一站式磁共振非常規(guī)巖芯分析系統(tǒng)

致密油與頁巖油均無明顯圈閉界限，無自然工業(yè)產(chǎn)能，需要采用直井縫網(wǎng)壓裂、水平井體積壓裂、空氣與CO2 等氣驅(qū)、納米驅(qū)油劑等方式進(jìn)行開發(fā)，形成“人造滲透率”，持續(xù)獲得產(chǎn)能，屬典型“人造油氣藏”。) 。通過整理國(guó)內(nèi)外有關(guān)致密油與頁巖油研究進(jìn)展，筆者認(rèn)為二者在地質(zhì)、開發(fā)、工程等方面均存在明顯差異，應(yīng)定義為 2 種不同類型的非常規(guī)巖芯油氣資源。 頁巖油是指成熟或低熟烴源巖已生成并滯留在頁巖地層中的石油聚集，頁巖既是生油巖，又是儲(chǔ)集巖，石油基本未運(yùn)移( 圖 1) ，屬原地滯留油氣資源，是未來非常規(guī)巖芯石油發(fā)展的潛在領(lǐng)域。巖石樣品的核磁共振弛豫特性取決于孔隙度、孔徑、孔隙流體性質(zhì)和礦物學(xué)。一站式磁共振非常規(guī)巖芯分析系統(tǒng)

聚合物驅(qū)油： 聚合物驅(qū)使用聚合物溶液為驅(qū)油劑，是化學(xué)驅(qū)的重要方法，在世界上尤其在中國(guó)大慶油田有大范圍的應(yīng)用．在工程實(shí)際中，聚合物驅(qū)極常用的聚合物主要有兩種: 人工合成的部分水解聚丙烯酰胺( HPAM) 和生物聚合物黃原膠．除此以外，人們也在研究用于采油的新型聚合物．早期人們普遍認(rèn)為聚合物驅(qū)是通過提高宏觀采油效率來提高整體采收率的，具體表現(xiàn)為聚合物溶液增加了驅(qū)替液粘度，并且造成了油水相滲透率不均衡降低，減小了驅(qū)替液和被驅(qū)替液的流度比，從而提高波及系數(shù)．隨著對(duì)聚合物驅(qū)油機(jī)理研究的逐漸深入，人們發(fā)現(xiàn)由于聚合物溶液具有粘彈性，其在微觀孔道中有特殊的流動(dòng)性質(zhì)．聚合物驅(qū)不僅能提高宏觀采油效率，還能夠提高微觀驅(qū)替效率．一站式磁共振非常規(guī)巖芯驅(qū)替過程的滲透率變化梯度磁場(chǎng)中流體質(zhì)子T2小于T1，其差異主要受磁場(chǎng)梯度、回波間距和流體擴(kuò)散率的控制。

基于致密油與頁巖油儲(chǔ)集層物性差、粒度細(xì)、非均質(zhì)性強(qiáng)，油氣源儲(chǔ)一體或近源聚集等特殊地質(zhì)特征，致密油/頁巖油在沉積環(huán)境與分布模式、儲(chǔ)集層特征與成因機(jī)理、油氣聚集規(guī)律、地質(zhì)評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)與地球物理響應(yīng)等多方面遇到極大挑戰(zhàn)，成為制約中國(guó)致密油與頁巖油工業(yè)化發(fā)展的瓶頸。致密油與頁巖油儲(chǔ)集層均具有物性差，滲透率多小于1 mD，發(fā)育微-納米級(jí)孔喉系統(tǒng)，成巖作用與非均質(zhì)性強(qiáng)等而區(qū)別于常規(guī)巖芯油氣儲(chǔ)集層。故致密砂巖、碳酸鹽巖與頁巖等致密儲(chǔ)集層成因機(jī)制與儲(chǔ)集能力研究成為致密油與頁巖油的重要問題。細(xì)粒頁巖、粉砂巖以及混積巖石學(xué)與微觀結(jié)構(gòu)等儲(chǔ)集層基本特征成為儲(chǔ)集層儲(chǔ)集性能評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，精細(xì)表征微-納米孔喉微觀結(jié)構(gòu)成為致密儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)的難點(diǎn)。

致密油成為全球非常規(guī)巖芯石油勘探開發(fā)的亮點(diǎn)領(lǐng)域，通過解剖國(guó)內(nèi)外致密油實(shí)例，可歸納出以下地質(zhì)特征: 發(fā)育微 納米 級(jí) 孔 喉 系 統(tǒng)。孔 喉 半 徑 小，主 體 直 徑 40 ～ 900 nm，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，喉道小，致密砂巖油儲(chǔ)集層 泥質(zhì)含量高，水敏、酸敏、速敏嚴(yán)重，因而開采過程 易受傷害，損失產(chǎn)量可達(dá) 30% ～ 50% 。 致密油 層非均質(zhì)性嚴(yán)重。由于沉積環(huán)境不穩(wěn)定，致密砂層 厚度和層間滲透率變化大，有的砂巖泥質(zhì)含量高， 地層水電阻率低，油水層評(píng)價(jià)困難較大。由于孔喉 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，吼道小，毛細(xì)管壓力高，原始含水飽和度 較高( 一般 30% ～ 40% ，個(gè)別達(dá) 60% ) ，原油密度多 小于 0. 825 g /cm3。 發(fā)育天然裂縫系統(tǒng)。巖石 堅(jiān)硬致密，但存在不同程度裂縫，一般受區(qū)域性地 應(yīng)力控制，具有一定方向性，對(duì)油田開發(fā)效果影響 較大，裂縫既是油氣聚集的通道，也是注水竄流的條件，且人工裂縫多與天然裂縫方向一致。天然氣表現(xiàn)出很長(zhǎng)的T1時(shí)間，但很短的T2時(shí)間和單指數(shù)型弛豫衰減。

中國(guó)陸相頁巖油與粉砂質(zhì)致密油，源巖與儲(chǔ)集層均屬于細(xì)粒沉積巖。源巖以陸相半深湖-深湖相富有機(jī)質(zhì)頁巖以Ⅰ型和ⅡA 型干酪根為主，成熟度普遍偏低，Ｒo 一般為 0. 7% ～ 1. 3% ，處于生成偏輕的石油階段，頁巖有機(jī)質(zhì)豐度較高( TOC 一般在2. 0% 以上，極高可達(dá) 40% ) ，是陸相頁巖油與致密油重要的烴源巖類型。儲(chǔ)集層多形成于三角洲前緣-三角洲-深湖-半深湖等細(xì)粒沉積環(huán)境，而有別于常規(guī)巖芯油氣儲(chǔ)集層形成的沖積扇-河流-三角洲平原等粗粒級(jí)沉積環(huán)境 。因此，開展中國(guó)陸相頁巖油與粉砂質(zhì)致密油源儲(chǔ)細(xì)粒沉積巖沉積機(jī)理與分布模式研究，創(chuàng)新和建立沉積學(xué)研究的一個(gè)新分支—細(xì)粒沉積學(xué)，以頁巖、粉砂巖等不同巖性細(xì)粒沉積物的物理與化學(xué)性質(zhì)及其沉積作用、沉積過程等為研究?jī)?nèi)容，將為明確細(xì)粒致密儲(chǔ)集層、富有機(jī)質(zhì)頁巖分布預(yù)測(cè)、有利沉積相帶和富集區(qū)提供基礎(chǔ)依據(jù)。粘土結(jié)合水、毛細(xì)管結(jié)合水和可動(dòng)水具有不同的孔隙大小和位置。NMR非常規(guī)巖芯表面弛豫

自由流體模型或Coates模型可應(yīng)用于含水和/或碳?xì)浠衔锏牡貙?。一站式磁共振非常?guī)巖芯分析系統(tǒng)

作為一種清潔能源，頁巖氣因其儲(chǔ)量豐富、分布廣，引起了人們的極大關(guān)注．頁巖氣所貯存的頁巖層由大量微納米孔隙構(gòu)成 ，整體上表現(xiàn)為低孔隙度、低滲透率．對(duì)北美多個(gè)地區(qū)頁巖樣品進(jìn)行分析，認(rèn)為頁巖孔隙度極低(＜5%)，滲透率在10－9～10－3μm2之間。觀察了頁巖中復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)，認(rèn)為主要存在三種孔隙類型:直徑在5～1000nm 之間的層狀碳酸鹽孔隙、直徑在50～1000nm 之間的溶解碳酸鹽孔隙和直徑在 10～100 nm 之間的有機(jī)質(zhì)孔隙．通過實(shí)驗(yàn)得出頁巖孔隙直徑在2～20 nm 之間，有機(jī)質(zhì)作為干酪根的主要成分，其含量達(dá)到 40%～50%．因此頁巖氣開發(fā)需要解決諸多微納米力學(xué)問題: ①頁巖氣在微納米孔隙中的貯存機(jī)制; ②頁巖氣注氣驅(qū)替的相關(guān)機(jī)制; ③頁巖氣開采過程中從微納米孔隙極終運(yùn)移到井筒的多尺度運(yùn)移機(jī)制 ．一站式磁共振非常規(guī)巖芯分析系統(tǒng)

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