高精度核磁共振非常规岩芯扩散弛豫

随着世界油气工业勘探开发领域从常规岩芯油气向非常规岩芯油气延伸，非常规岩芯油气的勘探和研究日益受到重视。非常规岩芯油气与常规岩芯油气在基本概念、学科体系、地质研究、勘探方法、“甜点区”评价、技术攻关、开发方式与开采模式等 8 个方面有本质区别。非常规岩芯油气与常规岩芯油气地质学的理论基础，分别是连续型油气聚集理论和浮力圈闭成藏理论。非常规岩芯油气有两个关键标志：一是油气大面积连续分布，圈闭界限不明显，二是无自然工业稳定产量，达西渗流不明显；两个关键参数为：一是孔隙度小于 10%，二是孔喉直径小于 1μm 或空气渗透率小于 1mD。科研人员深入研究非常规岩芯，探索非常规油气资源的分布规律。高精度核磁共振非常规岩芯扩散弛豫

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。高精度核磁共振非常规岩芯扩散弛豫非常规岩芯的研究对于深入了解地下地质结构有着至关重要的作用。

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．

致密油与页岩油均无明显圈闭界限，无自然工业产能，需要采用直井缝网压裂、水平井体积压裂、空气与CO2 等气驱、纳米驱油剂等方式进行开发，形成“人造渗透率”，持续获得产能，属典型“人造油气藏”。) 。通过整理国内外有关致密油与页岩油研究进展，笔者认为二者在地质、开发、工程等方面均存在明显差异，应定义为 2 种不同类型的非常规岩芯油气资源。 页岩油是指成熟或低熟烃源岩已生成并滞留在页岩地层中的石油聚集，页岩既是生油岩，又是储集岩，石油基本未运移( 图 1) ，属原地滞留油气资源，是未来非常规岩芯石油发展的潜在领域。核磁共振技术在20世纪60年代引起石油工业的兴趣，研究结果显示核磁共振技术具有良好的渗透率相关性。

非常规岩芯油气资源并没有明确的定义，一般指用传统技术无法获得的、与常规岩芯油气资源储存地点、开采方法等不同的油气资源，可分为非常规岩芯石油资源和非常规岩芯天然气资源．前者主要指重油、页岩油、油砂等，后者主要指页岩气、煤层气、致密气等．非常规岩芯油气资源储量大，但储层地质结构复杂，传统开采技术并不能完全适用．非常规岩芯油气开采涉及一系列微纳米力学问题，这些问题的研究对改进开采技术，进一步开发非常规岩芯油气资源具有重要的意义． 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。非常规岩芯的分析有助于评估油气储层的性能和开发潜力。高精度核磁共振非常规岩芯扩散弛豫

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。高精度核磁共振非常规岩芯扩散弛豫

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。高精度核磁共振非常规岩芯扩散弛豫