一种凝胶在岩石微通道中的封堵性的可视化评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种凝胶在岩石微通道中的封堵性的可视化评价方法，属于石油工程 提高采收率技术和实验流体力学领域。
【背景技术】
[0002] 实验室内岩心驱替实验是一种公认的研究岩心内部流体流动的方法，被广泛应用 于石油开发及环境科学等领域，但由于岩心具有不可视特征，流体在岩心内的流动只能用 压力和流量两个指标来间接表达，或是根据压力一一流量关系，利用数值模拟方法进行间 接表征。低场核磁共振是一项近年来发展迅速的高新技术，已经在医疗以及食品行业有了 很好的应用。如何使实验室内岩心驱替过程更加直接甚至可视，成为石油工程技术领域努 力追求的目标和开展的重要工作。在石油工程中常常采用注入凝胶封堵多孔介质中的大孔 道，调节注入液体的流动通道，提高波及面积和驱油效率。但是目前传统的岩心流动实验通 常只能用端部或者边界的宏观参数(例如出口压力、入口压力、流速等）来描述或者推演流 体在岩心内部的流动状况以及驱替效果。岩心对于研究者来说就相当于一个黑匣子，无法 准确了解其内部的流体运动情况。
【发明内容】
[0003] 针对目前凝胶在岩心中的封堵性很难表征的难题，本发明的目的是提供一种凝胶 在岩石微通道中的封堵性的可视化评价方法，将岩心流动实验和核磁共振检测技术有机结 合起来，使凝胶在多孔介质中的封堵特征得到比较直观的描述。
[0004] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案： 一种凝胶在岩石微通道中的封堵性的可视化评价方法，包括如下步骤： (1)开启核磁共振设备，将饱和水的岩心放入磁体后，通过核磁成像确定岩心位置，使 其处于磁场中心；对岩心矢状面和横截面的切片厚度、切片间隔和切片位置进行设置，利用 低场核磁共振设备获得岩心驱替实验中岩石微通道内流体信号。
[0005] (2)灰度图像提取。灰度图像通过亮暗表征岩心内部不同位置处信号强弱(信号越 强越亮，信号越弱越暗)。
[0006] (3)感兴趣区域（R0I)提取。核磁图像采集信号视窗为lOOmmX100mm的视窗，岩 心矢状面为90mmX25mm的矩形，横截面为直径25mm的圆，所以需要提取灰度图像的有效区 域。
[0007] (4)统一映射。每张核磁共振灰度图像按照自身信号强弱显示亮暗，为比较不同图 片中的信号强弱，必须把同一切片的核磁共振图片按照统一标准进行亮暗显示。
[0008] (5)提取岩心骨架。为确定岩心的骨架结构，对饱和岩心的核磁图像进行二值化处 理，分离岩心骨架和流体信息。
[0009] (6)添加伪彩。对灰度统一后的岩心，添加JET伪彩，使凝胶和水的区分更加明显。
[0010] (7)提取凝胶图像。根据核磁共振图像提取凝胶图像，获得凝胶面积、凝胶前缘、凝 胶后缘和凝胶中心等参数。
[0011] (8)凝胶封堵高度比表征：驱替一定孔隙体积的水，水驱后凝胶在纵向上封堵高度 与候凝后凝胶在纵向上封堵高度的比值作为凝胶封堵高度比，首先计算每一个矢状面的封 堵高度比，然后取平均值记为整个岩心中凝胶的封堵高度比：
式中A为岩心的截面高度，mm;r2为凝胶封堵高度，mm;F丨为封堵高度比，无量纲。
[0012] (9)凝胶封堵面积比表征：在步骤（8)中，同时将水驱后凝胶在横向上凝胶面积与 孔隙总面积的比作为凝胶封堵面积比；首先计算每一个横断面的封堵面积比，然后取平均 值记为整个岩心中凝胶的封堵面积比：
式中$为岩心的截面面积，mm2;S2为凝胶封堵面积，mm2;F2为封堵面积比，无量纲。
[0013] (10)通过封堵高度比和封堵面积比衡量凝胶封堵性的变化：封堵高度比和封堵面 积比越大，说明凝胶封堵性越强；封堵高度比和封堵面积比越小，说明凝胶封堵性越差。
[0014] 所述岩心的尺寸范围直径25mm，长度60mm~180mm。
[0015] 所述岩心渗透率范围500mD~5000mD。
[0016] 所述步骤8)中驱替的压力范围为0? 01MPa~20MPa。
[0017] 所述步骤8)中驱替的流量变化范围为0.lml/min~5ml/min。
[0018]与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著的优点： 本发明采用低场核磁共振成像技术研究凝胶在微孔道中封堵性表征，将岩心流动实 验和核磁共振检测技术有机结合起来，使凝胶在多孔介质中的封堵特征得到比较直观的描 述。
【附图说明】
[0019] 图1为凝胶封堵高度比示意图。
[0020] 图2为凝胶封堵面积比示意图。
[0021] 图3为凝胶在岩心中矢状面核磁分布图像。
[0022] 图4为凝胶在岩心中横截面核磁分布图像。
[0023] 图5为凝胶封堵高度比表征结果。
[0024] 图6为凝胶封堵面积比表征结果。
[0025] 图7为凝胶特征参数表。
【具体实施方式】
[0026] 现将本发明结合附图的具体实施例叙述于后。
[0027] 本实施例的一种凝胶在岩石微通道中的封堵性的可视化评价方法，测试步骤为： (1)开启核磁共振设备，将饱和水的岩心放入磁体后，通过核磁成像确定岩心位置，使 其处于磁场中心；对岩心矢状面和横截面的切片厚度设置为0. 7cm、切片间隔设置为0.lcm 以及切片位置进行设置，利用低场核磁共振设备获得岩心驱替实验中岩石微通道内流体信 号； (2)灰度图像提取。通过核磁共振提取凝胶在岩心中的灰度图像。
[0028] (3)感兴趣区域（R0I)提取。提取90mmX25mm的矩形为灰度图像的有效区域。
[0029] (4)统一映射。所有矢状面统一映射的范围为1~100000无因次等效亮度单位。
[0030](5)提取岩心骨架。对饱和岩心的核磁图像进行二值化处理，定义岩心骨架和流体 的分离阀值为15000无因次等效亮度单位。
[0031](6)添加伪彩：对灰度统一后的岩心，添加JET伪彩，使凝胶和水的区分更加明显。
[0032](7)提取凝胶图像。根据核磁共振图像提取凝胶图像，提取结果见图3和图4。获 得凝胶面积、凝胶前缘、凝胶后缘和凝胶中心等参数。提取结果见图7。
[0033](8)凝胶封堵高度比表征：驱替一定孔隙体积的水，水驱后凝胶在纵向上封堵高度 与候凝后凝胶在纵向上封堵高度的比值作为凝胶封堵高度比，如图1所示，首先计算每一 个矢状面的封堵高度比，然后取平均值记为整个岩心中凝胶的封堵高度比，并将计算结果 绘图，绘图结果见图5 :
A 式中A为岩心的截面高度，mm;r2为凝胶封堵高度，mm;F丨为封堵高度比，无量纲。
[0034](9)凝胶封堵面积比表征：在上一步骤中，将水驱后凝胶在横向上凝胶面积与孔隙 总面积的比作为凝胶封堵面积比，如图2所示，首先计算每一个横断面的封堵面积比，然后 取平均值记为整个岩心中凝胶的封堵面积比，并将计算结果绘图，绘图结果见图6 :
式中A为岩心的截面面积，mm2;S2为凝胶封堵面积，mm2;F2为封堵面积比，无量纲。
[0035]( 10)通过封堵高度比和封堵面积比的表征，可得凝胶在运移过程中封堵高度比变 化不大，封堵面积比先不变后逐渐减小。
【主权项】
1. 一种凝胶在岩石微通道中的封堵性的可视化评价方法，其特征在于，包括如下步 骤： 1) 开启核磁共振设备，将饱和水的岩屯、放入磁体后，通过核磁成像确定岩屯、位置，使其 处于磁场中屯、；对岩屯、矢状面和横截面的切片厚度、切片间隔和切片位置进行设置，利用低 场核磁共振设备获得岩屯、驱替实验中岩石微通道内流体信号； 2) 灰度图像提取：灰度图像通过亮暗表征岩屯、内部不同位置处流体信号强弱，信号越 强越亮，信号越弱越暗； 3) 感兴趣区域提取：在核磁图像采集信号视窗提取灰度图像的有效区域，其中核磁图 像采集信号视窗为lOOmmX100mm的视窗，其中岩屯、矢状面为90mmX25mm的矩形，横截面为 直径25mm的圆； 4) 统一映射：同一切片的核磁共振图片按照统一标准进行亮暗显示； 5) 提取岩屯、骨架：对饱和岩屯、的核磁图像进行二值化处理，分离岩屯、骨架和流体信息， 确定岩屯、的骨架结构； 6) 添加伪彩：对灰度统一后的岩屯、，添加巧T伪彩，使凝胶和水的区分更加明显； 7) 提取凝胶图像：根据核磁共振图像提取凝胶图像，获得凝胶面积、凝胶前缘、凝胶后 缘和凝胶中屯、参数； 8) 凝胶封堵高度比表征：驱替一定孔隙体积的水，水驱后凝胶在纵向上封堵高度与候 凝后凝胶在纵向上封堵高度的比值作为凝胶封堵高度比，首先计算每一个矢状面的封堵高 度比，然后取平均值记为整个岩屯、中凝胶的封堵高度比：式中：ri为岩屯、的截面高度，mm;r2为凝胶封堵高度，mm;F1为封堵高度比，无量纲； 9) 凝胶封堵面积比表征：驱替一定孔隙体积的水，水驱后凝胶在横向上凝胶面积与孔 隙总面积的比作为凝胶封堵面积比；首先计算每一个横断面的封堵面积比，然后取平均值 记为整个岩屯、中凝胶的封堵面积比：式中：Si为岩屯、的截面面积，mm2;S2为凝胶封堵面积，mm2;F2为封堵面积比，无量纲； 10) 通过封堵高度比和封堵面积比衡量凝胶封堵性的变化：封堵高度比和封堵面积比 越大，说明凝胶封堵性越强；封堵高度比和封堵面积比越小，说明凝胶封堵性越差。2. 根据权利要求1所述的凝胶在岩石微通道中的封堵性的可视化评价方法，其特征在 于，所述岩屯、的尺寸范围直径25mm，长度60mm~180mm。3. 根据权利要求1所述的凝胶在岩石微通道中的封堵性的可视化评价方法，其特征在 于，所述岩屯、渗透率范围500mD~5000血。4. 根据权利要求1所述的凝胶在岩石微通道中的封堵性的可视化评价方法，其特征在 于，所述步骤8)中驱替的压力范围为0.OlMPa~20MPa。5. 根据权利要求1所述的凝胶在岩石微通道中的封堵性的可视化评价方法，其特征在
【专利摘要】本发明涉及一种凝胶在岩石微通道中的封堵性的可视化评价方法，属于石油工程提高采收率技术和实验流体力学领域。本发明采用低场核磁共振成像技术研究凝胶在微孔道中分布，可通过核磁共振成像技术和T2谱分析技术，直接观察岩心驱替实验中凝胶在多孔介质微孔道内的分布。然后根据核磁共振图像提取凝胶图像，获得凝胶面积、凝胶前缘、凝胶后缘和凝胶中心等参数。最后通过对凝胶封堵面积比和封堵高度比的计算，定量表征凝胶在岩心中的封堵性。本发明方法使凝胶在多孔介质中的封堵特征得到比较直观的描述。
【IPC分类】G01N24/08
【公开号】CN105004746
【申请号】CN201510397026
【发明人】狄勤丰, 顾春元, 华帅, 叶峰, 张景楠, 庞东山, 王文昌
【申请人】上海大学
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年7月8日