NMR非常规岩芯系统介绍

基于致密油与页岩油储集层物性差、粒度细、非均质性强，油气源储一体或近源聚集等特殊地质特征，致密油/页岩油在沉积环境与分布模式、储集层特征与成因机理、油气聚集规律、地质评价预测与地球物理响应等多方面遇到极大挑战，成为制约中国致密油与页岩油工业化发展的瓶颈。致密油与页岩油储集层均具有物性差，渗透率多小于1 mD，发育微-纳米级孔喉系统，成岩作用与非均质性强等而区别于常规岩芯油气储集层。故致密砂岩、碳酸盐岩与页岩等致密储集层成因机制与储集能力研究成为致密油与页岩油的重要问题。细粒页岩、粉砂岩以及混积岩石学与微观结构等储集层基本特征成为储集层储集性能评价的基础，精细表征微-纳米孔喉微观结构成为致密储集层评价的难点。表面弛豫发生在流固界面，即岩石的颗粒表面。NMR非常规岩芯系统介绍

评价“甜点区”也是非常规岩芯油气勘探研究的重要，贯穿整个勘探开发过程。非常规岩芯油气甜点包括“地质甜点、工程甜点、经济甜点”。非常规岩芯油气富集“甜点区”评价有8个指标，其中3个主控因素及关键指标是：TOC大于2%（其中页岩油S1>2mg/g）、孔隙度较高（致密油气 >10%，页岩油气 >3%）和微裂缝发育。地质甜点着眼于烃源岩、储层、超压与裂缝等综合评价，工程甜点着眼于埋深、岩石可压性、应力各向异性等综合评价，经济甜点着眼于资源规模、埋深、地面条件等评价。如当前非常规岩芯致密油、致密气、页岩油和页岩气的“甜点区”评价，主要着眼于有利的烃源层、储层、超压、裂缝、局部构造等地质甜点要素评价，以及压力系数、脆性、应力各向异性等工程甜点要素评价。TD-NMR非常规岩芯技术特色非常规岩芯储层：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。

海相页岩油与陆相页岩形成与分布特征： 海相页岩油形成与分布特征：①海相富有机质页岩形成于全球主要海侵期。显生宙以来，受其他天体引力作用、气候变化、冰川消融，板块构造运动、海底洋中脊扩张等影响，全球海平面发生周期性变化，在晚寒武世—早奥陶世、中—晚志留世、早石炭世、中—晚白垩世４次海平面较高的海侵期，对应着细粒沉积旋回，海水倒灌入裂谷坳陷、淹没古老克拉通，在古陆上形成古海道和峡谷沉积。②页岩分布在稳定克拉通边缘、前陆等盆地内的细粒沉积中心及其周缘斜坡区，具备稳定宽缓的构造背景，有利于富有机质页岩大范围分布，且页岩层系上下往往分布区域性致密顶底板，容易形成地层超压。③富有机质层段呈大面积稳定分布，有机质普遍以中高成熟度为主，Ｒｏ 普遍大于1.0％，有机质类型以Ⅱ型干酪根为主，其次为Ⅰ型干酪根。页岩层段黏土矿物含量较低，富有机质段与致密层间互，有机质纳米孔隙发育，烃类流体黏度低，普遍具有超压和高GOR，单层厚度较大且分布稳定。

致密储集层孔隙结构复杂、流体粘滞性偏高、微裂缝发育，复杂介质条件和孔隙流体，对基于均匀介质和理想流体假设的经典孔隙介质声学理论模型和声、电、磁等地球物理响应机理研究提出了挑战。与以圈闭描述为对象的常规地球物理勘探理论和技术相比，致密油层油水分异差，油层地球物理响应差异小，致密油层识别、有效储集层划分、储集层参数计算、储集层展布预测、工程参数测井评价等遇到挑战。 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。有效（含烃）孔隙度：岩石中含烃类体积Ve与岩石总体积Vb之比。

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．结合流体的T1和T2时间都很短，扩散速度也很慢(小D)，这是由于分子在小孔隙中的运动受到限制。一体式非常规岩芯驱替过程的渗透率变化

对于流体中的质子：当流体处于均匀静磁场时，T1近似等于T2。NMR非常规岩芯系统介绍

非常规岩芯油气为源内或近源非浮力聚集，水动力效应不明显，油气水分布复杂。在致密油储层中，纳米级孔喉是主要的储集空间，烃源岩生烃增压产生的异 常高压促使油气在源内滞留或短距离运移聚集，或经初次运移，注入致密储层形成致密油气。在这种非浮力聚集的情况下，致密油气区不存在明确的油气水边界，这一规律和特征已被 Bakken 等中外典型致密油研究所证实。对于致密储层，烃源岩生烃模拟实验及岩石物性测试表明，生烃增压和毛细管压力差是致密油运聚的主要动力，浮力难以发生作用。NMR非常规岩芯系统介绍

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