一种用核磁共振技术表征非均质润湿孔隙介质润湿性的方法技术

本发明专利技术涉及非均质润湿孔隙介质润湿性表征领域，具体涉及一种用核磁共振技术表征非均质润湿孔隙介质润湿性的方法。该方法包括：将孔隙介质用第一流体和第二流体饱和；利用核磁共振技术测量其D‑T2分布及T1/T2并得到有效表面驰豫率以得到润湿斑点的比例；将同质的孔隙介质经第三流体润湿后，利用核磁共振技术测量T1/T2比值后磨成片状，测量该片状的润湿角以得到T1/T2和润湿角的线性关系以得到润湿角；通过润湿角和润湿斑点比例计算出非均质润湿孔隙介质的视润湿角以表征润湿性。本发明专利技术的方法引入了视润湿角表征非均质润湿，借助核磁共振测得润湿斑点的面积比例和润湿强度得到一种准确、全面地评价孔隙介质的润湿性的方法。

A method for characterization of wettability of heterogeneous wetting porous media by NMR technology

The invention relates to the field of wettability characterization of heterogeneous wetting porous media, in particular to a method for characterizing wettability of heterogeneous wetting porous media by nuclear magnetic resonance technology. The method includes: saturating porous media with the first and second fluids; measuring the D_T2 distribution and T1/T2 by NMR and obtaining the effective surface relaxation rate to obtain the wetting spot ratio; wetting homogeneous porous media with the third fluid and grinding the T1/T2 ratio into sheets by NMR. The sheet wetting angle was measured to obtain the linear relationship between T1/T2 and wetting angle, and the apparent wetting angle of heterogeneous wetting porous media was calculated by wetting angle and wetting spot ratio to characterize wettability. The method of the invention introduces apparent wettability angle to characterize heterogeneous wettability, and obtains an accurate and comprehensive method for evaluating wettability of porous media by measuring the area ratio and wettability strength of wetting spots with NMR.

【技术实现步骤摘要】
一种用核磁共振技术表征非均质润湿孔隙介质润湿性的方法
本专利技术涉及非均质润湿孔隙介质润湿性表征领域，具体涉及一种用核磁共振技术表征非均质润湿孔隙介质润湿性的方法。
技术介绍
流体与固体表面的相互作用来源于流体和固体表面的相互作用力，包括范德华力、结构力以及电子力。这些力导致流体在孔隙介质的固体表面有不同的分布。一相流体在另一相不相容的流体中，在固体表面的吸附或者展布叫做润湿性。润湿性根据固体表面的性质主要分为均质性润湿和非均质性润湿。均质性润湿和非均质性润湿的区别在于非均质润湿是有不同的润湿的斑点组成。非均质润湿形成的原因主要有三种：一种是由于孔隙介质的矿物(固体)组分的影响；另外一种是原油中的极性组分通过扩散沉积到岩石孔隙表面；或者水膜破坏，使原油中的极性组分沉积到孔隙骨架表面，形成非均质润湿。研究孔隙介质的润湿性对于油气开发布置和提高油气采收率有着很重要的作用，其影响毛管压力、相对渗透率以及剩余油和多相流体在孔隙介质中的分布。但是由于复杂的孔隙结构，非均质润湿以及多相流体的分布等因素，测量润湿性仍然是个难点。目前，很多学者提出应用核磁研究润湿性的方法，但他们所给出的表征润湿性指数由于忽略了每个润湿斑点的润湿强度，不能直接用来描述多孔介质的润湿性，更不能直接用在提高采收率上。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新型的核磁方法表征非均质润湿孔隙介质润湿性的方法，并为此提供了一种用核磁共振技术测量非均质润湿孔隙介质润湿性的方法。本专利技术的方法引入了视润湿角的概念来表征非均质润湿。视润湿角主要由润湿斑点的面积比例和润湿强度两个主要因素决定。因此可以用于表征非均质润湿。本专利技术的方法借助核磁共振技术测得润湿斑点的面积比例和润湿强度，获得了一种准确、全面地评价孔隙介质的润湿性的方法。为了实现上述目的，本专利技术提供一种用核磁共振技术表征非均质润湿孔隙介质润湿性的方法，该方法包括：(1)将非均质润湿孔隙介质同时饱和第一流体和第二流体；其中，第一流体接触所述非均质润湿孔隙介质中润湿斑点形成的润湿角定义为θ1；第二流体接触所述非均质润湿孔隙介质中润湿斑点形成的润湿角定义为θ2；(2)利用核磁共振技术IR-CPMG脉冲序列测量所述非均质润湿孔隙介质的D-T2分布及T1/T2比值；(3)分别根据所述非均质润湿孔隙介质的D-T2分布计算得到第一流体接触润湿斑点产生的有效表面驰豫率和第二流体接触润湿斑点产生的有效表面驰豫率，从而计算得到润湿角为θ1的润湿斑点的比例f1；(4)将同种材质的非均质润湿孔隙介质样品改变其润湿性后经第三流体润湿后得到参照非均质润湿孔隙介质，并利用核磁共振技术IR-CPMG脉冲序列测量该参照非均质润湿孔隙介质的T1/T2比值，而后将该参照非均质润湿孔隙介质磨成片状，测量该片状参照非均质润湿孔隙介质的润湿角，从而计算出T1/T2比值和润湿角间的线性关系；(5)根据步骤(4)所得的线性关系式，通过步骤(2)所得的T1/T2比值计算出润湿角θ1和润湿角θ2；(6)通过以下公式(1)计算出非均质润湿孔隙介质的视润湿角θA以用于表征非均质润湿孔隙介质润湿性：公式(1)：cosθA＝f1cosθ1+(1-f1)cosθ2。本专利技术的优点是：1、本专利技术方法能准确、全面地利用视润湿角评价孔隙介质的润湿性，其不仅考虑了润湿斑点的面积所在比例，还考虑到了流体和固体表面的润湿强度。2、本专利技术量化了T1-T2和润湿性强度之间的关系，建立了有效表面驰豫与润湿斑点的面积比例之间的关系，实现了用核磁测量视润湿角，评价孔隙介质的润湿性。附图说明图1是核磁共振技术IR-CPMG脉冲序列。图2是Padé插值拟合D-T2分布的曲线图。图3是T1/T2比值和润湿角间的线性关系图。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术提供一种用核磁共振技术表征非均质润湿孔隙介质润湿性的方法，该方法包括：(1)将非均质润湿孔隙介质同时饱和第一流体和第二流体；其中，第一流体接触所述非均质润湿孔隙介质中润湿斑点形成的润湿角定义为θ1；第二流体接触所述非均质润湿孔隙介质中润湿斑点形成的润湿角定义为θ2；(2)利用核磁共振技术IR-CPMG脉冲序列测量所述非均质润湿孔隙介质的D-T2分布及T1/T2比值；(3)分别根据所述非均质润湿孔隙介质的D-T2分布计算得到第一流体接触润湿斑点产生的有效表面驰豫率和第二流体接触润湿斑点产生的有效表面驰豫率，从而计算得到润湿角为θ1的润湿斑点的比例f1；(4)将同种材质的非均质润湿孔隙介质样品改变其润湿性后经第三流体润湿后得到参照非均质润湿孔隙介质，并利用核磁共振技术IR-CPMG脉冲序列测量该参照非均质润湿孔隙介质的T1/T2比值，而后将该参照非均质润湿孔隙介质磨成片状，测量该片状参照非均质润湿孔隙介质的润湿角，从而计算出T1/T2比值和润湿角间的线性关系；(5)根据步骤(4)所得的线性关系式，通过步骤(2)所得的T1/T2比值计算出润湿角θ1和润湿角θ2；(6)通过以下公式(1)计算出非均质润湿孔隙介质的视润湿角θA以用于表征非均质润湿孔隙介质润湿性：公式(1)：cosθA＝f1cosθ1+(1-f1)cosθ2。根据本专利技术，本专利技术的方法能够通过上述视润湿角θA的计算来表征非均质润湿孔隙介质的润湿性，θA越大表示非均质润湿孔隙介质的润湿强度越小，θA越小表示非均质润湿孔隙介质的强度越大。其中，这样的非均质润湿孔隙介质例如可以是待测的具有孔隙的非均质岩石，特别是油藏地取出的具有孔隙的非均质岩石。这些带有孔隙的非均质岩石，由于油藏地的不同，或者相同油藏地不同的深度等，与岩石接触的油质组成和水含量不同，都会对非均质岩石的润湿性带来不同的影响，从而表现出不同润湿性，其中，这样的非均质岩石中，水相和油相将基于各自的润湿情况，在非均质岩石中产生各自的润湿斑点，这便为分辨不同岩石润湿性提供的必要的分辨特征。根据本专利技术，步骤(1)中，将待测的非均质润湿孔隙介质先同时饱和第一流体和第二流体，例如可以是通过驱替的方式进行饱和的，其过程例如可以包括首先岩样饱和第一流体(或者第二流体)，然后将岩样放入夹持器里用加压驱替第二流体(或者第一流体)，控制驱替压力，得到不同饱和度，从而实现同时饱和第一流体和第二流体的处理。其中，所述第一流体通常为水相，而第二流体为油相，也即所述第一流体为水，所述第二流为油。优选地，所述第二流体为轻质油，例如可以是汽油、煤油、轻柴油，或者它们的馏分油、抽余油，以及在重油精制工艺中得到的轻质馏分油等。那么受到待测的非均质润湿孔隙介质自身的润湿性影响，在饱和第一流体和第二流体过程中，第一流体(也即水)倾向于与原本存在于非均质润湿孔隙介质中的水润湿斑点接触，同样第二流体(也即油)倾向于与原本存在于非均质润湿孔隙介质中的油润湿斑点接触，其中，第一流体在相应的水润湿斑点上形成的润湿角定义为θ1，第二流体在油润湿斑点上形成的润湿角定义为θ2。也即，同时饱和第一流体和第二流体后的非均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用核磁共振技术表征非均质润湿孔隙介质润湿性的方法，其特征在于，该方法包括：(1)将非均质润湿孔隙介质同时饱和第一流体和第二流体；其中，第一流体接触所述非均质润湿孔隙介质中润湿斑点形成的润湿角定义为θ1；第二流体接触所述非均质润湿孔隙介质中润湿斑点形成的润湿角定义为θ2；(2)利用核磁共振技术IR‑CPMG脉冲序列测量所述非均质润湿孔隙介质的D‑T2分布及T1/T2比值；(3)分别根据所述非均质润湿孔隙介质的D‑T2分布计算得到第一流体接触润湿斑点产生的有效表面驰豫率和第二流体接触润湿斑点产生的有效表面驰豫率，从而计算得到润湿角为θ1的润湿斑点的比例f1；(4)将同种材质的非均质润湿孔隙介质样品改变其润湿性后经第三流体润湿后得到参照非均质润湿孔隙介质，并利用核磁共振技术IR‑CPMG脉冲序列测量该参照非均质润湿孔隙介质的T1/T2比值，而后将该参照非均质润湿孔隙介质磨成片状，测量该片状参照非均质润湿孔隙介质的润湿角，从而计算出T1/T2比值和润湿角间的线性关系；(5)根据步骤(4)所得的线性关系式，通过步骤(2)所得的T1/T2比值计算出润湿角θ1和润湿角θ2；(6)通过以下公式(1)计算出非均质润湿孔隙介质的视润湿角θA以用于表征非均质润湿孔隙介质润湿性：公式(1)：cosθA＝f1cosθ1+(1‑f1)cosθ2。...

【技术特征摘要】
1.一种用核磁共振技术表征非均质润湿孔隙介质润湿性的方法，其特征在于，该方法包括：(1)将非均质润湿孔隙介质同时饱和第一流体和第二流体；其中，第一流体接触所述非均质润湿孔隙介质中润湿斑点形成的润湿角定义为θ1；第二流体接触所述非均质润湿孔隙介质中润湿斑点形成的润湿角定义为θ2；(2)利用核磁共振技术IR-CPMG脉冲序列测量所述非均质润湿孔隙介质的D-T2分布及T1/T2比值；(3)分别根据所述非均质润湿孔隙介质的D-T2分布计算得到第一流体接触润湿斑点产生的有效表面驰豫率和第二流体接触润湿斑点产生的有效表面驰豫率，从而计算得到润湿角为θ1的润湿斑点的比例f1；(4)将同种材质的非均质润湿孔隙介质样品改变其润湿性后经第三流体润湿后得到参照非均质润湿孔隙介质，并利用核磁共振技术IR-CPMG脉冲序列测量该参照非均质润湿孔隙介质的T1/T2比值，而后将该参照非均质润湿孔隙介质磨成片状，测量该片状参照非均质润湿孔隙介质的润湿角，从而计算出T1/T2比值和润湿角间的线性关系；(5)根据步骤(4)所得的线性关系式，通过步骤(2)所得的T1/T2比值计算出润湿角θ1和润湿角θ2；(6)通过以下公式(1)计算出非均质润湿孔隙介质的视润湿角θA以用于表征非均质润湿孔隙介质润湿性：公式(1)：cosθA＝f1cosθ1+(1-f1)cosθ2。2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(3)中，润湿角为θ1的润湿斑点的比例f1通过以下公式(2)计算得到：公式(2)：f1＝(ρeff1/ρeff2)/(ρeff1/ρeff2+T21/T22)，其中，ρeff1表示的是第一流体接触润湿斑点产生的有效表面驰豫率，ρeff2表示的是第二流体接触润湿斑点...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖立志，王杰，崔宇诗，廖广志，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11