地层岩心样品保持器组件及用于核磁共振测量的测试方法
【技术领域】
[0001] 所公开的实施例概括来说涉及一种地层岩心样品保持器组件和一种岩心测试方 法。所公开的实施例尤其是涉及一种用于在高温高压下对岩心样品进行核磁共振（NMR)实 验的地层岩心保持器。
【背景技术】
[0002] 在油气生产工业中，通常的做法是利用在勘探井或生产井内操作的测井探针对含 烃地层或含其他的地层进行一种或多种〃现场〃测试。在一些情况下，这些现场测试包括一 种或多种地层核磁共振测量（包括对岩石和其中所含的流体）。这样的测量用于确定与地 层（例如，岩石和岩石内的流体）相关联的1\值（所谓的"纵向弛豫时间"）和T 2值（所 谓的〃横向弛豫时间（relaxation time)")以及扩散系数。根据I\、T2和扩散系数，可以获 取与地层的物理性质有关的大量信息。
[0003] 在钻进勘探井或生产井的同时，取得地层的一个或多个圆柱形岩心样品并随后在 实验室中对岩心样品进行一种或多种实验室测试，也是通常的做法。在一些情况下，这些实 验室测试包括岩心样品的核磁共振测量。在实验室中的测量需要代表现场测量。正确的 (即，代表性的）数据用来优化和建立井场的采收系数。尤其是，如果能够得到代表性的实 验室数据，可以显著优化采收系数，以便进行某些提高石油采收率（〃E0R〃）处理。
[0004] 但是，在实验室核磁共振测量与现场核磁共振测量之间存在差距，因为用于对岩 心样品进行核磁共振测量的实验设备不能重现现场测井探针在现场核磁共振测量期间所 经受的储层条件。尤其是，用于核磁共振测量的岩心样品保持器组件（例如，实验室组件） 存在如下问题：岩心样品保持器组件不能在进行核磁共振测量的同时在高温高压下保持岩 心样品。
[0005] 所以，本发明的目标是提供一种岩心保持器组件和岩心测试方法，该岩心保持器 组件和岩心测试方法提供了这些问题的解决方案。
【发明内容】
[0006] 本发明的一个方面提供了一种用于对取自含烃地层的岩心样品进行实验室核磁 共振测量的岩心样品保持器组件。该岩心样品保持器组件包括压力腔室，所述压力腔室由 壳体和密封地联接至所述壳体的一个或多个法兰形成。一柔性岩心样品保持器套筒布置在 所述压力腔室内并与至少一个所述法兰密封地联接。一上覆流体注入端口与壳体和柔性套 筒二者之间的环形空间流体连通，该上覆流体注入端口构造成将上覆流体注入到壳体和柔 性套筒之间的环形空间中。一压力调节器构造成将上覆流体以高压保持在环形空间中。一 射频天线位于压力腔室内并绕岩心样品保持器套筒缠绕，所述射频天线构造成接收来自岩 心样品的电磁信号。在使用时，岩心样品大体上布置在套筒内。
[0007] 本发明的另一个方面提供了一种用于对取自含烃地层的岩心样品进行实验室核 磁共振测量的岩心样品保持器组件。该岩心样品保持器组件包括压力腔室，所述压力腔室 由壳体和布置在所述壳体的相对两侧上的一对法兰形成。一柔性岩心样品保持器套筒布置 在所述压力腔室内并与该对法兰密封地联接。一上覆流体注入端口馈通该对法兰中的一个 法兰，该上覆流体注入端口构造成将上覆流体注入到壳体和柔性套筒之间的环形空间中。 一压力调节器构造成将上覆流体以一预定表压力保持在环形空间中。一射频（RF)天线位 于压力腔室内并绕岩心样品保持器套筒缠绕。所述射频天线构造成接收来自岩心样品的电 磁信号。在使用时，岩心样品大体上布置在套筒内。
[0008] 在有些实施例中，该岩心样品保持器组件还包括设置在压力腔室的外表面上的加 热元件。在有些实施例中，所述加热元件构造成将岩心样品加热至大约200度（华氏温度） 到大约500度（华氏温度）范围内的高温。在有些实施例中，所述加热元件构造成将岩心 样品加热至大约室温到大约350度（华氏温度）范围内的高温。在有些实施例中，该岩心 样品保持器组件还包括构造成监测岩心样品的高温的热电偶。
[0009] 在有些实施例中，该岩心样品保持器组件还包括馈通成对法兰中的一个法兰的驱 替流体注入端口。该驱替流体注入端口构造成将驱替流体注入到岩心样品中。进一步，一 流体出口馈通该对法兰中的另一个法兰。流体出口构造成用于从岩心样品中排出孔隙流体 和/或所注入的流体。
[0010] 在有些实施例中，该岩心样品保持器组件还包括一个或多个电馈通件，所述电馈 通件构造成将射频天线的第一端子和第二端子电联接至外部电路。在有些实施例中，外套 筒能够承受的所施加的表压力是在大气压到7500psig(镑/平方英寸（表压））范围内的 压力。在有些实施例中，壳体由不锈钢或钛构成。在有些实施例中，所述柔性岩心样品保持 器套筒由非磁性塑料聚合物构成，例如，由大体上没有氢的非磁性塑料聚合物（例如聚四 氟乙烯）构成。
[0011] 本发明的另一个方面提供了一种对岩心样品进行实验室核磁共振测量的方法。该 方法包括用一种或多种流体浸透岩心样品，所述一种或多种流体包括烃基流体和盐水中的 至少一种。在岩心样品用所述一种或多种流体浸透的同时，对岩心样品的外表面施加第一 压力，并将岩心样品加热至第一高温，生成所述岩心样品和所述一种或多种流体在所施加 的第一压力和第一高温下的核磁共振（NMR)数据。所述岩心样品和所述一种或多种流体 两者的一种或多种物理特性的值根据所施加的第一压力和第一高温而确定。在有些实施例 中，第一高温在大约200度（华氏温度）到大约500度（华氏温度）的温度范围内。在有 些实施例中，第一高温在大约室温到350度（华氏温度）的温度范围内。在有些实施例中， 所施加的第一压力在Opsig到7500psig的范围内。
[0012] 在有些实施例中，施加压力的步骤还包括将岩心样品大体上定位在一套筒内，其 中，所述套筒由相应的材料构成，以及其中，所述套筒能够将所施加的压力从套筒的外表面 传递至套筒的内表面。所述套筒被上覆流体围绕，上覆流体被加压，从而向套筒的外表面施 加压力。在有些实施例中，将岩心样品加热至第一高温的步骤还包括加热上覆流体，从而通 过利用上覆流体作为传热介质而间接地加热岩心样品。在有些实施例中，相应的材料包括 聚四氟乙烯，或更概括来说是大体上没有氢的材料。在有些实施例中，上覆流体也是大体上 没有氢，是电气绝缘的，是氟烃基流体，和/或包括化学式为C xFy的流体。
[0013] 在有些实施例中，确定岩心样品的一种或多种物理特性的步骤包括执行下列中 的至少一个：（i)确定所述一种或多种流体中的径类型；（ii)计算岩心样品的孔径分布； (iii)计算所述一种或多种流体的粘度；（iv)确定岩心样品的渗透率；和（vi)确定岩心样 品的浸湿性。
[0014]在有些实施例中，岩心样品的所述至少一种特性在静态条件下确定，并且还在驱 替条件下确定（例如，在进行生成操作时，在将至少一种驱替流体泵送到岩心样品中时）。 在有些这样的实施例中，所述至少一种驱替流体包括油、水、盐水、表面活性剂溶液或它们 的混合物。在有些这样的实施例中，所述至少一种驱替流体包括气体。在有些实施例中，所 述气体包括二氧化碳、氮气、甲烷、二氧化硫、二氧化氮或它们的混合物。
[0015] 在有些实施例中，该方法还包括生成用于岩心样品的一种或多种浸湿性指数的正 向模型。
[0016] 在有些实施例中，该方法还包括：在岩心样品用所述一种或多种流体浸透的同时， 向岩心样品的外表面施加与所施加的第一压力不同的第二压力，并将岩心样品加热至与第 一高温不同的第二高温，生成所述岩心样品和所述一种或多种流体在所施加的第二压力和 第二高温下的核磁共振数据。这样一来，用于所述岩心样品和所述一种或多种流体二者的 所述一种或多种物理特性的第二值根据所施加的第二压力和第二高温而确定。然后可以利 用这样的信息来优化提高石油采收率处理。
【附图说明】
[0017] 图1A是依照一些实施例的岩心保持器组件的示意性纵向截面图。
[0018] 图1B是依照一些实施例的岩心保持器组件的示意性纵向截面图，显示了示例性 流动型式。
[0019]图2A-2C是依照一些实施例的对岩心样品进行实验室核磁共振测量的方法的流 程图。
[0020]图3A-3E是依照一些实施例的示例性数据的图示，示出了利用二维核磁共振的浸 湿性随特定含烃地层或含其他的地层的温度的变化。
[0021] 在全部附图中，同样的参考标记表示对应的部件。
【具体实施方式】
[0022] 应当明白，虽然术语〃第一〃、〃第二〃等等在此有选择地用来描述各种元件，但 是，这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用来区别一个元件与另一个元件。例如，第 一元件可以叫做第二元件，同样，第二元件可以叫做第一元件，这不会改变说明书的含义， 只要全部出现的〃第一元件〃都改成一致的名字以及全部出现的〃第二元件〃都改成一致 的名字。第一元件和第二元件两者都