低场时域核磁共振非常规岩芯分析

中国陆相页岩油与粉砂质致密油，源岩与储集层均属于细粒沉积岩。源岩以陆相半深湖-深湖相富有机质页岩以Ⅰ型和ⅡA 型干酪根为主，成熟度普遍偏低，Ｒo 一般为 0. 7% ～ 1. 3% ，处于生成偏轻的石油阶段，页岩有机质丰度较高( TOC 一般在2. 0% 以上，极高可达 40% ) ，是陆相页岩油与致密油重要的烃源岩类型。储集层多形成于三角洲前缘-三角洲-深湖-半深湖等细粒沉积环境，而有别于常规岩芯油气储集层形成的冲积扇-河流-三角洲平原等粗粒级沉积环境 。因此，开展中国陆相页岩油与粉砂质致密油源储细粒沉积岩沉积机理与分布模式研究，创新和建立沉积学研究的一个新分支—细粒沉积学，以页岩、粉砂岩等不同岩性细粒沉积物的物理与化学性质及其沉积作用、沉积过程等为研究内容，将为明确细粒致密储集层、富有机质页岩分布预测、有利沉积相带和富集区提供基础依据。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。低场时域核磁共振非常规岩芯分析

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： 发育微纳米级孔与裂缝系统。页岩油储集层中常常发育纳米级孔喉系统，一般孔径大小为50～300nm 的孔隙构成主要的储集空间，局部发育微米级孔隙。孔隙类型包括粒间孔、粒内孔、有机质孔、晶间孔等。其次，微裂缝在页岩油储集层中也非常发育，类型多样，以未充填的水平层理缝为主，次为干缩缝，近断裂带处发育有直立或斜交的构造缝。与页岩气储集层相比，页岩油储集层热演化程度较低、埋深较浅，储集空间较大。部分泥页岩中黏土矿物呈片状结构、有机质纹层结构等多种微观结构类型，页岩油多赋存于矿物微观结构或与其平行的微裂缝。 储集层脆性指数较高，宜于压裂改造。脆性矿物含量是影响页岩微裂缝发育程度、含油性、压裂改造方式的重要因素。页岩中高岭石、蒙脱石、水云母等黏土矿物含量越低，石英、长石、方解石等脆性矿物含量越高，岩石脆性越强，在外力作用下越易形成天然裂缝和诱导裂缝，利于页岩油开采。中国湖相富有机质页岩脆性矿物含量总体比较高，可达40%以上。低场时域核磁共振非常规岩芯分析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，可归纳以下几点差异： (1) 非常规岩芯油气储层致密，物性较差。非常规岩芯油气储层总体致密是其与常规岩芯油气储层的极大区别。松辽盆地让字井区斜坡带扶余油层泉四段砂岩储层，孔隙度为1%～19%，平均为10.7%；渗透率为0.001～10mD，平均为0.82mD。常规砂岩储层渗透率大于1mD，孔隙度达 10%～18%，孔隙类型为颗粒与填隙物溶蚀扩大孔、残余原生孔，压汞测试表明喉道直径为1～10μm，孔喉连通性较好，埋深较浅； (2) 非常规岩芯油气储层岩性多样，有效储层规模较小。中国非常规岩芯油气储层岩性复杂，既有砂岩、石灰岩，也有页岩、煤以及混积岩类等多种岩石类型。但致密油、致密气、页岩油、页岩气、煤层气等主要类型储层空气基质渗透率多小于1mD，孔隙度主体小于12%，属于致密储层范畴。 (3) 非常规岩芯油气储层孔隙微观结构复杂，孔喉多小于1μm。非常规岩芯油气砂岩储层与常规岩芯油气致密砂岩储层特征对比表明，非常规岩芯油气致密砂岩储层岩石组分中缺少抗压程度的石英矿物，并多处于中、晚成岩阶段，故以次生孔隙为主，喉道呈席状、弯曲片状，连通差；孔隙度为3%～10%，渗透率多小于1mD。

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 ．微毛细管孔隙：流体在自然压差下无法流动（泥岩）。

致密油与页岩油储集层包括常见的致密砂岩、致密灰岩、页岩，也包括陆相湖盆碎屑岩与湖相碳酸盐岩混合成因的混积岩类，岩石成分复杂; 不同矿物与有机质呈纹层状或分散状分布，成为页岩油或致密油有利的微观源储组合( 图 4) ，特别是致密油储集层以陆源碎屑与碳酸盐组分在空间上构成交替互层或夹层的混合( 冯进来等，2011) ，有机质与长石、黏土等陆源碎屑或白云石、方解石等碳酸盐矿物呈纹层状或分散状分布的特征，为致密混积岩油形成提供了有利源储条件。 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。连通孔隙度：岩石中相互连通的孔隙体积Vc与岩石总体积Vb之比。低场时域核磁共振非常规岩芯分析

渗透率的核磁共振估计是基于理论模型，表明渗透率随孔隙度和孔径的增加而增加。低场时域核磁共振非常规岩芯分析

非常规岩芯油气与常规岩芯油气既有明显区别，又有密切联系。非常规岩芯油气与常规岩芯油气的相同点是，在同一含油气系统中，两者具有相同的烃源系统、相同的初次运移动力、相似的油气组成等。基于成因和分布上的本质联系，常规—非常规岩芯油气表现为“有序聚集”，成因上关联、空间上共生，形成一套统一的油气聚集体系。遵循常规—非常规岩芯油气“有序聚集”规律，勘探开发过程中应将两类油气资源整体考虑、协同发展。 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。低场时域核磁共振非常规岩芯分析