高精度磁共振非常規(guī)巖芯技術(shù)原理

常規(guī)巖芯油氣多為遠(yuǎn)源浮力聚集，水動(dòng)力效應(yīng)明顯，油氣水分布相對(duì)簡(jiǎn)單。在常規(guī)巖芯油氣儲(chǔ)層中，微米級(jí)及其以上級(jí)別孔喉是主要的儲(chǔ)集空間，遵循達(dá)西滲流規(guī)律。烴源巖生烴增壓產(chǎn)生的異常高壓促使油氣發(fā)生初次運(yùn)移，二次運(yùn)移主要依靠流體勢(shì)推動(dòng)，在圈閉中的油氣聚集主要依靠浮力。在浮力驅(qū)動(dòng)油氣聚集的情況下，常規(guī)巖芯油氣區(qū)存在明確的油氣水邊界。 非常規(guī)巖芯儲(chǔ)層呈現(xiàn)低速非達(dá)西滲流特征，存在啟動(dòng)壓力梯度；滲流曲線(xiàn)由平緩過(guò)渡的兩段組成，較低滲流速度下的上凹型非線(xiàn)性滲流曲線(xiàn)和較高流速下的擬線(xiàn)性滲流曲線(xiàn)，滲流曲線(xiàn)主要受巖芯滲透率的影響，滲透率越低，啟動(dòng)壓力梯度越大，非達(dá)西現(xiàn)象越明顯。需要人工壓裂注氣液，增加驅(qū)替力，形成有效開(kāi)采的流動(dòng)機(jī)制。綜合對(duì)比非常規(guī)巖芯油氣儲(chǔ)層與常規(guī)巖芯油氣儲(chǔ)層特征。高精度磁共振非常規(guī)巖芯技術(shù)原理

頁(yè)巖油是指已生成仍滯留于富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖地層微納米級(jí)儲(chǔ)集空間中的石油，富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖既是生油巖，又是儲(chǔ)集巖，具有6大地質(zhì)特征： 發(fā)育微納米級(jí)孔與裂縫系統(tǒng)。頁(yè)巖油儲(chǔ)集層中常常發(fā)育納米級(jí)孔喉系統(tǒng)，一般孔徑大小為50～300nm 的孔隙構(gòu)成主要的儲(chǔ)集空間，局部發(fā)育微米級(jí)孔隙?？紫额?lèi)型包括粒間孔、粒內(nèi)孔、有機(jī)質(zhì)孔、晶間孔等。其次，微裂縫在頁(yè)巖油儲(chǔ)集層中也非常發(fā)育，類(lèi)型多樣，以未充填的水平層理縫為主，次為干縮縫，近斷裂帶處發(fā)育有直立或斜交的構(gòu)造縫。與頁(yè)巖氣儲(chǔ)集層相比，頁(yè)巖油儲(chǔ)集層熱演化程度較低、埋深較淺，儲(chǔ)集空間較大。部分泥頁(yè)巖中黏土礦物呈片狀結(jié)構(gòu)、有機(jī)質(zhì)紋層結(jié)構(gòu)等多種微觀(guān)結(jié)構(gòu)類(lèi)型，頁(yè)巖油多賦存于礦物微觀(guān)結(jié)構(gòu)或與其平行的微裂縫。 儲(chǔ)集層脆性指數(shù)較高，宜于壓裂改造。脆性礦物含量是影響頁(yè)巖微裂縫發(fā)育程度、含油性、壓裂改造方式的重要因素。頁(yè)巖中高嶺石、蒙脫石、水云母等黏土礦物含量越低，石英、長(zhǎng)石、方解石等脆性礦物含量越高，巖石脆性越強(qiáng)，在外力作用下越易形成天然裂縫和誘導(dǎo)裂縫，利于頁(yè)巖油開(kāi)采。中國(guó)湖相富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖脆性礦物含量總體比較高，可達(dá)40%以上。時(shí)域核磁共振非常規(guī)巖芯檢測(cè)設(shè)備測(cè)井作為評(píng)價(jià)已鉆探地層的經(jīng)濟(jì)方法，在測(cè)定孔隙度和流體飽和度方面已經(jīng)取得了進(jìn)步。

致密油與頁(yè)巖油均無(wú)明顯圈閉界限，無(wú)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(kāi)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(guò)整理國(guó)內(nèi)外有關(guān)致密油與頁(yè)巖油研究進(jìn)展，筆者認(rèn)為二者在地質(zhì)、開(kāi)發(fā)、工程等方面均存在明顯差異，應(yīng)定義為 2 種不同類(lèi)型的非常規(guī)巖芯油氣資源。 致密油是指儲(chǔ)集在覆壓基質(zhì)滲 透率小于或等于 0. 1×10 －3μm2( 空氣滲透率小于 1× 10 －3μm2) 的致密砂巖、致密碳酸鹽巖等儲(chǔ)集層中的 石油。單井一般無(wú)自然產(chǎn)能或自然產(chǎn)能低于工業(yè) 油流下限，但在一定經(jīng)濟(jì)條件和技術(shù)措施下可獲得工業(yè)石油產(chǎn)量。如酸化壓裂、多級(jí)壓裂、水平井、多分支井等措施，這是目前全球非常規(guī)巖芯石油發(fā)展的亮點(diǎn)領(lǐng)域，

非常規(guī)巖芯油氣地質(zhì)學(xué)就是一門(mén)研究非常規(guī)巖芯油氣類(lèi)型、細(xì)粒沉積、微納米級(jí)孔隙儲(chǔ)層、油氣形成機(jī)理、分布特征、富集規(guī)律、產(chǎn)出機(jī)制、評(píng)價(jià)方法、重要技術(shù)、發(fā)展戰(zhàn)略與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等為重點(diǎn)的新興油氣地質(zhì)學(xué)科，已成為石油與天然氣地質(zhì)學(xué)的一個(gè)重要分支。非常規(guī)巖芯油氣是以連續(xù)型或準(zhǔn)連續(xù)型油氣聚集的重要區(qū)和甜點(diǎn)區(qū)為研究對(duì)象，源儲(chǔ)配置是重要，學(xué)科基礎(chǔ)是連續(xù)型油氣聚集理論。常規(guī)石油地質(zhì)學(xué)研究對(duì)象是圈閉和油氣藏，重要是圈閉及其有效性，學(xué)科基礎(chǔ)是浮力 圈閉成藏理論。由于流體之間的弛豫時(shí)間NMR數(shù)據(jù)可用于區(qū)分粘土結(jié)合水、毛細(xì)結(jié)合水、可動(dòng)水、天然氣、輕質(zhì)油和粘性油。

作為一種清潔能源，頁(yè)巖氣因其儲(chǔ)量豐富、分布廣，引起了人們的極大關(guān)注．頁(yè)巖氣所貯存的頁(yè)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(yè)巖樣品進(jìn)行分析，認(rèn)為頁(yè)巖孔隙度極低(＜5%)，滲透率在10－9～10－3μm2之間。觀(guān)察了頁(yè)巖中復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)，認(rèn)為主要存在三種孔隙類(lèi)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(guò)實(shí)驗(yàn)得出頁(yè)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(yè)巖氣開(kāi)發(fā)需要解決諸多微納米力學(xué)問(wèn)題: ①頁(yè)巖氣在微納米孔隙中的貯存機(jī)制; ②頁(yè)巖氣注氣驅(qū)替的相關(guān)機(jī)制; ③頁(yè)巖氣開(kāi)采過(guò)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 ．有效（含烴）孔隙度：巖石中含烴類(lèi)體積Ve與巖石總體積Vb之比。高精度非常規(guī)巖芯應(yīng)用介紹

流動(dòng)孔隙度：流體能在其內(nèi)自由流動(dòng)的孔隙體積Vff與巖石總體積Vb之比。高精度磁共振非常規(guī)巖芯技術(shù)原理

致密儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、流體粘滯性偏高、微裂縫發(fā)育，復(fù)雜介質(zhì)條件和孔隙流體，對(duì)基于均勻介質(zhì)和理想流體假設(shè)的經(jīng)典孔隙介質(zhì)聲學(xué)理論模型和聲、電、磁等地球物理響應(yīng)機(jī)理研究提出了挑戰(zhàn)。與以圈閉描述為對(duì)象的常規(guī)地球物理勘探理論和技術(shù)相比，致密油層油水分異差，油層地球物理響應(yīng)差異小，致密油層識(shí)別、有效儲(chǔ)集層劃分、儲(chǔ)集層參數(shù)計(jì)算、儲(chǔ)集層展布預(yù)測(cè)、工程參數(shù)測(cè)井評(píng)價(jià)等遇到挑戰(zhàn)。 非常規(guī)巖芯儲(chǔ)層呈現(xiàn)低速非達(dá)西滲流特征，存在啟動(dòng)壓力梯度；滲流曲線(xiàn)由平緩過(guò)渡的兩段組成，較低滲流速度下的上凹型非線(xiàn)性滲流曲線(xiàn)和較高流速下的擬線(xiàn)性滲流曲線(xiàn)，滲流曲線(xiàn)主要受巖芯滲透率的影響，滲透率越低，啟動(dòng)壓力梯度越大，非達(dá)西現(xiàn)象越明顯。需要人工壓裂注氣液，增加驅(qū)替力，形成有效開(kāi)采的流動(dòng)機(jī)制。高精度磁共振非常規(guī)巖芯技術(shù)原理