低场核磁共振在超临界二氧化碳驱替中的应用

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驱替技术自应用以来，已经成为了油气增产的主要措施之一，最先应用的水驱技术存在耗水量大、返排率低、增产衰减快等问题。而超临界CO2驱替具有保护环境、节约水资源、提高油气产量、埋存CO2的优点，在油气储层增产开发中具有广阔的应用前景。

超临界CO2驱替技术主要适用于存在水敏、水锁效应和低产、低渗、低丰度等非常规油气藏的储层改造，因其自身的物理化学特性，CO2吸附地层可形成微酸性环境，抑制黏土矿物膨胀，从根本上解决水敏与水锁效应，提高储层渗透性，是现阶段非常规油气藏大规模高效开发的重要手段之一。 

此外，超临界CO2自身具有气体的低黏度、高扩散性，也有液体高密度的特点，其破裂压力比水力压裂和液态CO2压裂低，并且造缝能力更强，形成的缝网更复杂。但超临界CO2驱替技术作为新兴的驱替技术，许多相关技术和理论仍不完善，学者对其驱替过程中的裂缝起裂机理和裂缝扩展形式意见不统一，需深入研究超临界CO2驱替的原理[1]。

一、什么是超临界CO2？

随着环境温度和压力的变化，部分物质存在三种相态：气相、液相、固相，三相成平衡态共存的点叫三相点，其中气、液两相相界面消失的状态点叫超临界点。在临界点时的温度和压力称为临界温度和临界压力，不同的物质其临界点的压力和温度各不相同。

超临界CO2就是CO2在压力超过7.38Mpa、温度超过31.04℃环境中，将成为超临界态，是界于气体和液体之间的状态。气体的特征：可以充满整个空间；液体的特征：可以溶解其他的物质。CO2处在超临界态时，其气态液态的界面突然消失，形成的一种新的状态，兼具气态和液态的部分性质，而且还有新的性质。

二、低场核磁在超临界CO2驱替研究中的应用

超临界CO2以其自身独特的物理化学状态，在导入地层后，驱替地层提高采收率，其作用机理大致分为以下四个部分：产生剪切破坏激活了天然裂缝，降低缝内净压力有利于裂缝的发育，降低临界压力巩固裂缝的生成，产生局部相变促进裂缝的动态持续发育[2]。经过以上作用，极大的提高了储层的导流能力和渗透能力。低场核磁在超临界CO2驱替研究中的应用方向主要如下：

• 1.  超临界CO2驱替岩心，岩心内部介质的流动机理，以及增产机理研究。
  
• 2.  在驱替的过程中，对CO2进行封存的研究。
  
• 3.  超临界CO2吞吐机理研究。
  
• 4.  超临界CO2压裂过程，岩心随超临界条件的改变，内部裂缝静态发育的研究。
  

三、低场核磁共振技术超临界CO2驱替中的应用

以下带来低场核磁共振技术在超临界CO2连续驱替的实验，其核磁T2谱如下[3]：

由T2谱可知，在长时间的持续驱替实验过程中，超临界CO2可以对小孔中的介质有一个很好的驱替效果，意味着在实际的生产活动中，超临界CO2对非常规油气藏尤其致密储层的油气藏能有一个很好的增产效果，低场核磁共振技术为理论研究提供数据支持。

参考资料


[1]李小刚，冉龙海，杨兆中等. 超临界CO2压裂裂缝特征研究现状与展望[J]. 特种油气藏，2022,29(2):8.


[2]周大伟，张广清. 超临界CO2压裂诱导裂缝机理研究综述[J]. 石油科学通报, 2020, 5(2):15.


[3]Wei B, Zhang X, Wu R, et al. Pore-scale monitoring of CO2 and N2 flooding processes in a tight formation under reservoir conditions using nuclear magnetic resonance (NMR): A case study[J]. Fuel, 2019, 246:34-41.





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