低场磁共振非常规岩芯应用研究

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。结合流体的T1和T2时间都很短，扩散速度也很慢(小D)，这是由于分子在小孔隙中的运动受到限制。低场磁共振非常规岩芯应用研究

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．一站式非常规岩芯技术介绍连通孔隙度：岩石中相互连通的孔隙体积Vc与岩石总体积Vb之比。

致密油与页岩油储集层包括常见的致密砂岩、致密灰岩、页岩，也包括陆相湖盆碎屑岩与湖相碳酸盐岩混合成因的混积岩类，岩石成分复杂; 不同矿物与有机质呈纹层状或分散状分布，成为页岩油或致密油有利的微观源储组合( 图 4) ，特别是致密油储集层以陆源碎屑与碳酸盐组分在空间上构成交替互层或夹层的混合( 冯进来等，2011) ，有机质与长石、黏土等陆源碎屑或白云石、方解石等碳酸盐矿物呈纹层状或分散状分布的特征，为致密混积岩油形成提供了有利源储条件。 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。

石油勘探开发从常规岩芯油气延伸到非常规岩芯油气领域，非常规岩芯油气地质研究日益受到重视。20 世纪 90 年代以来，中国出现深盆气、根源气 、深盆油 、向斜油 、非稳态成藏、致密油、致密气 、页岩气、页岩油、源岩油气等概念。油气地质基础研究呈现出由常规岩芯油气向非常规岩芯油气发展的新趋向，非常规岩芯油气地质学是非常规岩芯油气资源勘探开发实践的产物，是石油与天然气地质学的一个重要分支学科，也是推动非常规岩芯油气工业实现跨越式发展的理论基础。 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。润湿流体中的分子运动通常受限于岩石颗粒与流体之间的界面和/或流体之间的界面张力。

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: 发育微 纳米 级 孔 喉 系 统。孔 喉 半 径 小，主 体 直 径 40 ～ 900 nm，孔隙结构复杂，喉道小，致密砂岩油储集层 泥质含量高，水敏、酸敏、速敏严重，因而开采过程 易受伤害，损失产量可达 30% ～ 50% 。 致密油 层非均质性严重。由于沉积环境不稳定，致密砂层 厚度和层间渗透率变化大，有的砂岩泥质含量高， 地层水电阻率低，油水层评价困难较大。由于孔喉 结构复杂，吼道小，毛细管压力高，原始含水饱和度 较高( 一般 30% ～ 40% ，个别达 60% ) ，原油密度多 小于 0. 825 g /cm3。 发育天然裂缝系统。岩石 坚硬致密，但存在不同程度裂缝，一般受区域性地 应力控制，具有一定方向性，对油田开发效果影响 较大，裂缝既是油气聚集的通道，也是注水窜流的条件，且人工裂缝多与天然裂缝方向一致。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，如伪毛细管压力曲线转换、残余油分布。一站式磁共振非常规岩芯系统原理

微毛细管孔隙：流体在自然压差下无法流动（泥岩）。低场磁共振非常规岩芯应用研究

低熟页岩油与中高熟页岩油的差异 低熟页岩油发育在富含油型有机质的页岩中，有机质低熟或未熟，尚未大量转化为液态烃。其形成需要相对稳定的构造环境和水体环境、温暖的气候条件和适宜的水介质条件。此类页岩沉积期的区域构造相对稳定，沉积位置多为盆地页岩沉积层系边缘区；沉积期的气候温暖，藻类及菌类繁盛或无脊椎动物繁盛，有机质来源充足，为富有机质页岩的形成提供了物质基础；沉积期水体较深，水动力较弱，易形成还原环境使有机质不易被分解，利于有机质保存。富有机质页岩形成后，受埋藏深度、低地温梯度等影响，经历浅成岩作用或短暂成岩作用后经历抬升剥蚀，造成有机质演化程度较低，未规模转化为石油烃类，形成低熟页岩油低场磁共振非常规岩芯应用研究

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