小核磁非常規(guī)巖芯應(yīng)用領(lǐng)域

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 ．較輕的油具有高度的擴(kuò)散，具有較長的T1和T2時(shí)間，并且通常表現(xiàn)為單指數(shù)衰減。小核磁非常規(guī)巖芯應(yīng)用領(lǐng)域

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；滲流曲線由平緩過渡的兩段組成，較低滲流速度下的上凹型非線性滲流曲線和較高流速下的擬線性滲流曲線，滲流曲線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，形成有效開采的流動(dòng)機(jī)制。核磁共振非常規(guī)巖芯原理自旋回波序列的衰減是流體中氫的數(shù)量和分布的函數(shù)。

非常規(guī)巖芯油氣儲(chǔ)集體物性差，如致密油、致密氣、頁巖油、頁巖氣和煤層氣儲(chǔ)層主體孔隙度小于 10%，地下滲透率小于 0.1mD，一般無自然工業(yè)產(chǎn)能,需要采取某種增產(chǎn)措施和特殊的鉆井技術(shù)，目前生產(chǎn)實(shí)踐中多采用水平井鉆井技術(shù)和體積壓裂技術(shù)，極大限度增大油層接觸面積與油氣流動(dòng)通道。不斷提高非常規(guī)巖芯油氣的采收率，將是技術(shù)攻關(guān)的不變主題，極終實(shí)現(xiàn)納米級(jí)孔喉系統(tǒng)中的油氣極限采出。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；滲流曲線由平緩過渡的兩段組成，較低滲流速度下的上凹型非線性滲流曲線和較高流速下的擬線性滲流曲線，滲流曲線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，形成有效開采的流動(dòng)機(jī)制。

低熟頁巖油與中高熟頁巖油的差異： 中高熟頁巖油主要為已生成的石油烴類，賦存在頁巖的有機(jī)孔內(nèi)或多類成因的微裂縫中。其形成不僅需要有機(jī)質(zhì)富集并成熟轉(zhuǎn)化為石油烴的區(qū)域構(gòu)造環(huán)境、水體環(huán)境、溫暖的氣候條件、適宜的水介質(zhì)條件，還需要頁巖油賦存的孔隙等儲(chǔ)集空間條件。典型的中高熟頁巖油層系沉積模式，盆地中心深水缺氧環(huán)境中發(fā)育富有機(jī)質(zhì)頁巖層，側(cè)向上隨著水深變淺漸變形成泥質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)碳酸鹽巖等致密層系，進(jìn)而變成砂巖、碳酸鹽巖等常規(guī)儲(chǔ)集層。受不同地質(zhì)時(shí)期構(gòu)造、氣候、海平面等環(huán)境條件頻繁變化的影響，水體出現(xiàn)深淺變化，在陸架、斜坡等巖相過渡區(qū)縱向上發(fā)生不同巖體的頻繁交互，頁巖層系與其他層系緊密接觸或互層接觸特征發(fā)育。若環(huán)境條件變化持續(xù)時(shí)間較長，水體持續(xù)變深或變淺，就形成穩(wěn)定厚度的富有機(jī)質(zhì)頁巖層系，其他層系直接上覆或下伏于頁巖層系；若環(huán)境條件變化持續(xù)時(shí)間較短，水體深淺波動(dòng)頻繁，在盆地斜坡區(qū)就形成單層厚度幾厘米甚至幾毫米的薄層砂巖／碳酸鹽巖層與頁巖層系夾層或混層，平面上具有大面積、不連續(xù)分布的特征?？蒲腥藛T深入研究非常規(guī)巖芯，探索非常規(guī)油氣資源的分布規(guī)律。

致密油是一種非常規(guī)巖芯石油資源，產(chǎn)層為具極低滲透率的頁巖、粉砂巖、砂巖或碳酸鹽巖等致密儲(chǔ)集層，具有與富有機(jī)質(zhì)源巖緊密接觸，原油油質(zhì)輕的基本地質(zhì)特征。在開采方面，也需要利用水平鉆井、分級(jí)壓裂等頁巖氣開采的特殊方式。在地質(zhì)特征、甜點(diǎn)區(qū)、資源潛力等方面，致密油與頁巖油均存在差異。 致密油聚集機(jī)理則為“近源阻流聚集”或“近源成藏”，區(qū)域蓋層或致密化減孔，致使油氣遇阻，不能運(yùn)移進(jìn)入更遠(yuǎn)圈閉。形成包括烴類初次運(yùn)移和烴類聚集兩個(gè)過程，烴類初次運(yùn)移受源儲(chǔ)壓差、供烴界面窗口、孔喉結(jié)構(gòu)等控制，近源烴類聚集主要受長期供烴指向、優(yōu)勢運(yùn)移孔喉系統(tǒng)、規(guī)模儲(chǔ)集空間等時(shí)空匹配控制。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。時(shí)域核磁共振非常規(guī)巖芯產(chǎn)油和產(chǎn)氣過程的實(shí)時(shí)模擬分析

對(duì)非常規(guī)巖芯的深入探索有助于發(fā)現(xiàn)新的能源資源。小核磁非常規(guī)巖芯應(yīng)用領(lǐng)域

聚合物驅(qū)油： 除聚合物( polymer) 外，表面活性劑( surfactant)以及堿劑( alkali) 也是化學(xué)驅(qū)方法中常用的驅(qū)替劑，在注水時(shí)加入三者復(fù)合體系的驅(qū)油方法稱為三元復(fù)合驅(qū)( ASP flooding) ．將三者聯(lián)合起來使用，具有協(xié)同增強(qiáng)的效應(yīng)，是一種較新的技術(shù)方法．表面活性劑能夠大幅度降低油-水間的界面張力，提高毛細(xì)管數(shù)．堿劑在注入地層后，能與原油中的有機(jī)酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成表面活性劑石油酸皂．石油酸皂能與注入的表面活性劑產(chǎn)生協(xié)同作用，進(jìn)一步降低界面張力．同時(shí)，堿劑還能夠降低聚合物和表面活性劑的吸附損失．除此以外，乳化、帶油、泡沫滯留、改變巖石潤濕性等也是三元復(fù)合驅(qū)提高原油采油率的機(jī)理．小核磁非常規(guī)巖芯應(yīng)用領(lǐng)域