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混相驱油驱替机理-低场核磁共振驱替研究

随着EOR技术的发展，气驱特别是混相驱油将是提高我国低渗透油藏采收率非常有前景的方法。本文介绍低场核磁法研究混相驱油驱替机理。

混相驱油驱替机理

混相驱油是在地层高温条件下，原油中轻质煌类分子被CO2析取到气相中，形成富含烧类的气相和溶解CO2的液相(原油)两种状态。

混相驱油驱替机理主要包括以下三个方面：

(1)当压力足够高时，CO2析取原油中轻质组分后，原油溶解沥青、石蜡的能力下降,重质成分从原油中析出，原油黏度大幅度下降，提高了油的流动能力达到CO2混相驱油的目的。

(2)CO2在地层油中具有较高的溶解能力，从而有助于地层油膨胀，充分发挥地层油的弹性膨胀能，推动流体流人井底。

(3)油气相互作用的结果可以使原油表面张力减小。原油-CO2体系的界面张力随着压力增加而快速下降。

基于高温高压低场核磁共振在线表征技术，可以对裂缝型致密砂岩循环注入CO2过程中核磁信号进行实时监测，从孔隙尺度了解注CO2过程中岩石基质与裂缝间的质量交换行为（即原油的流动轨迹），从而探究混相驱油驱替机理，以及注CO2在提高裂缝型致密储层原油采收率的机理。

混相驱油驱替机理：裂缝型致密砂岩 CO2 循环注入 NMR 在线监测装置示意图

混相驱油驱替机理：致密基质/裂缝间质量交换机制示意图

混相驱油驱替机理以及CO2注入提高原油采收率主要由三个因素决定:CO2的驱替作用、CO2与原油之间的相互作用(主要是萃取作用和溶解作用)和压降作用，结合CO2提高采收率的三个过程对岩石基质与裂缝间的质量交换作如下总结：

CO2注入阶段: 注入的CO2在裂缝中推进的同时迅速将岩心系统压力增加至35 MPa，由于内部压力梯度的存在使CO2快速驱替取代了裂缝附近的原油。

浸泡阶段: 在此过程中注入的CO2进一步扩散到岩石基质中，并溶解在基质油中，此时以萃取作用和溶解作用为主，溶解的CO2导致局部高压，从而将油驱向裂缝。

降压阶段: 随着系统压力下降，裂缝中的油和裂缝附近基质中的油在压力梯度的影响下被输送到生产井中。

混相驱油驱替机理：CO2循环注入过程中岩心的T2谱特征

多相驱替实验-低场核磁共振

油气资源是我国能源的重要组成部分，国家能源局、科学技术部日前印发的《“十四五”能源领域科技创新规划》指出，绿色高效油气开发利用主要聚焦增强油气安全保障能力，特别强调了增强油气供应能力，提高发展水平，在技术方面开展化学驱油、纳米驱油、CO2驱油、精细化勘探、智能化注采等相关核心技术，提升低渗老油田、高含水油田、深层油气、常规油气以及其他非常规油气的采收率和储量动用率。

通过模拟不同地层条件进行驱替实验研究油水在地层中的渗流规律，可为油气勘探与开发提供科学指导。

多相驱替实验-低场核磁共振

低场核磁共振作为一种高新技术，在驱替实验油水可视化研究领域发展成熟，助力国家能源安全保障。

低场核磁共振进行驱替实验油水可视化研究应用

核磁对氢信号优秀的捕捉能力，在油气藏储层研究中发挥了巨大的作用。

搭配多场耦合配件，可以模拟地层真实高温高压环境，岩心不同尺寸孔隙中的油水信号在核磁T2 谱中对应的弛豫时间不同，随着驱替实验的进行，核磁T2 谱随着岩心内部油水相态的变化而发生变化，可以定量研究地层的油气开采过程。同时基于核磁成像功能，可对整个驱替过程的各个阶段进行成像，实现驱替过程中油水迁移的可视化。

低场核磁剩余油可视化实验中，驱替后仍有部分油剩余的原因如下：

岩心内部小孔的毛细管压力阻碍了这部分油的迁移流动

岩心内部在驱替过程中形成的优势通道使得驱替压力得到快速突破，忽略了部分非优势通道中的油

co2驱替实验强化采油方法-核磁共振驱替实验

在二次采油结束时，由于毛细作用，不少原油残留在岩石缝隙间，而不能流向生产井， 不论用水或蜂类气体驱油都是一种非均相驱，油与水（或气体）均不能相溶形成一相，而是 在两相之间形成界面。必须具有足够大的驱动力才能将原油从岩石缝隙间挤出，否则一部分 原油就停留下来。如果能注入一种同油相混溶的物质，即与原油形成均匀的一相，孔隙中滞 留油的毛细作用力就会降低和消失，原油就能被驱向生产井。co2驱替实验强化采油方法能通过逐级提取原油中的轻组分与原油达到完全互溶。

co2驱替实验强化采油方法提高采收率的机理主要有以下几点：

（1）co2驱替实验强化采油降低原油粘度

CO2溶于原油后，降低了原油粘度，原油粘度越高，粘度降低程度越大。原油粘度降低 时，原油流动能力增加，从而提高了原油产量。

（2）co2驱替实验强化采油使原油体积膨胀

CO2大量溶于原油中，可使原油体积膨胀，原油体积膨胀的大小，不但取决于原油分子 量的大小，而且也取决于C02的溶解量。CO2溶于原油，使原油体积膨胀，也增加了液体内 的动能，从而提高了驱油效率。

（3）co2驱替实验强化采油混相效应

混相的最小压力称为最小混相压力（MMP）。最小混相压力取决于C02的纯度、原油组分 和油藏温度。最小混相压力随着油藏温度的增加而提高；最小混相压力随着原油中C5以上组 分分子量的增加而提高；最小混相压力受C02纯度（杂质）的影响，如果杂质的临界温度低 于CO2的临界温度，最小混相压力减小，反之，如果杂质的临界温度高于C02的临界温度， 最小混相压力增大。

co2驱替实验强化采油方法-核磁共振驱替实验装置

核磁共振驱替实验装置

利用核磁共振驱替实验装置，在高压条件下对含油岩心(页岩、砂岩)进行co2驱替实验强化采油混相驱实验。根据核磁共振T2谱分布曲线，将页岩中的油分为两部分：固定油和游离油。通过co2驱替实验强化采油混相驱过程中核磁共振T2谱分布曲线的变化，可以得到不同赋存状态油(固定油和游离油)的采收率。

核磁共振驱替实验装置为co2驱替实验强化采油混相驱过程吸附和吸收量动态变化测量提供了很好的解决方案。核磁共振是通过测试流体中的氢信号核来测量的，核磁共振信号的幅值与氢原子核的数量成正比。横向弛豫时间T2与孔尺寸成正比。在核磁共振T2分布中，泥页岩中的水的响应分为三部分：粘土结合水、束缚水和自由水。

二氧化碳混相驱过程T2谱分布

储层物性特征有哪些？低场核磁共振显身手

储层物性是油气储集层的物理性质。储层物性特征有哪些？广义上储层物性包括储集层岩石的骨架性质、孔隙性、渗透性、含流体性、热学性质、导电性、声学性质、放射性及各种敏感性等。狭义的一般指储层岩石的孔隙率和渗透率。

低场核磁共振如何用于储层物性特征分析：

低场核磁共振储层物性特征分析是利用氢原子核在外加磁场的作用下形成核磁共振现象的这一特性,测量同一样品在不同处理阶段的核磁共振信号,从而求取储层的孔隙度、渗透率、含油饱和度、可动流体饱和度等地质参数的一项新技术。该技术克服了常规岩心分析方法成本高、测试周期长的缺点,具有用量少、速度快、成本低、获取参数多、准确性高等优点。在储层物性方面采用核磁共振技术研究并应用,能够为石油勘探提供可靠且及时的数据,对于油田开发有着重要的实际意义。

储层物性特征评价是储层评价和油气资源评价的重要内容。许多石油院校、科研院所、油田单位在积极探索室内岩石物性准确测定,低场核磁共振技术不断发展起来而且日趋完善。低场核磁共振技术分析样品由测试岩心扩展到了岩屑以及井壁取心,且不受形状的限制,具获取参数多、分析速度快、精度高、可随钻分析、耗资低等特点,并使得在现场快速分析储层物性得以实现,形成了一项特色的快速评价储层物性的核磁共振技术。

低场核磁共振驰豫机理

固体表面对流体分子的作用力强弱决定了弛豫时间的大小即弛豫速度的快慢。总的来说,弛豫时间快慢由三个方面决定:岩样固体的表面性质;岩样内的孔隙大小;岩样中饱和流体的流体性质和流体类型。

岩石孔隙中,三种驰豫机制控制着核磁驰豫过程,分别是表面弛豫、体积弛豫和扩散弛豫。这三种机制同时存在,若满足快扩散条件,单个驰豫机制引起的驰豫速率的和就是总的驰豫速率。

岩石孔隙中的流体,存在于类似较大孔隙这种不受限空间时,流体内部会产生自由衰减过程,称之为体积弛豫,也叫自由驰豫。由于孔隙空间不受限,故体积驰豫与孔隙壁无关,与温度、流体粘度、岩石润湿性有关,主要影响因素是孔隙中流体的性质。

岩石颗粒表面润湿流体后,流体的扩散运动使得分子与岩石颗粒表面发生频繁碰撞,分子与岩石表面碰撞时,分子会把核自旋的能量传给岩石颗粒表面,于是会因自旋运动重新取向于原来磁场方向,引起纵向弛豫T1;同时,自旋相位发生不可恢复的相散,导致横向弛豫T2的加速。这个过程就是岩石表面驰豫的作用机制。岩石表面驰豫机制与岩石胶结物的性质以及颗粒表面有关。进而反映出岩石的储层物性特征参数。

低场核磁微观驱替实验

油气资源是我国能源的重要组成部分，国家能源局、科学技术部日前印发的《“十四五”能源领域科技创新规划》指出，绿色高效油气开发利用主要聚焦增强油气安全保障能力，特别强调了增强油气供应能力，提高发展水平，在技术方面开展化学驱油、纳米驱油、CO2驱油、精细化勘探、智能化注采等相关核心技术，提升低渗老油田、高含水油田、深层油气、常规油气以及其他非常规油气的采收率和储量动用率。

通过模拟不同地层条件进行驱替实验研究油水在地层中的渗流规律，可为油气勘探与开发提供科学指导。

低场核磁微观驱替实验

低场核磁共振作为一种高新技术，在驱替实验油水可视化研究领域发展成熟，助力国家能源安全保障。

低场核磁微观驱替实验

低场核磁微观驱替实验油水可视化研究应用

核磁对氢信号优秀的捕捉能力，在油气藏储层研究中发挥了巨大的作用。

搭配多场耦合配件，可以模拟地层真实高温高压环境，岩心不同尺寸孔隙中的油水信号在核磁T2 谱中对应的弛豫时间不同，随着驱替实验的进行，核磁T2 谱随着岩心内部油水相态的变化而发生变化，可以定量研究地层的油气开采过程。同时基于核磁成像功能，可对整个驱替过程的各个阶段进行成像，实现驱替过程中油水迁移的可视化。

低场核磁剩余油可视化实验中，驱替后仍有部分油剩余的原因如下：

岩心内部小孔的毛细管压力阻碍了这部分油的迁移流动

岩心内部在驱替过程中形成的优势通道使得驱替压力得到快速突破，忽略了部分非优势通道中的油

低场核磁微观驱替实验

二氧化碳气驱强化采油方法-核磁共振驱替实验

在二次采油结束时，由于毛细作用，不少原油残留在岩石缝隙间，而不能流向生产井， 不论用水或蜂类气体驱油都是一种非均相驱，油与水（或气体）均不能相溶形成一相，而是 在两相之间形成界面。必须具有足够大的驱动力才能将原油从岩石缝隙间挤出，否则一部分 原油就停留下来。如果能注入一种同油相混溶的物质，即与原油形成均匀的一相，孔隙中滞 留油的毛细作用力就会降低和消失，原油就能被驱向生产井。二氧化碳气驱强化采油方法能通过逐级提取原油中的轻组分与原油达到完全互溶。

二氧化碳气驱强化采油方法提高采收率的机理主要有以下几点：

（1）二氧化碳气驱强化采油降低原油粘度

CO2溶于原油后，降低了原油粘度，原油粘度越高，粘度降低程度越大。原油粘度降低 时，原油流动能力增加，从而提高了原油产量。

（2）二氧化碳气驱强化采油使原油体积膨胀

CO2大量溶于原油中，可使原油体积膨胀，原油体积膨胀的大小，不但取决于原油分子 量的大小，而且也取决于C02的溶解量。CO2溶于原油，使原油体积膨胀，也增加了液体内 的动能，从而提高了驱油效率。

（3）二氧化碳气驱强化采油混相效应

混相的最小压力称为最小混相压力（MMP）。最小混相压力取决于C02的纯度、原油组分 和油藏温度。最小混相压力随着油藏温度的增加而提高；最小混相压力随着原油中C5以上组 分分子量的增加而提高；最小混相压力受C02纯度（杂质）的影响，如果杂质的临界温度低 于CO2的临界温度，最小混相压力减小，反之，如果杂质的临界温度高于C02的临界温度， 最小混相压力增大。

二氧化碳气驱强化采油方法-核磁共振驱替实验装置

核磁共振驱替实验装置

利用核磁共振驱替实验装置，在高压条件下对含油岩心(页岩、砂岩)进行二氧化碳气驱强化采油混相驱实验。根据核磁共振T2谱分布曲线，将页岩中的油分为两部分：固定油和游离油。通过二氧化碳气驱强化采油混相驱过程中核磁共振T2谱分布曲线的变化，可以得到不同赋存状态油(固定油和游离油)的采收率。

核磁共振驱替实验装置为二氧化碳气驱强化采油混相驱过程吸附和吸收量动态变化测量提供了很好的解决方案。核磁共振是通过测试流体中的氢信号核来测量的，核磁共振信号的幅值与氢原子核的数量成正比。横向弛豫时间T2与孔尺寸成正比。在核磁共振T2分布中，泥页岩中的水的响应分为三部分：粘土结合水、束缚水和自由水。

二氧化碳混相驱过程T2谱分布

低场核磁共振研究甲烷与co2吸附过程

注气驱替煤层瓦斯技术是提高煤层气采收率、井下瓦斯强化抽采消突等方面的重要措施之一,已在美国、日本、中国等国家开展了相关试验。它在创造经济价值、保证矿山安全的同时还能封存C02等温室气体,具有巨大的应用价值。

科学家研究了CH4,N2,CO2等气体在煤层中的竞争吸附和驱替行为。强吸附性气体浓度越大,竞争吸附优势越明显,吸附总量越大,强吸附性气体能驱替弱吸附性气体。低场核磁共振技术可以从分子间作用力角度阐明co2吸附过程。

先前的诸多研究主要是竞争吸附和驱替行为的蕞终状态进行研究和评价,而对整个竞争吸附过程和驱替过程的演化规律的定量描述以及现象背后的微观机制研究相对较少。

可以利用低场核磁共振技术快速、无损、信息量丰富等的特点,在明确CH4的NMR信号特征之后,通过测试CH4与CO2,N2在煤样中相互作用过程的低场核磁共振信号,用核磁共振的方法阐明各气体间的竞争吸附过程。

低场核磁共振基本原理

低场核磁共振技术是指含H原子核的流体在受到外部磁场强度改变后.其自旋磁矩将发生改变,从而产生核磁共振信号,通常选用横向弛豫时间T2作为表征信号,弛豫时间是由体弛豫、表面弛豫和扩散弛像共同作用的结果,当样品在匀强磁场中,且采集短回波时间较小时,表面弛豫起主要作用。

为了研究CO2,CH4,N2等气体对煤的竞争吸附特征,利用低场核磁共振技术探测煤样中CH4中由元素的含量和分布,而CO2和N2分子中没有H,不产生核磁共振信号,当煤中吸附气体含量和状态发生改变时,可以通过T2谱中CH4的核磁共振信号来判断,进而分析各种气体间的竞争吸附关系和演化规律。

强化采油二氧化碳方法-核磁共振驱替实验

在二次采油结束时，由于毛细作用，不少原油残留在岩石缝隙间，而不能流向生产井， 不论用水或蜂类气体驱油都是一种非均相驱，油与水（或气体）均不能相溶形成一相，而是 在两相之间形成界面。必须具有足够大的驱动力才能将原油从岩石缝隙间挤出，否则一部分 原油就停留下来。如果能注入一种同油相混溶的物质，即与原油形成均匀的一相，孔隙中滞 留油的毛细作用力就会降低和消失，原油就能被驱向生产井。二氧化碳气驱强化采油方法能通过逐级提取原油中的轻组分与原油达到完全互溶。

强化采油二氧化碳方法提高采收率的机理主要有以下几点：

（1）二氧化碳气驱强化采油降低原油粘度

CO2溶于原油后，降低了原油粘度，原油粘度越高，粘度降低程度越大。原油粘度降低 时，原油流动能力增加，从而提高了原油产量。

（2）二氧化碳气驱强化采油使原油体积膨胀

CO2大量溶于原油中，可使原油体积膨胀，原油体积膨胀的大小，不但取决于原油分子 量的大小，而且也取决于C02的溶解量。CO2溶于原油，使原油体积膨胀，也增加了液体内 的动能，从而提高了驱油效率。

（3）二氧化碳气驱强化采油混相效应

混相的最小压力称为最小混相压力（MMP）。最小混相压力取决于C02的纯度、原油组分 和油藏温度。最小混相压力随着油藏温度的增加而提高；最小混相压力随着原油中C5以上组 分分子量的增加而提高；最小混相压力受C02纯度（杂质）的影响，如果杂质的临界温度低 于CO2的临界温度，最小混相压力减小，反之，如果杂质的临界温度高于C02的临界温度， 最小混相压力增大。

强化采油二氧化碳方法-核磁共振驱替实验装置

核磁共振驱替实验装置

利用核磁共振驱替实验装置，在高压条件下对含油岩心(页岩、砂岩)进行二氧化碳气驱强化采油混相驱实验。根据核磁共振T2谱分布曲线，将页岩中的油分为两部分：固定油和游离油。通过二氧化碳气驱强化采油混相驱过程中核磁共振T2谱分布曲线的变化，可以得到不同赋存状态油(固定油和游离油)的采收率。

核磁共振驱替实验装置为二氧化碳气驱强化采油混相驱过程吸附和吸收量动态变化测量提供了很好的解决方案。核磁共振是通过测试流体中的氢信号核来测量的，核磁共振信号的幅值与氢原子核的数量成正比。横向弛豫时间T2与孔尺寸成正比。在核磁共振T2分布中，泥页岩中的水的响应分为三部分：粘土结合水、束缚水和自由水。

二氧化碳混相驱过程T2谱分布

储层物性指什么？低场核磁共振如何用于储层物性分析

储层物性是油气储集层的物理性质。广义上还包括储集层岩石的骨架性质、孔隙性、渗透性、含流体性、热学性质、导电性、声学性质、放射性及各种敏感性等。狭义的一般指储层岩石的孔隙率和渗透率。

低场核磁共振如何用于储层物性分析：

低场核磁共振储层物性分析是利用氢原子核在外加磁场的作用下形成核磁共振现象的这一特性,测量同一样品在不同处理阶段的核磁共振信号,从而求取储层的孔隙度、渗透率、含油饱和度、可动流体饱和度等地质参数的一项新技术。该技术克服了常规岩心分析方法成本高、测试周期长的缺点,具有用量少、速度快、成本低、获取参数多、准确性高等优点。在储层物性方面采用核磁共振技术研究并应用,能够为石油勘探提供可靠且及时的数据,对于油田开发有着重要的实际意义。

储层物性评价是储层评价和油气资源评价的重要内容。许多石油院校、科研院所、油田单位在积极探索室内岩石物性准确测定,低场核磁共振技术不断发展起来而且日趋完善。低场核磁共振技术分析样品由测试岩心扩展到了岩屑以及井壁取心,且不受形状的限制,具获取参数多、分析速度快、精度高、可随钻分析、耗资低等特点,并使得在现场快速分析储层物性得以实现,形成了一项特色的快速评价储层物性的核磁共振技术。

低场核磁共振驰豫机理

固体表面对流体分子的作用力强弱决定了弛豫时间的大小即弛豫速度的快慢。总的来说,弛豫时间快慢由三个方面决定:岩样固体的表面性质;岩样内的孔隙大小;岩样中饱和流体的流体性质和流体类型。

岩石孔隙中,三种驰豫机制控制着核磁驰豫过程,分别是表面弛豫、体积弛豫和扩散弛豫。这三种机制同时存在,若满足快扩散条件,单个驰豫机制引起的驰豫速率的和就是总的驰豫速率。

岩石孔隙中的流体,存在于类似较大孔隙这种不受限空间时,流体内部会产生自由衰减过程,称之为体积弛豫,也叫自由驰豫。由于孔隙空间不受限,故体积驰豫与孔隙壁无关,与温度、流体粘度、岩石润湿性有关,主要影响因素是孔隙中流体的性质。

岩石颗粒表面润湿流体后,流体的扩散运动使得分子与岩石颗粒表面发生频繁碰撞,分子与岩石表面碰撞时,分子会把核自旋的能量传给岩石颗粒表面,于是会因自旋运动重新取向于原来磁场方向,引起纵向弛豫T1;同时,自旋相位发生不可恢复的相散,导致横向弛豫T2的加速。这个过程就是岩石表面驰豫的作用机制。岩石表面驰豫机制与岩石胶结物的性质以及颗粒表面有关。进而反映出岩石的储层物性参数。

低场核磁共振结合水自由水

什么是自由水与结合水？

自由水又称体相水，滞留水，不被细胞内胶体颗粒或大分子所吸附、能自由移动、并起溶剂作用的水。结合水是指在细胞内与其他物质结合在一起的水。水是极性分子，氧侧带部分负电荷，氢侧带部分正电荷，因此水分子很容易与其他极性分子间形成氢键。如氨基、竣基、羟基等均可与水结合，成为结合水。所有结合水不再能溶解其他物质，较难流动。

自由水是指在生物体内或细胞内可以自由流动的水，是良好的溶剂和运输工具。如人和动物血液中含水83%,多为自由水，可把营养物质输送到各个细胞,又把细胞产生的代谢废物运到排泄器官。它的数量制约着细胞的代谢强度。如呼吸速度、光合速度、生长速度等。自由水占总含水量百分比越大则代谢越旺盛。

心肌含水79%,与血液含水量相差不多，但所含的水均为结合水，故呈坚实的形态。结合水不参与代谢作用，然而植物中结合水的含量与植物抗性大小有密切关系。即使干燥的成熟种子也保持约25%左右的水即结合水，这时原生质呈半凝固的凝胶状态，生理活性降到蕞低程度，但原生质的基本结构还可以保持并可 抵抗干旱和寒冷等不良环境。

自由水和结合水的区分不是jue对的，两者在一定条件下可以相互转化。如血液凝固时，自由水就变成了结合水。

低场核磁共振结合水自由水检测：

低场核磁也叫时域核磁，用于测试分子与分子之间的动力学信息，例如用低场核磁共振测自由水结合水。自由水与结合水中H所处的状态不同，水分子的运动性差异很大，对应的弛豫时间差别也非常大，通过低场核磁共振技术可以灵敏地检测自由水结合水。一般自由水对应的弛豫时间长，结合水对应的弛豫时间短。

低场核磁共振设备主要是检测样品中的H质子。将样品放入磁场中之后，通过发射一定频率的射频脉冲，使H质子发生共振，H质子吸收射频脉冲能量。当射频脉冲结束之后，H质子会将所吸收的射频能量释放出来，通过的线圈就可以检测到H质子释放能量的过程，这也就是核磁共振信号。对于性质不同的样品，其能量释放的快慢是不同的，通过这些信号差别就可以寻找规律，研究样品内部性质。

NMI20系列低场核磁共振成像分析仪（带变温系统）

低场核磁共振横相弛豫时间

在核磁共振现象中，弛豫是指原子核发生共振且处在高能状态时，当射频脉冲停止后，将迅速恢复到原来低能状态的现象。恢复的过程即称为弛豫过程，它是一个能量转换过程，需要一定的时间反映了质子系统中质子之间和质子周围环境之间的相互作用。

完成弛豫过程分两步进行，即纵向磁化强度矢量Mz恢复到最初平衡状态的M0和横向磁化强度Mxy要衰减到零，这两步是同时开始但独立完成的，下面将简单介绍低场核磁共振横相弛豫过程和低场核磁共振横相弛豫时间T2。

低场核磁共振横相弛豫过程

在射频脉冲的作用下，所有质子的相位都相同，它们都沿相同的方向排列，以相同的角速度（或角频率）绕外磁场进动。当射频脉冲停止后，同相位的质子彼此之间将逐渐出现相位差，即失相位。我们把质子由同相位逐渐分散zui终均匀分布，宏观表现为其横向磁化强度矢量Mxy从zui大（对于π/2脉冲来说，为M0）逐渐衰减为0的过程称为横向弛豫过程。

低场核磁共振横相弛豫时间

低场核磁共振横相弛豫时间又称自旋-自旋弛豫时间，通常用Mxymax衰减63%时所需的时间，所以经过一个T2时间，Mxy还存在37%在实际工作中，一般认为Mxy经过5T2时间已基本衰减为零。下图表示π/2脉冲之后Mxy随时间的衰减曲线：

在MRI中，通常用横向弛豫时间T2来描述横向磁化强度Mxy衰减的快慢，如果T2小就说明横向磁化强度Mxy衰减快。否则，若T2长就说明横向磁化强度Mxy衰减慢。

在给定外磁场中，T2仅取决于组织，不同的组织由于其自旋-自旋相互作用效果不同，而这种效果取决于质子间的接近程度。由于不同组织自旋-自旋相互作用效果不同，所以不同组织的T2不同，固体中的T2比液体中的T2短的多。特别注意的是：横向弛豫时间T2比纵向弛豫时间T1快5-10倍，也就是说在纵向磁化强度恢复到M0时，横向磁化强度早已经衰减为零。

聚合物驱采收率-低场核磁技术

什么是聚合物驱?

聚合物驱是一种提高采收率的方法,在宏观上,它主要靠增加驱替液粘度,降低驱替液和被驱替液的流度比,从而扩大波及体积;在微观上,聚合物由于其固有的粘弹性,在流动过程中产生对油膜或油滴的拉伸作用,增加了携带力,提高了微观洗油效率。聚合物驱是在注入水中加入少量水溶性高分子聚合物,通过增加水相粘度和降低水相渗透率来改善流度比、提高波及系数,从而提高原油采收率。

聚合物驱油的发展历程

聚合物驱技术由于其机理比较清楚、技术相对简单,世界各国开展研究比较早,美国于五十年代末、六十年代初开展了室内研究,1964年进行了矿场试验。1970年以来,前苏联、加拿大、英国、法国、罗马尼亚和德国等国家都迅速开展了聚合物驱矿场试验。从20世纪60年代至今,铨世界有200多个油田或区块进行了聚合物驱试验。国内自1972年在大庆油田开展了小井距聚合物驱矿场试验以来,我国的大庆、胜利、大港、南阳、吉林、辽河和新疆等油田开展了矿场先导试验及扩大工业试验。经过”七五”、”八五”和”九五”期间的共同努力,这一技术在我国取得了长足发展,其驱油效果和驱替动态可以较准确的应用数值模拟进行预测,聚合物已经形成系列产品,矿场试验已经取得明显效果,并形成配套技术。

聚合物驱采收率效果影响因素：

1. 油藏温度

2.地层水矿化度及二价阳离子质量浓度

3.原油粘度

4.渗透率及非均质性

岩心驱替实验是一种公认的研究岩心内流体流动的方法,传统的岩心流动实验通常将实际地层模型看成一个“黑匣子”,只能通过测试岩心出入口压力、围压、流量、电阻率等宏观的参数,推演凝胶在岩心内部的流动状况以及驱替效果,无法确定岩心内部凝胶的运移和流体分布情况。随着现代高新科技的迅猛发展,无损检测技术广泛应用到石油勘探开发领域,核磁共振技术是研究多孔物质内部结构与渗流性质的有力工具,它能够快速无损地显示岩石内部结构,监测流体侵入、渗透及驱替过程,及时检测到驱替过程中凝胶在岩心内部的真实流动分布以及调驱效果。

低场核磁技术简介

低场核磁共振技术主要检测为H质子，也可以用于F信号测试。含H样品经过特定频率的射频激励后，产生核磁共振信号。H核磁共振信号对应有T1、T2两个主要参数，通过测试T1、T2弛豫时间并进行建模，可用于石油勘探、岩土、能源等多方面研究。

聚合物驱采收率-低场核磁技术原理

核磁共振成像技术在石油勘探与开发领域的应用越来越广泛。在应用于储层岩石孔隙结构评价和室内岩心驱替实验分析时,其优点是可以通过T2谱弛豫时间定量计算岩心孔喉尺寸分布以及不同尺寸孔喉内的原油动用情况。基于在线核磁共振成像技术开展的聚合物岩心驱替实验,可用于研究水驱和聚合物驱过程中不同尺寸孔喉内的流体分布,以及各阶段不同尺寸孔喉的氟油动用程度占总动用程度的比例进行量化表征及分析。

岩心驱替可视化系统

随着水驱开发的进行，国内大多数油田皆已进入高含水、高采出程度的“双高”阶段，针对二次采油未能采出的未波及区的剩余油和波及区的残余油，认识剩余油为油田二次采油及三次采油提供重要依据尤为重要。

剩余油分布是指剩余油在地层中的分布情况，影响剩余油分布的因素众多，主要受静态储层(地质的)和动态注采状况(开发的)双重因素的影响。静态储层因素是根本的、内在的因素，注采状况(开发条件)是影响剩余油分布的外部因素。

岩心驱替核磁共振原理

基于核磁对氢信号优秀的捕捉能力，在油气藏储层研究中，发挥了巨大的作用。搭配多场耦合配件，可以模拟地层真实高温高压环境，岩心（水驱油核磁共振实验、水驱剩余油分布实验、微观驱替实验、多相驱替实验）不同尺寸孔隙中的油水信号在核磁T2谱中对应的弛豫时间不同，随着驱替实验（水驱油核磁共振实验、水驱剩余油分布实验、微观驱替实验、多相驱替实验）的进行，核磁T2谱随着岩心内部油水相态（多相驱替）的变化而发生变化，可以用定量来研究地层的油气开采过程。同时基于核磁成像功能，可以实现对整个驱替过程（水驱油核磁共振实验、水驱剩余油分布实验、微观驱替实验、多相驱替实验）的各个阶段进行成像，生动形象的观察动态变化。实现驱替过程（水驱油核磁共振实验、水驱剩余油分布实验、微观驱替实验、多相驱替实验）中油水变化的可视化。

岩心驱替可视化系统框架图

岩心驱替可视化系统

MacroMR高温高压岩心驱替可视化系统能够结合传统的外围驱替系统，实现模拟地层高温高压环境，对岩心进行全过程可视化驱替研究，可视化可以定性的评价岩心驱替情况，通过谱图变化可定量计算出驱替量的多少；可以任意层面、多角度对岩心进行无损切片选层观测和分析；

岩心驱替可视化系统