高精度NMR非常规岩芯产油和产气过程的实时模拟分析

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。低场核磁共振技术已被广泛应用于储层实验评价研究的各个方面，如孔隙结构、润湿性、气水相互作用。高精度NMR非常规岩芯产油和产气过程的实时模拟分析

非常规岩芯油气主要包括致密油（页岩油）、油砂油、致密气、页岩气、煤层气和天然气水合物等。非常规岩芯油气资源的有效开发改变了全球油气供给格局。非常规岩芯天然气已经成为全球天然气产量增长的主力，非常规岩芯油已经成为全球原油产量的重要组成2020 年全球非常规岩芯油产量 5.4×108t，约占原油总产量的 13%。其中，致密油与页岩油产量 3.8×108t，油砂油产量 1.6×108t。2020 年全球非常规岩芯天然气产量超过 1.1×1012m3，约占天然气总产量的 29%。其中，页岩气产量7700×108m3，致密气产量3020×108m3，煤层气产量50×108m3。针对非常规岩芯油气复杂地质特征，中国油气企业探索形成了系列特色理论技术，有效推动了致密气、煤层气和页岩气的勘探开发，成为中国天然气产量的重要组成，致密油与页岩油等勘探评价在多盆地取得重要发现，成为未来国内原油稳产增产的关键领域。2020 年，我国非常规岩芯天然气产量 732×108m3，约占天然气总产量的 38%。其中，致密气产量 465×108m3，页岩气产量 200×108m3，煤层气产量 67×108m3。高精度核磁共振非常规岩芯技术特色达西进行了水通过饱和砂的实验研究，发现了渗流量Q与渗流长度L成反比。

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。

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。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。

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。梯度磁场中流体质子T2小于T1，其差异主要受磁场梯度、回波间距和流体扩散率的控制。高精度核磁共振非常规岩芯技术特色

低温气体吸附法：低温液氮吸附法受到测试方法原理限制无法测量孔径大于 300nm 的孔隙等。高精度NMR非常规岩芯产油和产气过程的实时模拟分析

非常规岩芯油气主要分布于前陆盆地坳陷—斜坡、坳陷盆地中心及克拉通向斜部位等负向构造单元中，油气分布多数游离于二级构造单元高部位以外，主体是位于盆地中心及斜坡，呈大面积连续型或准连续型分布。非常规岩芯油气勘探，关键是寻找大面积层状储集体，重要工作是突破“甜点区”，确定甜点区的富有机质烃源岩、有利储集体、高含油气饱和度、易于流动的流体、异常超压、发育裂缝、适中的埋藏深度等主要控制因素，确立连续型油气区边界与空间展布。第一步，按照重要区评价标准，评价出重要区，结合储层、局部构造、断裂与微裂缝发育状况，筛选出“甜点区”；第二步，在“甜点区 ”进行开采试验，力争取得工业生产突破，同时探索适合该区的技术路线；第三步，外甩扩大评价范围，探索连续型含油气边界，确定油气资源潜力。高精度NMR非常规岩芯产油和产气过程的实时模拟分析