高精度NMR非常规岩芯驱替过程的渗透率变化

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 ．自由弛豫是流体的固有弛豫特性。它是由流体的物理性质控制的，如粘度和化学成分。高精度NMR非常规岩芯驱替过程的渗透率变化

非常规岩芯油气是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、连续或准连续型聚集的油气资源。非常规岩芯油 气有两个关键标志和两个关键参数，两个关键标志为：①油气大面积连续分布，圈闭界限不明显；②无自然工业稳定产量，达西渗流不明显。两个关键参数为：①孔隙度小于 10%；②孔喉直径小于 1μm 或空气渗透率小于 1mD。非常规岩芯油气主要特征表现为源储共生，在盆地中心、斜坡大面积分布，圈闭界限与水动力效应不明显（图 2），储量丰度低，主要采用水平井体积压裂技术、平台式钻井—“工厂化”生产、纳米技术提高采收率等方式开采。非常规岩芯油气主要类型有致密油、致密气、页岩油、页岩气、煤层气、重油沥青、天然气水合物等。一站式非常规岩芯应用领域不同流体类型和岩石孔隙大小的T1、T2、和D的典型定性值表明了T1、T2松弛测量的可变性和复杂性。

低熟页岩油与中高熟页岩油的差异 低熟页岩油发育在富含油型有机质的页岩中，有机质低熟或未熟，尚未大量转化为液态烃。其形成需要相对稳定的构造环境和水体环境、温暖的气候条件和适宜的水介质条件。此类页岩沉积期的区域构造相对稳定，沉积位置多为盆地页岩沉积层系边缘区；沉积期的气候温暖，藻类及菌类繁盛或无脊椎动物繁盛，有机质来源充足，为富有机质页岩的形成提供了物质基础；沉积期水体较深，水动力较弱，易形成还原环境使有机质不易被分解，利于有机质保存。富有机质页岩形成后，受埋藏深度、低地温梯度等影响，经历浅成岩作用或短暂成岩作用后经历抬升剥蚀，造成有机质演化程度较低，未规模转化为石油烃类，形成低熟页岩油

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。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，如流体可视化研究、高温高压驱替等等。

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。表面弛豫发生在流固界面，即岩石的颗粒表面。磁共振非常规岩芯产油和产气过程的实时模拟分析

达西定律：描述饱和土中水的渗流速度与水力坡降之间的线性关系的规律，又称线性渗流定律。高精度NMR非常规岩芯驱替过程的渗透率变化

纳米流体驱油； 传统的常规强化采油（EOR)方法虽然能够提高采收率，但提高幅度有限，一些大型油田的原油地质储量(OOIP)仍有50%以上未被开采出，人们急需一种突破常规的方法来大幅提高采收率．纳米技术作为一种新兴的油气开采技术，已经在提高传感器灵敏度、控制失水量、提高固井质量、提高井眼稳定性等方面有了较为普遍的应用．在EOＲ中运用纳米技术来提高采收率近些年逐渐成为人们关注的焦点，具体方法主要为使用纳米流体进行驱油．高精度NMR非常规岩芯驱替过程的渗透率变化

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