刊上,论文编号为SPE-219299-MS。
本研究的主要科学领域是石油工程中的岩石物理性质测定和孔隙结构表征。研究背景是核磁共振(NMR)弛豫测量法在岩石孔隙度和不可动水饱和度测定中的应用。由于NMR方法具有快速、高效且对岩心样品完整性无影响的优点,研究旨在开发实验程序和结果解释的方法学,以提高该方法的信息量。研究的主要目标是通过NMR技术描述流体在岩石孔隙空间中的行为,特别是在储层开发过程中,更好地理解岩石流动动力学。
研究流程包括以下几个步骤:
样品准备:研究使用了Bruker Minispec MQ10 NMR弛豫仪对岩心样品进行分析。样品首先在40°C下加热两小时,以确保实验的正确性。所有样品在90°C下干燥至恒重,并用100 g/L的NaCl溶液饱和,以确保完全饱和。
NMR测量:在完全饱和状态下,使用NMR弛豫仪测量样品的横向弛豫时间(T2)分布。随后,通过多孔板毛细管法(porous plate method)和超离心法(ultracentrifugation)分别对碎屑岩和碳酸盐岩样品进行不可动水饱和度的测定。
自发渗吸实验:通过直接流毛细管渗吸系统(direct-flow capillary imbibition system)对样品进行自发渗吸实验,测定残余气饱和度。实验过程中,记录样品的质量和电阻率变化。
数据分析:通过“减量分布”(subtractive distributions)方法,分析不同饱和状态下的T2分布,以表征孔隙空间的不同元素及其体积比分布。该方法通过从完全饱和状态的T2分布中减去不可动水饱和状态的T2分布,得到自由流体孔隙度(free fluid porosity, FFP)的分布;从残余气饱和状态的T2分布中减去不可动水饱和状态的T2分布,得到可动流体孔隙度(movable fluid porosity, MFP)的分布。
孔隙结构表征:通过NMR弛豫测量,研究成功分离了孔隙和喉道的尺寸分布,提供了储层孔隙空间结构和流体分布的表征。结果表明,碎屑岩和碳酸盐岩的孔隙结构存在显著差异,碳酸盐岩的孔隙结构更为复杂。
自由流体和可动流体孔隙度测定:研究通过NMR方法测定了自由流体孔隙度和可动流体孔隙度,并与传统的称重法和毛细管法进行了对比。结果表明,NMR方法能够快速、高效地获得可靠的孔隙度值,尤其是在碎屑岩样品中,NMR与称重法的结果高度一致。
毛细管压力曲线建模:研究通过NMR数据建模毛细管压力曲线,并与多孔板毛细管法的结果进行了对比。结果表明,对于储层性质较好的样品,NMR建模的毛细管压力曲线与实验结果吻合较好,但对于孔隙结构复杂的样品,NMR建模的准确性有所下降。
本研究通过NMR弛豫测量法,成功开发了一种新的实验程序和数据分析方法,用于测定岩石的孔隙度、不可动水饱和度和残余气饱和度。研究结果表明,NMR方法能够快速、高效地获得可靠的岩石物理性质数据,特别是在碎屑岩样品中表现尤为突出。此外,研究还提出了通过“减量分布”方法建模毛细管压力曲线的新思路,为储层开发提供了重要的技术支持。
研究还探讨了NMR方法在复杂孔隙结构岩石中的应用局限性,并提出了结合显微成像和机器学习算法以进一步提高毛细管压力曲线建模准确性的未来研究方向。这一方向为NMR技术在岩石物理性质测定中的进一步应用提供了新的思路。
通过本研究,NMR弛豫测量法在岩石物理性质测定中的应用得到了进一步扩展,为储层开发中的岩石流动动力学研究提供了重要的技术支持。