高精度核磁共振非常规岩芯应用研究

非常规岩芯油气储层与常规岩芯油气储层的差异决定了储层中油气赋存状态、运移方式、流动机理以及含油气性等多个方面，但归根到底，储层致密、孔喉小、微观结构复杂是非常规岩芯油气储层与常规岩芯油气储层的本质差异 。 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。较轻的油具有高度的扩散，具有较长的T1和T2时间，并且通常表现为单指数衰减。高精度核磁共振非常规岩芯应用研究

中国陆相页岩油勘探开发现状与类型 中国陆相页岩油资源丰富。从源外走向源内的勘探理念转变和技术进步，推动陆相页岩油成为中国石油勘探的热点领域。近年来在准噶尔、鄂尔多斯、松辽、渤海湾、四川、三塘湖、柴达木等盆地取得页岩油重要进展，建立了新疆吉木萨尔、大庆古龙等高重量级陆相页岩油示范区，展现出良好发展前景。目前页岩油勘探开发热点主要集中在中高熟页岩油，中高熟页岩油大致可分为夹层型、混积型和页岩型３类。夹层型页岩油储层为致密砂岩（如鄂尔多斯盆地延长组７段中上部）和凝灰岩（如三塘湖盆地条湖组），混积型页岩油储层为云质砂岩、砂质云岩（如准噶尔盆地芦草沟组、渤海湾盆地沧东孔二段），页岩型页岩油储层为高黏土页岩（松辽盆地青山口组一段、鄂尔多斯盆地延长组７段下部）。高精度非常规岩芯自由弛豫游离水通常具有中等的T1、T2和D值。

页岩油是指已生成仍滞留于富有机质泥页岩地层微纳米级储集空间中的石油，富有机质泥页岩既是生油岩，又是储集岩，具有6大地质特征： 发育微纳米级孔与裂缝系统。页岩油储集层中常常发育纳米级孔喉系统，一般孔径大小为50～300nm 的孔隙构成主要的储集空间，局部发育微米级孔隙。孔隙类型包括粒间孔、粒内孔、有机质孔、晶间孔等。其次，微裂缝在页岩油储集层中也非常发育，类型多样，以未充填的水平层理缝为主，次为干缩缝，近断裂带处发育有直立或斜交的构造缝。与页岩气储集层相比，页岩油储集层热演化程度较低、埋深较浅，储集空间较大。部分泥页岩中黏土矿物呈片状结构、有机质纹层结构等多种微观结构类型，页岩油多赋存于矿物微观结构或与其平行的微裂缝。 储集层脆性指数较高，宜于压裂改造。脆性矿物含量是影响页岩微裂缝发育程度、含油性、压裂改造方式的重要因素。页岩中高岭石、蒙脱石、水云母等黏土矿物含量越低，石英、长石、方解石等脆性矿物含量越高，岩石脆性越强，在外力作用下越易形成天然裂缝和诱导裂缝，利于页岩油开采。中国湖相富有机质页岩脆性矿物含量总体比较高，可达40%以上。

非常规岩芯油气是指用传统技术无法获得自然工业产量、需用新技术改善储层渗透率或流体黏度等才能经济开采、连续或准连续型聚集的油气资源。非常规岩芯油 气有两个关键标志和两个关键参数，两个关键标志为：①油气大面积连续分布，圈闭界限不明显；②无自然工业稳定产量，达西渗流不明显。两个关键参数为：①孔隙度小于 10%；②孔喉直径小于 1μm 或空气渗透率小于 1mD。非常规岩芯油气主要特征表现为源储共生，在盆地中心、斜坡大面积分布，圈闭界限与水动力效应不明显（图 2），储量丰度低，主要采用水平井体积压裂技术、平台式钻井—“工厂化”生产、纳米技术提高采收率等方式开采。非常规岩芯油气主要类型有致密油、致密气、页岩油、页岩气、煤层气、重油沥青、天然气水合物等。毛细管孔隙：流体在外力作用下可自由流动（一般砂岩）。

升高温度和降低压力只能在一定程度上促进页岩气的解吸附过程，仍有大量的页岩气存留在页岩有机质表面．另外解吸附过程产生的游离气无法主动运移至井口，实际生产中常常采用注气驱替的方法来提高页岩气产量，CO2和N2在自然界中大量存在，获取成本低，安全稳定，是两种常用的驱替气体。采用CO2和N2以及两者混合物分别驱替CH4，并分析了注入速率对驱替效果的影响，结果表明驱替气体注入速率越高，驱替效果越好．分别对CO2和N2驱替CH4的效率进行了实验研究，结果表明虽然CO2开始驱替所需的初始浓度较高，但是在驱替过程中效率高于N2．并且，两种气体极终驱替量都在吸附甲烷气体的90%以上．利用分子动力学模拟也得到了相似结果，并揭示了CO2和 N2不同的驱替机制: CO2与壁面吸附力高于CH4，驱替过程中CO2会直接取代 CH4的吸附位置; N2虽然与壁面吸附力低于CH4，但是注入N2会导致局部压力降低，从而促进CH4解吸附．通过分子动力学模拟研究了碳纳米管中CO2驱替CH4的过程，发现驱替在CO2分子垂直于壁面时极容易进行，并认为碳纳米管存在一个合适管径使驱替效率极高．自由弛豫是流体的固有弛豫特性。它是由流体的物理性质控制的，如粘度和化学成分。磁共振非常规岩芯应用领域

由于流体之间的弛豫时间NMR数据可用于区分粘土结合水、毛细结合水、可动水、天然气、轻质油和粘性油。高精度核磁共振非常规岩芯应用研究

非常规岩芯油气聚集过程中，呈现低速非达西渗流特征，存在启动压力梯度。以四川盆地侏罗系致密油为例，在运聚渗流实验的流速范围内，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，渗流曲线主要受岩心渗透率的影响，渗透率越低，启动压力梯度 越大，非达西现象越明显。运移过程中依次经历拟线性流、非线性流和滞流 3 个阶段。由于生烃增压产生的压力梯度由源向储呈现递减趋势，因此 3 个阶段的石油运移速度和含油饱和度都将逐级降低（图 6）。致密储层非达西渗流机制决定了油驱水阻力大、含油饱和度低的特点，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。高精度核磁共振非常规岩芯应用研究

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