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

現(xiàn)已有一些減小驅(qū)替實驗中端面效應(yīng)帶來影響的方法，例如使用較長的巖心，端面效應(yīng)帶來的驅(qū)替效果的評價會進一步保真，但是該方法不能消除影響，且有些實驗由于實驗裝置的限制無法適用較長的巖心，對實驗裝置改動又存在諸多不便；此外有學(xué)者在統(tǒng)計大量實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，提出了針對末端效應(yīng)的相滲曲線校正公式，但該類校正公式普遍主要是針對中高滲巖心，對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)帶來的影響，從而對巖心驅(qū)替效果的評價更加真實。該技術(shù)不會降低原本核磁測量的精度，同時適用于砂巖、頁巖各類巖心樣品，不會受限于低滲致密巖心^[2]。

恒定梯度分層技術(shù)原理：

SFG-MSCPMG脈沖時序

與CPMG序列只采集整個樣品的數(shù)據(jù)相比，恒定梯度選層序列通過施加層面選擇梯度場，即選擇性射頻脈沖，可以獲得沿樣品軸線方向各層的分層CPMG數(shù)據(jù)。如圖為恒定梯度選層序列的脈沖時序圖。在測試中，不同位置上的核磁共振信號在梯度線圈產(chǎn)生的梯度磁場作用下，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原理如下圖所示。

選擇性激勵是用一個有限頻寬的射頻脈沖僅對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)脈沖可以實現(xiàn)選擇性激勵，而處于選擇層外的氫質(zhì)子不滿足共振條件，也就得不到激發(fā)。 最終我們通過該序列便可以得到各切層的T₂時間分布圖以及整體的偽彩演示圖。

樣品及對應(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)替效果評價案例如下：

樣品信息與實驗條件：人造均質(zhì)巖心；直徑1英寸；長度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)，對每層的巖心的驅(qū)替效率進行了評價，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)域為扣除端面效應(yīng)的驅(qū)替段。以上實驗案例可知，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).