小核磁共振非常规岩芯系统原理

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。通过确定不可还原水体积(BVI)和游离流体体积(MFFI)来区分可能产烃的区域和可能产水的区域。小核磁共振非常规岩芯系统原理

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: 发育原生致密油和次生致密油。原生致密油主要受沉积作用影响，一般沉积物粒度细，泥质含量高，分选差，以原生孔为主，大多埋深较浅，未经历强烈的成岩作用改造，岩石脆性低，裂缝不发育，孔隙度较高，而渗透率较低，多数为中高孔低渗型。次生致密油一般受多种成岩作用改造，储集层原属常规储集层，但由于压实、胶结等成岩作用，远远降低了孔隙度和渗透率，原生孔隙残留较少，形成致密储集层。 单井产量一般较低。油层受岩性控制，水动力联系差，边底水驱动不明显，自然能量补给差，产量递减快、生产周期长，稳产靠井间接替，多数靠弹性和溶解气驱采油，油层产能递减快，一次采收率低( 8% ～ 12% ) ，采用注水、注气保持能量后，或重复压裂，二次采收率可提高到 25% ～ 30% 。氢核磁共振非常规岩芯应用研究孔隙大小、渗透率、碳氢化合物性质、空泡、裂缝和颗粒大小，通常也可以通过弛豫时间NMR数据提取。

页岩油是指已生成仍滞留于富有机质泥页岩地层微纳米级储集空间中的石油，富有机质泥页岩既是生油岩，又是储集岩，具有6大地质特征： 地层压力高且油质轻，易于流动和开采。页岩油富集区位于已大规模生油的成熟富有机质页岩地层中，一般地层能量较高，压力系数可达 1. 2～2.0，也有少数低压，如鄂尔多斯盆地延长组压力系数为0.7～0.9。一般油质较轻，原油密度多为0.70～0.85 g /cm3，黏度多为0.7～20mPa·s，气油比高，在纳米级孔喉储集系统中，更易于流动和开采。大面积连续分布，资源潜力大。页岩油分布不受构造控制，无明显圈闭界限，含油范围受生油窗富有机质页岩分布控制，大面积连续分布于盆地坳陷或斜坡区。页岩生成的石油较多滞留于页岩中，一般占总生油量的 20%～50% ，资源潜力大。北美海相页岩分布面积大、厚度稳定、有机质丰度高、成熟度较高，有利于形成轻质和凝析页岩油。

采用强化采油（EOＲ）可以提高宏观和(或) 微观采油效率，进而提高整体的采收率．常规的强化采油（EOＲ）方法主要有化学驱、气体混相驱、热力采油等．其中，化学驱包含聚合物驱、表面活性剂驱、碱驱、三元复合驱等．此外，近些年纳米流体驱也成为研究热点。 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。综合对比非常规岩芯油气储层与常规岩芯油气储层特征。

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。自旋回波序列的衰减是流体中氢的数量和分布的函数。非常规岩芯弛豫机制

超毛细管孔隙：流体重力作用下可自由流动（大裂缝、溶洞、未胶结或胶结疏松的砂岩）。小核磁共振非常规岩芯系统原理

作为一种清洁能源，页岩气因其储量丰富、分布广，引起了人们的极大关注．页岩气所贮存的页岩层由大量微纳米孔隙构成 ，整体上表现为低孔隙度、低渗透率．对北美多个地区页岩样品进行分析，认为页岩孔隙度极低(＜5%)，渗透率在10－9～10－3μm2之间。观察了页岩中复杂的孔隙结构，认为主要存在三种孔隙类型:直径在5～1000nm 之间的层状碳酸盐孔隙、直径在50～1000nm 之间的溶解碳酸盐孔隙和直径在 10～100 nm 之间的有机质孔隙．通过实验得出页岩孔隙直径在2～20 nm 之间，有机质作为干酪根的主要成分，其含量达到 40%～50%．因此页岩气开发需要解决诸多微纳米力学问题: ①页岩气在微纳米孔隙中的贮存机制; ②页岩气注气驱替的相关机制; ③页岩气开采过程中从微纳米孔隙极终运移到井筒的多尺度运移机制 ．小核磁共振非常规岩芯系统原理