高精度NMR非常规岩芯技术原理

中国陆相页岩油与粉砂质致密油，源岩与储集层均属于细粒沉积岩。源岩以陆相半深湖-深湖相富有机质页岩以Ⅰ型和ⅡA 型干酪根为主，成熟度普遍偏低，Ｒo 一般为 0. 7% ～ 1. 3% ，处于生成偏轻的石油阶段，页岩有机质丰度较高( TOC 一般在2. 0% 以上，极高可达 40% ) ，是陆相页岩油与致密油重要的烃源岩类型。储集层多形成于三角洲前缘-三角洲-深湖-半深湖等细粒沉积环境，而有别于常规岩芯油气储集层形成的冲积扇-河流-三角洲平原等粗粒级沉积环境 。因此，开展中国陆相页岩油与粉砂质致密油源储细粒沉积岩沉积机理与分布模式研究，创新和建立沉积学研究的一个新分支—细粒沉积学，以页岩、粉砂岩等不同岩性细粒沉积物的物理与化学性质及其沉积作用、沉积过程等为研究内容，将为明确细粒致密储集层、富有机质页岩分布预测、有利沉积相带和富集区提供基础依据。孔隙大小、渗透率、碳氢化合物性质、空泡、裂缝和颗粒大小，通常也可以通过弛豫时间NMR数据提取。高精度NMR非常规岩芯技术原理

非常规岩芯油气主要包括致密油（页岩油）、油砂油、致密气、页岩气、煤层气和天然气水合物等。非常规岩芯油气资源的有效开发改变了全球油气供给格局。非常规岩芯天然气已经成为全球天然气产量增长的主力，非常规岩芯油已经成为全球原油产量的重要组成2020 年全球非常规岩芯油产量 5.4×108t，约占原油总产量的 13%。其中，致密油与页岩油产量 3.8×108t，油砂油产量 1.6×108t。2020 年全球非常规岩芯天然气产量超过 1.1×1012m3，约占天然气总产量的 29%。其中，页岩气产量7700×108m3，致密气产量3020×108m3，煤层气产量50×108m3。针对非常规岩芯油气复杂地质特征，中国油气企业探索形成了系列特色理论技术，有效推动了致密气、煤层气和页岩气的勘探开发，成为中国天然气产量的重要组成，致密油与页岩油等勘探评价在多盆地取得重要发现，成为未来国内原油稳产增产的关键领域。2020 年，我国非常规岩芯天然气产量 732×108m3，约占天然气总产量的 38%。其中，致密气产量 465×108m3，页岩气产量 200×108m3，煤层气产量 67×108m3。高精度NMR非常规岩芯技术原理科学家们正在对这些非常规岩芯进行细致的分析和研究。

综合对比非常规岩芯油气储层与常规岩芯油气储层特征，可归纳以下几点差异： (1) 非常规岩芯油气储层致密，物性较差。非常规岩芯油气储层总体致密是其与常规岩芯油气储层的极大区别。松辽盆地让字井区斜坡带扶余油层泉四段砂岩储层，孔隙度为1%～19%，平均为10.7%；渗透率为0.001～10mD，平均为0.82mD。常规砂岩储层渗透率大于1mD，孔隙度达 10%～18%，孔隙类型为颗粒与填隙物溶蚀扩大孔、残余原生孔，压汞测试表明喉道直径为1～10μm，孔喉连通性较好，埋深较浅； (2) 非常规岩芯油气储层岩性多样，有效储层规模较小。中国非常规岩芯油气储层岩性复杂，既有砂岩、石灰岩，也有页岩、煤以及混积岩类等多种岩石类型。但致密油、致密气、页岩油、页岩气、煤层气等主要类型储层空气基质渗透率多小于1mD，孔隙度主体小于12%，属于致密储层范畴。 (3) 非常规岩芯油气储层孔隙微观结构复杂，孔喉多小于1μm。非常规岩芯油气砂岩储层与常规岩芯油气致密砂岩储层特征对比表明，非常规岩芯油气致密砂岩储层岩石组分中缺少抗压程度的石英矿物，并多处于中、晚成岩阶段，故以次生孔隙为主，喉道呈席状、弯曲片状，连通差；孔隙度为3%～10%，渗透率多小于1mD。

引入并发展连续型油气聚集理论，提出连续型油气聚集具有 10 项重要特征 ；通过纳米 CT、场发射等先进手段，发现了致密油、致密气、页岩油和页岩气等非常规岩芯油气储层中纳米孔喉系统 ；研究了不同类型非常规岩芯储层地质特征、油气形成与分布规律、“甜点区”主要控制因素；提出含油气单元内常规与非常规岩芯油气形成常规—非常规岩芯油气“有序聚集”体系。贾承造等评价出不同类型非常规岩芯油气资源潜力，明确提出中国不同类型非常规岩芯油气发展战略，提出了非常规岩芯油气地质学的 4 项重要理论问题 。“非常规岩芯油气地质学”的发展，不仅在于解决人类社会发展的能源需求，更重要的是培育非常规岩芯思维、非常规岩芯创新，使人类认识世界有非常规岩芯思想、改造世界有非常规岩芯方法、推动世界有非常规岩芯人才，形成“非常规岩芯哲学”重要理论基础。小角中子散射和超小角中子散射技术：不能精确表征页岩多尺度全孔径范围内的微观孔隙结构。

非常规岩芯油气需建立技术与产量等“学习型曲线”，为新区或新层系勘探开发提供极优路线图。一般初始产量较高，但递减很快，后期递减速度较慢，稳产期很长。例如，美国已投入开发的页岩气井，一般初始产量较高但递减很快，首年往往递减 60%～70%，经 5～6 年后递减速度减慢，一般只有 2%～3%，开采寿命可达 30～50 年，甚至更长。独特的开采特征，决定了非常规岩芯油气开采追求累计产量，实现了全生命周期的经济效益极大化。生产区油气产量的稳定或增长，只能通过井间接替来实现。常规岩芯油气开采追求在较长时间内实现高产和稳产，为此开发模式选择需遵循如下原则：一是极充分地利用天然资源，保证获得较高的油气采收率；二是在尽可能高的产量水平上，油气田稳产时间长；三是具有极高的经济效益。选准合适时机，采取合理注气或注水方式，不断推动油气流向井筒，既提高了油气采收率，又延长了油气井生产寿命。表面弛豫发生在流固界面，即岩石的颗粒表面。非常规岩芯高性能驱替系统

常规岩芯储层孔隙度大于 10%；孔喉直径大于1μm 或空气渗透率大于1mD。高精度NMR非常规岩芯技术原理

常规岩芯油气是指用传统技术可以获得自然工业产量、可以直接进行经济开采的油气资源。常规岩芯油气分布受明确的圈闭界限控制，有自然工业稳定产量，浮力作用明显。常规岩芯油气储层孔隙度大于 10%，孔喉直径大于 1μm 或空气渗透率大于 1mD。常规岩芯油气按圈闭类型，可以分为构造、岩性、地层等油气藏类型。 非常规岩芯储层呈现低速非达西渗流特征，存在启动压力梯度；渗流曲线由平缓过渡的两段组成，较低渗流速度下的上凹型非线性渗流曲线和较高流速下的拟线性渗流曲线，渗流曲线主要受岩芯渗透率的影响，渗透率越低，启动压力梯度越大，非达西现象越明显。需要人工压裂注气液，增加驱替力，形成有效开采的流动机制。高精度NMR非常规岩芯技术原理