眾所周知，巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)是研究油氣運(yùn)移規(guī)律的重要技術(shù)手段，有助于了解并掌握油氣運(yùn)移的滲流機(jī)理，對(duì)油藏的科學(xué)高效開(kāi)發(fā)具有一定的指導(dǎo)和參考作用^[1]。而常規(guī)巖心物理模擬實(shí)驗(yàn)采用的巖心較短，存在明顯的端面效應(yīng)，故不能很好地反映滲流過(guò)程中巖心內(nèi)部參數(shù)的變化，這對(duì)于油藏滲流機(jī)理的研究造成了負(fù)面影響。

現(xiàn)已有一些減小驅(qū)替實(shí)驗(yàn)中端面效應(yīng)帶來(lái)影響的方法，例如使用較長(zhǎng)的巖心，端面效應(yīng)帶來(lái)的驅(qū)替效果的評(píng)價(jià)會(huì)進(jìn)一步保真，但是該方法不能消除影響，且有些實(shí)驗(yàn)由于實(shí)驗(yàn)裝置的限制無(wú)法適用較長(zhǎng)的巖心，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置改動(dòng)又存在諸多不便；此外有學(xué)者在統(tǒng)計(jì)大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，提出了針對(duì)末端效應(yīng)的相滲曲線(xiàn)校正公式，但該類(lèi)校正公式普遍主要是針對(duì)中高滲巖心，對(duì)于低滲致密巖心的適用性有待商榷。

紐邁推出的基于恒定梯度分層技術(shù)，從技術(shù)原理的角度，根本性完全扣除端面效應(yīng)帶來(lái)的影響，從而對(duì)巖心驅(qū)替效果的評(píng)價(jià)更加真實(shí)。該技術(shù)不會(huì)降低原本核磁測(cè)量的精度，同時(shí)適用于砂巖、頁(yè)巖各類(lèi)巖心樣品，不會(huì)受限于低滲致密巖心^[2]。

恒定梯度分層技術(shù)原理：

SFG-MSCPMG脈沖時(shí)序

與CPMG序列只采集整個(gè)樣品的數(shù)據(jù)相比，恒定梯度選層序列通過(guò)施加層面選擇梯度場(chǎng)，即選擇性射頻脈沖，可以獲得沿樣品軸線(xiàn)方向各層的分層CPMG數(shù)據(jù)。如圖為恒定梯度選層序列的脈沖時(shí)序圖。在測(cè)試中，不同位置上的核磁共振信號(hào)在梯度線(xiàn)圈產(chǎn)生的梯度磁場(chǎng)作用下，產(chǎn)生不同的定位信息，利用數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換解碼，就可以將核磁信號(hào)分配到每一層的位置上，核磁共振的一維定位包括層面和層厚的選擇，層面和層厚的選擇性激勵(lì)原理如下圖所示。

選擇性激勵(lì)是用一個(gè)有限頻寬的射頻脈沖僅對(duì)共振頻率在該頻帶范圍的質(zhì)子執(zhí)行共振激發(fā)的技術(shù)。在Y軸方向施加梯度后，選層激發(fā)脈沖可以實(shí)現(xiàn)選擇性激勵(lì)，而處于選擇層外的氫質(zhì)子不滿(mǎn)足共振條件，也就得不到激發(fā)。 最終我們通過(guò)該序列便可以得到各切層的T₂時(shí)間分布圖以及整體的偽彩演示圖。

樣品及對(duì)應(yīng)的分層T₂圖譜

基于恒定梯度分層技術(shù)扣除端面效應(yīng)的驅(qū)替效果評(píng)價(jià)案例如下：

樣品信息與實(shí)驗(yàn)條件：人造均質(zhì)巖心；直徑1英寸；長(zhǎng)度80mm；孔隙度為9.8%；圍壓10MPa；驅(qū)替壓力8MPa。

驅(qū)替前后的分層T2譜

如上圖所示，根據(jù)恒定梯度分層技術(shù)，對(duì)每層的巖心的驅(qū)替效率進(jìn)行了評(píng)價(jià)，確定端面效應(yīng)的產(chǎn)生為兩端紫色區(qū)域，中間紅色區(qū)域?yàn)榭鄢嗣嫘?yīng)的驅(qū)替段。以上實(shí)驗(yàn)案例可知，總的驅(qū)替效率為41.87%，采用恒定梯度選層技術(shù)扣除端面效應(yīng)后的驅(qū)替效率為40.25%。

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參考資料

[1] Chang Y H, Xiao S B, Ma R, et al. Unraveling the influence of surface roughness on oil displacement by Janus nanoparticles[J].石油科學(xué):英文版, 2023, 20(4):2512-2520.

[2] Hou ren X, Ke long Y, et al. Influence of pore structure on the moisture transport property of external thermal insulation composite system as studied by NMR[J].Construction and Building Materials228(2019).