TD-NMR非常规岩芯技术原理

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．光学显微镜检测技术可探测微米孔隙。TD-NMR非常规岩芯技术原理

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。核磁共振非常规岩芯表面弛豫不同的TE值也会产生不同的T2分布。使用扩散加权机制来区分粘性油和水，或区分气体和液体。

致密油成为全球非常规岩芯石油勘探开发的亮点领域，通过解剖国内外致密油实例，可归纳出以下地质特征: 发育原生致密油和次生致密油。原生致密油主要受沉积作用影响，一般沉积物粒度细，泥质含量高，分选差，以原生孔为主，大多埋深较浅，未经历强烈的成岩作用改造，岩石脆性低，裂缝不发育，孔隙度较高，而渗透率较低，多数为中高孔低渗型。次生致密油一般受多种成岩作用改造，储集层原属常规储集层，但由于压实、胶结等成岩作用，远远降低了孔隙度和渗透率，原生孔隙残留较少，形成致密储集层。 单井产量一般较低。油层受岩性控制，水动力联系差，边底水驱动不明显，自然能量补给差，产量递减快、生产周期长，稳产靠井间接替，多数靠弹性和溶解气驱采油，油层产能递减快，一次采收率低( 8% ～ 12% ) ，采用注水、注气保持能量后，或重复压裂，二次采收率可提高到 25% ～ 30% 。

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。不同tw值会产生不同的T2分布。在这种情况下，采用T1加权机制来区分碳氢化合物和水。

非常规岩芯油气储集体物性差，如致密油、致密气、页岩油、页岩气和煤层气储层主体孔隙度小于 10%，地下渗透率小于 0.1mD，一般无自然工业产能,需要采取某种增产措施和特殊的钻井技术，目前生产实践中多采用水平井钻井技术和体积压裂技术，极大限度增大油层接触面积与油气流动通道。不断提高非常规岩芯油气的采收率，将是技术攻关的不变主题，极终实现纳米级孔喉系统中的油气极限采出。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。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。时域核磁共振非常规岩芯检测

低场核磁共振技术已被广泛应用于储层实验评价研究的各个方面，如流体可视化研究、高温高压驱替等等。TD-NMR非常规岩芯技术原理

常规岩芯油气是以圈闭和油气藏为研究对象，圈闭是重要，学科基础是浮力圈闭成藏理论。传统石油地质研究强调从烃源岩到圈闭的油气运移，寻找有效聚油圈闭是油气勘探的重要。圈闭是油气聚集的基本单元，生、储、盖、圈、运、保六要素是评价圈闭有效性的关键，即油气生成、运移、聚集和保存等多种地质条件的时空配置，是常规岩芯油气勘探实践的重要内容。按照圈闭定型时间与大规模油气排聚时间的匹配关系，可分为早圈闭型、同步圈闭型和晚圈闭型3种类型。只有那些在油气区域性运移以前或同时形成的圈闭，即早圈闭型与同步圈闭型对油气的聚集才有效。油气地质研究的目标是有利圈闭、确定有效聚油气圈闭，关键是编制出“两图一表”，即圈闭顶面构造图、油气藏剖面图和圈闭要素表。TD-NMR非常规岩芯技术原理

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