文摘

中国页岩油具有较高的可恢复资源和巨大的发展潜力。然而,由于开发技术的限制,页岩油的回收率不高。本文不同注入介质的影响发展的页岩油储层东营形成、碛口抑郁,黄花抑郁,和渤海湾盆地,研究了通过自吸和氮的洪水。结合核磁共振(NMR)技术与自吸和气体驱替实验,页岩地层水注入机制,活跃的水(表面活性剂),氮是复制。原油的位移过程不同注入媒体和注入条件下是真正的证明,和之间的关系不同的开发方法和孔隙边界使用澄清。页岩油的有效发展的理论基础。同时,长庆致密油渗透性相近的核心大港页岩油芯被选作比较。结果表明,随着页岩样品的自吸时间增加,吸入效率增加。毛孔,T₂< 10 ms的贡献最吸入效率,平均贡献超过90%。10 ms <T₂< 100 ms和超过100 ms毛孔贡献少吸入效率。活跃的水可以改变页岩的润湿性,提高其亲水性,提高自吸的效率。自吸采收率注入了活跃的水注入地层水的高出17.56%。与相似的致密砂岩渗透率相比,页岩的吸入效率较低。随着氮气驱替压力的增加,驱油效率也增加。页岩渗透率越高,驱油效率就越大。T₂> 100 ms的孔喉页岩为主要的驱油效率,平均63.16%的驱油效率的贡献。和放松间隔10 <T₂< 100 ms孔喉驱替效率为28.27%。T₂< 10 ms孔喉贡献最少的驱油效率,平均8.58%的驱油效率的贡献。与相似的致密砂岩渗透率相比,页岩驱油效率较低。本研究的发现可以帮助更好的理解不同注入媒体对页岩油复苏的影响效果。

1。介绍

致密油后,页岩油已成为一个研究热点领域的探索与发展。与常规砂岩相比,页岩主要通过纳米孔,与一个特殊的孔隙结构,复杂的岩石组成,超低渗透率(1,2]。2016年,在美国页岩油的探明储量22.22亿吨,其中巴肯页岩油的探明储量7.47亿吨,排名第一。页岩油的平均日产量商业开发在美国在2017年达到670000吨,而2018年上半年的平均日产量超过800000吨(3]。在北美,页岩油理论的研究已经变得越来越复杂(4- - - - - -6]。劳克斯等人机密页岩孔隙通过扫描电子显微镜;然后,页岩孔隙被分成三类:无机晶间孔、无机颗粒内的毛孔,毛孔和有机7,8]。Labani页岩的孔隙结构特征定量等人基于气体吸附法、高压压汞法、核磁共振法、和小角散射法(9]。查尔默斯等人进行了联合描述几个北美页岩的孔隙大小由氮吸附和有限公司₂吸附(10]。自吸,前任主要探讨了导致页岩储层压裂液潴留通过自发的自吸实验(11,12),但自吸过程没有深入研究。在北美页岩油革命促进了页岩油的开发勘探和开发世界上的理论,同时也引发了一波又一波的页岩油勘探和开发在中国(13- - - - - -16]。页岩油资源主要分布在大陆新生代盆地、松辽盆地、鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地和四川盆地。

由于陆上页岩油资源的类型之间的差异在中国和海洋页岩油资源的类型在美国,还有缺乏合适的生产技术,导致在中国相对较低的页岩油生产和巨大的发展潜力17]。尽管中国研究页面页岩油在增加,目前的研究目前集中在领域的微观孔隙结构特征。王等人分级和评价页岩储层的平均孔隙大小、比表面积和绿泥石相对内容通过XRD和低温氮吸附测试整个岩石的(18]。陆等人利用核磁共振技术测试的动态流体页岩油(19]。结果表明,动态的内容在页岩油储层流体非常低,主要是存储在micron-level毛孔,流体流动性较差,很难发展。陆等人用高压压汞技术描述页岩油储层的微孔喉结构(20.]。在此基础上,页岩油储层分类评价标准,建立了储层形成的下限。页岩油储层的微孔结构是其储层评价的基础和有效的开发21,22),发展模式的评价和毛孔的范围尤其重要的采油页岩油(23]。目前,石油产量法研究不同注入不同媒体和注入条件下主要是集中在致密油。张等人用核磁共振(NMR)技术在致密油储层进行自发的自吸实验;然后,毛孔的贡献大小不同的自吸复苏定量分析(24]。结论获得了三个合理的比例有利于自吸复苏。李等人研究了致密砂岩储层的孔隙结构的影响自吸特性和自吸驱油效率通过压汞、扫描电子显微镜、核磁共振(NMR) (25]。结果表明,大孔喉的比例决定了驱油效率,和残余油主要保留在微孔的喉咙。大孔喉比越高,效率越高聚精会神驱油。Mannon和Chilingarian研究了注水速度和吸收之间的关系通过实验室实验使用模型来模拟矩阵骨折水库(26]。结果表明,在线性逆流条件下,注水速度的增加导致吸水率的增加和增加最后的回收率。Cuiec等人发现,渗透率越低,渗透性越强,和潜在的原油在矩阵系统依靠自吸紧水库是比中渗透率(27]。李等人使用储层润湿性接触角实验描述凝灰质泥岩样品的亲油性28]。张等人发现,表面活性剂可以促进页岩(矩阵的自吸29日]。杨等人应用核磁共振技术物理模型实验,得到一种新的方法来计算致密油储层的润湿性混合指数(30.]。Zuwa Omoregle确定注入介质的孔隙边界操作取代原油通过压汞法和透分离器法(31日]。然而,这两种方法难以描述的细毛孔紧水库,和他们无法真正显示的实际位移过程注入介质和原油在不同注入媒体和条件。

通过大量的文献调查,可以发现,先前的研究在不同注入介质的流动机理主要是集中在致密油储层或页岩气储层,还有一些研究页岩油储层(32,33]。为了解决上述问题,本研究从黄花歧口凹陷了页岩样本抑郁,渤海湾盆地东部,中国为研究对象,结合核磁共振(NMR)技术与物理模拟实验,分析了不同注入页岩油的媒体流机制。第一,物理模拟实验建立了自吸和氮的位移,然后分析了原油复苏的程度测量的核磁共振光谱岩石样本在不同洪水自吸时间和气体压力,以提供一个理论依据页岩油的有效发展。

2。方法

2.1。核磁共振(NMR)原理实验

核磁共振(NMR)是一种常见的测试和分析方法对油藏描述和评估基于观察的氢核信号在岩石孔隙,孔隙流体性质的直接测量,储层表现相关参数的采集,动态流体的计算参数。领域的页岩油储层,许多常见的测量误差测试方法变得更大,从而误导页岩油储层的解释。核磁共振(NMR)技术可以作为近似无损技术测量页岩油储层的孔隙结构(34]。

当饱和油、水或油水岩石样本被放置在一个磁场,氢原子在水里会受磁场影响产生极化氢原子。这种核磁矩。当这个原子核的RF(射频)磁场,氢原子振荡的现象称为核磁共振。应用射频磁场消失时,振荡氢原子失去能量源和放松在孔隙空间,它的动能随时间和振荡的振幅相应减少。氢原子的越来越慢动作信号可以分为核心T₁和T₂根据衰变率,分别代表了纵向和横向弛豫时间。由于纵向弛豫时间是缓慢和测量有很大误差,测量核磁共振通常是横向弛豫时间T₂(35]。

2.2。核磁共振(NMR)实验室仪器

Recore-04岩心核磁共振分析仪w研究所开发的渗流,中国科学院,是用于核磁共振实验研究中。主要测试参数,回波间隔三百毫秒。回声的数量是一千零二十四。扫描的数量是六十四。等待的时间是三千毫秒。获得50。温度对核磁共振的影响结果降低了测量标准样品之前核心核磁共振。所有的核磁共振T₂测量实验研究了上述数据作为参数。

3所示。地质背景

3.1。页岩油芯在大港

黄花抑郁症是一种分段抑郁症在中国东部渤海湾盆地。这是一个裂谷和抑郁盆地在内地发展。东部和西部的抑郁症是由Chengning夹隆起和沧县隆起。二级断层抑郁渤海湾盆地歧口凹陷构造单元,属以来形成的新生代陆内盆地延伸。主体位于渤海湾盆地的中心。下第三系系统包括两套沙河街组和东营组地层。和沙河街组地层进一步分为沙子,沙子的第二个成员,沙三个部分。其中,沙子是进一步分为三个部分:下面的沙子,沙子在中间,和沙子。斜率的倾斜方向西南边缘的碛口抑郁症是沉积环境的“水上的uplift-lake flat-underwater低uplift-lake bay-semideep lake-deep湖。“相间地形的坡度方向”uplift-depression,”和整体环境是closed-semiclosed宽咸水湾湖环境。Chengning隆起,Gangxi隆起,Kongdian隆起,沧县隆起的影响较弱。 Limestone and granulite are developed around the uplift, and lacustrine carbonate and shale deposits are widely developed in Huwan belt. There is a major development of carbonate shale, felsic shale, mixed shale, and shale. Clayey mineral composition is diversiform. It has higher brittleness mineral content, high-quality hydrocarbon source rocks, and hydrocarbon generation conditions. The shale is 10–40 m thick and 1,900–3,800 m deep and is in the stage of abundant hydrocarbon generation. According to the mass oil content, the shale oil resources amount is 365 million tons. As of early February 2019, the Guandong 1701H and Guandong 1702H horizontal shale oil wells in Dagang Oilfield had been spouted for more than 260 days, and the daily crude oil production had stabilized at 20–30 m³。广东地区已经形成了一个战场上增加储量为1亿吨(36]。

3.2。致密砂岩在长庆石油核心

致密油芯被从鄂尔多斯盆地三叠系延长组主要发达semideep湖相区。页岩的7^th成员的三叠系和致密砂岩6^th的成员中间三叠系湖流域是最典型的。鄂尔多斯的致密油主要分布在大萧条的中心湖泊盆地在中生代。致密砂岩在直接接触优质烃源岩水解,和油源是充分的。后生成的油气可以积累短距离迁移。在盆地致密砂岩储层主要是陆源碎屑岩与复杂岩性、岩石主要细沙,细粒度,可怜的物理性质,致密储层。在鄂尔多斯盆地致密油有两个关键的地质特征。首先,源和水库是共生的。带状含油储层的大面积连续分布,没有明显的陷阱和油水边界。二是nonbuoyancy积累和不断填充石油和天然气。这不是明显的水动力效应的影响。 There is no unified oil-water interface and pressure system. Ordos Basin is characterized by large shale thickness and wide distribution range, and the interbedded clastic rocks are relatively developed, which has favorable geological conditions for the formation of tight oil. Physical parameters of shale and tight sandstone are shown in Table1。页岩来自大港的主要生产层页岩储层。由于储层床上用品的发展,是不可能得到大量的常规核。因此,选择几个具有代表性的页岩气区块进行自吸和天然气驱实验(37]。

4所示。实验

4.1。试验研究页岩地层水和活跃的吸水性

注入水和注入积极的影响(表面活性剂)对页岩油的发展主要是分析了页岩油核心的自吸实验。实验设备包括一个烧杯(水),橡皮筋固定塑料薄膜,塑料薄膜,网袋(拿着破碎的核心)。图1显示了自吸的实验设置。自发的自吸油回收实验是物理模拟实验。地层水的自吸实验和活跃的水饱和油芯设计,以及核磁共振T₂光谱检测根据预设的时间间隔。

的步骤如下:①首先,页岩的核心。1,没有。2油洗涤后干燥和真空的。然后,饱和核与煤油加压,最后完全饱和煤油。完成之后,T₂核磁共振。②然后,样品1和样品2的核心是放在两个烧杯的10000 ppm地层水与重水配置(重水没有核磁实验信号,它的主要功能是消除水的核磁信号)和10000 ppm活跃水与重水配置进行自发的自吸实验。③。3长庆致密油核心渗透类似的没有。1页岩被选中进行自发的自吸实验与地层水注入10000 ppm盐度。实验结果的研究自吸致密油和页岩油之间的差异数据所示2- - - - - -4和表2。

为了更好地分析自吸的微观动员规律,kerosene-saturated核心。由于原油混合物,核心的核心的磁信号影响孔隙大小和原油组成,所以它显然是不可能的,分析自吸的微观规律。氮气驱主要研究的微观规律位移过程中石油生产。住油主要对实验结果有很大的影响,当研究溶解气驱的效果。这个研究没有溶解气驱,所以使用煤油并不影响结果。此外,大港页岩气油比很低,和储层气体含量很小,所以没有需要考虑气体的影响。

4.2。试验研究氮页岩的位移

氮气驱实验进行饱和油核心先后在不同位移压力。位移时,核心是核磁共振T₂光谱检测。实验设备包括氮气瓶,核心持有人,精密压力表和手动泵。提供的氮气瓶空气源,手动泵和核心持有人提供核心的围压。图5显示了气驱实验设置。

步骤如下:①首先,样本4和5的页岩岩心油洗后晒干,然后它们获得真空的,核心是加压和饱和与煤油,直到核与煤油完全饱和。最后,核磁共振T₂是执行。②核心被置于核心持有人提供围压。核心持有人的位移压力点是控制通过调整氮气瓶。围压是由手动泵控制。气体驱替实验进行的情况下保持净围压不变。③被取出后,核心是重。然后不同气体驱替压力的核心是核磁共振脱臼T₂光谱检测。④NMRT₂光谱不同驱替压力下绘制和分析结果显示不同的驱替压力。示例4页岩破碎在1.36 MPa的压力位移后,所以是不可能获得数据后位移为2.72 MPa。气驱实验的。6长庆致密砂岩具有类似渗透率。4页岩进行相同的压力来促进与页岩气驱的比较结果。测试结果如表所示3和数字6和7。

5。结果与讨论

5.1。地层水的影响和积极的水自吸媒体对复苏的程度

数据2和3吸入后是核的核磁共振光谱。从图可以看出2,核磁共振光谱逐渐改变从一个双峰值和峰值的增加自吸时间。而信号峰值开始转向右边,频谱跨度逐渐增加。这表明,石油页岩的小孔开始吸收大毛孔。右翼的峰值开始转移,尤其是在十字路口与弛豫时间轴。它表明,微裂隙产生的扩大页岩由于自吸。这是显示在图6肉眼看到的,微裂隙也可以吸入后表面的页岩。它可以看到从图3致密砂岩慢慢自发,NMR谱稳步下降,表明致密砂岩的孔喉分布相对均匀,频谱跨越并没有增加。它表明,致密砂岩没有造成新的裂隙由于吸水和扩张。从图可以看出4自吸时间的增加,页岩复苏比率不断增加。表2显示了孔隙的贡献比复苏程度在不同的弛豫时间。从表可以看出2页岩的最终贡献复苏比率是最孔隙与弛豫时间T₂< 10 ms,平均采收率的贡献超过90%。孔隙的弛豫时间10∼100 ms女士和孔隙的弛豫时间超过100 ms复苏贡献小。页岩注入水的自吸采收率19.54%,活性水是37.10%。自吸采收率注入了活跃的水注入水的高出17.56%。活跃的吸水性页岩孔隙范围的提高采收率T₂< 10 ms,这表明这个孔范围内的含油饱和度率降低。根据混合润湿指数的计算方法,页岩的亲水性和润湿性后增加活跃的吸水性,所以最终采收率也有所改善。图4显示了页岩地层水的趋势线和吸水性积极恢复。可以看出页岩形成的自吸速率高于活性水,但页岩地层自吸率平衡首先吸水性比活跃;也就是说,活性水的吸入量更高。与相同长庆致密砂岩的渗透率,页岩最终采收率较低,减少原油在10 - 100 ms的孔隙范围和大于100 ms。

5.2。注入氮气对开发效果的影响

数据7和8显示氮的核磁共振光谱位移的页岩和砂岩在不同压力。从数据可以看出7和8页岩的高峰状态核磁共振是一个高峰状态,和砂岩的峰值状态核磁共振是一个双峰值状态,这表明,页岩孔喉分布是相对简单的,和大多数的小孔隙的喉咙。除了小孔隙的喉咙,砂岩的分布也有大孔隙的喉咙。因此,与砂岩相比,页岩有大的比表面积,对油和页岩有较强的吸附作用,石油可用性较差。表3和4显示核心气体洪水效应和孔隙恢复不同弛豫时间的贡献。表3和4表明,随着驱替压力的增加,驱油效率也增加。页岩渗透率越高,驱油效率就越大。T₂> 100 ms的孔喉页岩为主要驱油效率;一般的驱油效率的贡献达到63.16%。和放松间隔10 <T₂< 100 ms的孔喉页岩驱替效率为28.27%。T₂< 10 ms的孔喉页岩贡献最少的驱油效率,平均8.58%的驱油效率的贡献。与相似的致密砂岩渗透率相比,页岩驱油效率较低。

6。摘要和结论

摘要核磁共振是结合物理模拟实验,如吸入和氮位移分析的贡献不同注入媒体最终的采收率,提供有效的科学依据页岩油的开发。结论如下:(1)随着页岩样品的自吸时间增加,吸入效率增加。毛孔,T₂< 10 ms的贡献最吸入效率,平均贡献超过90%。活跃的水可以改变页岩的润湿性,提高其亲水性,提高自吸的效率。与相似的致密砂岩渗透率相比,页岩较低吸入效率。(2)随着驱替压力的增加,驱油效率也增加。页岩渗透率越高,驱油效率就越大。T₂> 100 ms的页岩孔隙喉导致主要的驱油效率,平均达到63.16%,驱油效率的贡献和放松间隔10 <T₂< 100 ms孔喉驱替效率为28.27%。T₂< 10 ms孔喉贡献最少的驱油效率,平均8.58%的驱油效率的贡献。与相似的致密砂岩渗透率相比,页岩驱油效率较低。(3)由于小数量的页岩样本在这项研究中,研究结果不能代表整个页岩。建议下次的样品数量,增加进行深入分析。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

兰兰姚明构思进行的实验和实验工作,起草了手稿,进行了一系列的修改。均杨帮助分析实验数据。李叫海波在实验提出了改进实验的建议。Bo Cai建议手稿,这大大帮助论文的完成。他他参加了记录和收集实验数据。所有作者批准发布。

确认

这项工作是支持的主要国家石油和天然气项目(2017 zx05013 - 001),中石油的主要基础科学和技术研究项目(2018 - 4907),和技术的强化采油机理研究鄂尔多斯盆地和Jimsar页岩油(kt2021-09-05)。