高精度TD-NMR非常规岩芯应用研究

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。粘土结合水、毛细管结合水和可动水具有不同的孔隙大小和位置。高精度TD-NMR非常规岩芯应用研究

纳米流体驱油 纳米流体是指以一定的方式和比例在基液中加入纳米颗粒( 尺寸一般为1～100 nm)制备成的均匀、稳定的流体．纳米颗粒尺寸小、比表面积大，加入不同的纳米颗粒可以制得不同纳米流体，具有不同的特殊性质．利用这些特殊性质提高采收率近些年成为研究的热点，其中涉及的微纳米力学问题是解释纳米流体提高采收率机理的关键问题． 纳米流体驱油中影响采油效率的因素有很多，如油滴的尺寸，纳米颗粒的浓度、尺寸、所带电荷、表面润湿性等．为研究这些因素的影响，学者们展开了一系列的理论、实验、模拟工作． 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。TD-NMR非常规岩芯无损检测T2用CPMG序列测定孔隙流体的横向弛豫时间。

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。

聚合物驱油： 聚合物溶液与盲端中的油不仅会产生切应力，还会在聚合物长链分子的作用下产生法向应力．由于法向应力的作用，聚合物溶液对油滴产生了更大的拉力，从而更有利于将油滴从侧面盲端中“拉”出来．聚合物溶液的粘弹性越大，对油滴的拉拽效果越好，越有利于提高驱替效率。 经实验发现，使用水、甘油、粘弹性HPAM 溶液分别作为驱替剂进行驱油试验时，HPAM 驱替后孔道盲端中的残余油量极少．聚合物溶液在孔道中流动时，不仅能够像非弹性流体一样“推”着前面的油，还能“拉”着侧面和后面的 油．这是由于聚合物分子为长链高分子，长链与长链之间相互缠绕、相互制约．运动时，聚合物长链分子就会产生拉伸，带动周围的分子一起运动，从而能够拉拽盲端中的残余油，实验结果表明，人工合成聚合物( HPAM，PAM) 的驱油效果比生物聚合物(黄原胶) 好，其中，HPAM 的效果极好，而且增加聚合物的分子量有利于提高采收率．非常规岩芯储层：指用传统技术无法获得自然工业产量、需用新技术改善储层渗透率或流体黏度等才能经济开采。

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。烃类流体在孔隙空间中的位置与盐水不同，通常占据较大的孔隙。高精度磁共振非常规岩芯

岩石样品的核磁共振弛豫特性取决于孔隙度、孔径、孔隙流体性质和矿物学。高精度TD-NMR非常规岩芯应用研究

低熟页岩油与中高熟页岩油的差异： 中高熟页岩油主要为已生成的石油烃类，赋存在页岩的有机孔内或多类成因的微裂缝中。其形成不仅需要有机质富集并成熟转化为石油烃的区域构造环境、水体环境、温暖的气候条件、适宜的水介质条件，还需要页岩油赋存的孔隙等储集空间条件。典型的中高熟页岩油层系沉积模式，盆地中心深水缺氧环境中发育富有机质页岩层，侧向上随着水深变浅渐变形成泥质粉砂岩、泥质碳酸盐岩等致密层系，进而变成砂岩、碳酸盐岩等常规储集层。受不同地质时期构造、气候、海平面等环境条件频繁变化的影响，水体出现深浅变化，在陆架、斜坡等岩相过渡区纵向上发生不同岩体的频繁交互，页岩层系与其他层系紧密接触或互层接触特征发育。若环境条件变化持续时间较长，水体持续变深或变浅，就形成稳定厚度的富有机质页岩层系，其他层系直接上覆或下伏于页岩层系；若环境条件变化持续时间较短，水体深浅波动频繁，在盆地斜坡区就形成单层厚度几厘米甚至几毫米的薄层砂岩／碳酸盐岩层与页岩层系夹层或混层，平面上具有大面积、不连续分布的特征。高精度TD-NMR非常规岩芯应用研究

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