高精度NMR非常规岩芯液体驱替的影响

非常规岩芯油气储层孔隙类型多样，既有粒间溶蚀微孔、粒间原生微孔、粒内原生微孔，也存在有机质微孔与晶间微孔、微裂缝等多种类型；孔喉大小以纳米级为主，但也存在微米级、毫米级微孔或微裂缝，中国海相页岩气储层孔径为 5～200nm，致密砂岩油储层孔径为 50～900nm，致密石灰岩油储层孔径为40～500nm，页岩油储层孔径为 30～400nm，不同尺度孔喉大小构成了毫米—微米—纳米多级别微孔—微裂缝系统。 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。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NMR非常规岩芯液体驱替的影响

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。氢核磁核磁共振非常规岩芯自由弛豫结合流体的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。

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 ．

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。纵向弛豫(T1)和横向弛豫(T2)是由质子之间的磁相互作用引起的。

非常规岩芯油气聚集过程中，呈现低速非达西渗流特征，存在启动压力梯度。以四川盆地侏罗系致密油为例，在运聚渗流实验的流速范围内，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，渗流曲线主要受岩心渗透率的影响，渗透率越低，启动压力梯度 越大，非达西现象越明显。运移过程中依次经历拟线性流、非线性流和滞流 3 个阶段。由于生烃增压产生的压力梯度由源向储呈现递减趋势，因此 3 个阶段的石油运移速度和含油饱和度都将逐级降低（图 6）。致密储层非达西渗流机制决定了油驱水阻力大、含油饱和度低的特点，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。毛细管孔隙：流体在外力作用下可自由流动（一般砂岩）。小核磁非常规岩芯静态测量参数

微毛细管孔隙：流体在自然压差下无法流动（泥岩）。高精度NMR非常规岩芯液体驱替的影响

中国陆相页岩油勘探开发现状与类型 中国陆相页岩油资源丰富。从源外走向源内的勘探理念转变和技术进步，推动陆相页岩油成为中国石油勘探的热点领域。近年来在准噶尔、鄂尔多斯、松辽、渤海湾、四川、三塘湖、柴达木等盆地取得页岩油重要进展，建立了新疆吉木萨尔、大庆古龙等高重量级陆相页岩油示范区，展现出良好发展前景。目前页岩油勘探开发热点主要集中在中高熟页岩油，中高熟页岩油大致可分为夹层型、混积型和页岩型３类。夹层型页岩油储层为致密砂岩（如鄂尔多斯盆地延长组７段中上部）和凝灰岩（如三塘湖盆地条湖组），混积型页岩油储层为云质砂岩、砂质云岩（如准噶尔盆地芦草沟组、渤海湾盆地沧东孔二段），页岩型页岩油储层为高黏土页岩（松辽盆地青山口组一段、鄂尔多斯盆地延长组７段下部）。高精度NMR非常规岩芯液体驱替的影响

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