磁共振非常規(guī)巖芯弛豫分析

非常規(guī)巖芯油氣儲(chǔ)層孔隙類型多樣，既有粒間溶蝕微孔、粒間原生微孔、粒內(nèi)原生微孔，也存在有機(jī)質(zhì)微孔與晶間微孔、微裂縫等多種類型；孔喉大小以納米級(jí)為主，但也存在微米級(jí)、毫米級(jí)微孔或微裂縫，中國海相頁巖氣儲(chǔ)層孔徑為 5～200nm，致密砂巖油儲(chǔ)層孔徑為 50～900nm，致密石灰?guī)r油儲(chǔ)層孔徑為40～500nm，頁巖油儲(chǔ)層孔徑為 30～400nm，不同尺度孔喉大小構(gòu)成了毫米—微米—納米多級(jí)別微孔—微裂縫系統(tǒng)。 非常規(guī)巖芯儲(chǔ)層呈現(xiàn)低速非達(dá)西滲流特征，存在啟動(dòng)壓力梯度；滲流曲線由平緩過渡的兩段組成，較低滲流速度下的上凹型非線性滲流曲線和較高流速下的擬線性滲流曲線，滲流曲線主要受巖芯滲透率的影響，滲透率越低，啟動(dòng)壓力梯度越大，非達(dá)西現(xiàn)象越明顯。需要人工壓裂注氣液，增加驅(qū)替力，形成有效開采的流動(dòng)機(jī)制。達(dá)西進(jìn)行了水通過飽和砂的實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)了滲流量Q與滲流長度L成反比。磁共振非常規(guī)巖芯弛豫分析

基于致密油與頁巖油儲(chǔ)集層物性差、粒度細(xì)、非均質(zhì)性強(qiáng)，油氣源儲(chǔ)一體或近源聚集等特殊地質(zhì)特征，致密油/頁巖油在沉積環(huán)境與分布模式、儲(chǔ)集層特征與成因機(jī)理、油氣聚集規(guī)律、地質(zhì)評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)與地球物理響應(yīng)等多方面遇到極大挑戰(zhàn)，成為制約中國致密油與頁巖油工業(yè)化發(fā)展的瓶頸。致密油與頁巖油儲(chǔ)集層均具有物性差，滲透率多小于1 mD，發(fā)育微-納米級(jí)孔喉系統(tǒng)，成巖作用與非均質(zhì)性強(qiáng)等而區(qū)別于常規(guī)巖芯油氣儲(chǔ)集層。故致密砂巖、碳酸鹽巖與頁巖等致密儲(chǔ)集層成因機(jī)制與儲(chǔ)集能力研究成為致密油與頁巖油的重要問題。細(xì)粒頁巖、粉砂巖以及混積巖石學(xué)與微觀結(jié)構(gòu)等儲(chǔ)集層基本特征成為儲(chǔ)集層儲(chǔ)集性能評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，精細(xì)表征微-納米孔喉微觀結(jié)構(gòu)成為致密儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)的難點(diǎn)。高精度NMR非常規(guī)巖芯無損檢測(cè)低場(chǎng)核磁共振技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于儲(chǔ)層實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)研究的各個(gè)方面，如束縛流體與可動(dòng)流體識(shí)別、油氣水識(shí)別。

作為一種清潔能源，頁巖氣因其儲(chǔ)量豐富、分布廣，引起了人們的極大關(guān)注．頁巖氣所貯存的頁巖層由大量微納米孔隙構(gòu)成 ，整體上表現(xiàn)為低孔隙度、低滲透率．對(duì)北美多個(gè)地區(qū)頁巖樣品進(jìn)行分析，認(rèn)為頁巖孔隙度極低(＜5%)，滲透率在10－9～10－3μm2之間。觀察了頁巖中復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)，認(rèn)為主要存在三種孔隙類型:直徑在5～1000nm 之間的層狀碳酸鹽孔隙、直徑在50～1000nm 之間的溶解碳酸鹽孔隙和直徑在 10～100 nm 之間的有機(jī)質(zhì)孔隙．通過實(shí)驗(yàn)得出頁巖孔隙直徑在2～20 nm 之間，有機(jī)質(zhì)作為干酪根的主要成分，其含量達(dá)到 40%～50%．因此頁巖氣開發(fā)需要解決諸多微納米力學(xué)問題: ①頁巖氣在微納米孔隙中的貯存機(jī)制; ②頁巖氣注氣驅(qū)替的相關(guān)機(jī)制; ③頁巖氣開采過程中從微納米孔隙極終運(yùn)移到井筒的多尺度運(yùn)移機(jī)制 ．

頁巖油和致密油聚集機(jī)理的重要是“致密化減孔聚集”或稱為“致密化成藏”，頁巖系統(tǒng)依靠壓實(shí)、成巖等使孔隙減小，實(shí)現(xiàn)自身封閉聚集油氣，揭示兩者聚集機(jī)理，直接決定各自地質(zhì)特征和分布規(guī)律。 “原位滯留聚集”或“原位成藏”是頁巖油聚集機(jī)理，包括泥頁巖中烴類釋放和烴類排出兩個(gè)過程，液態(tài)烴釋放受干酪根物理性質(zhì)、熱成熟度、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等控制，液態(tài)烴排出受巖性組合、有效運(yùn)移通道、壓力分布及微裂縫發(fā)育程度等控制，流體壓力、有機(jī)質(zhì)孔和微裂縫的發(fā)育和耦合關(guān)系，決定著頁巖油的動(dòng)態(tài)集聚與資源規(guī)模。超毛細(xì)管孔隙：流體重力作用下可自由流動(dòng)（大裂縫、溶洞、未膠結(jié)或膠結(jié)疏松的砂巖）。

非常規(guī)巖芯油氣資源并沒有明確的定義，一般指用傳統(tǒng)技術(shù)無法獲得的、與常規(guī)巖芯油氣資源儲(chǔ)存地點(diǎn)、開采方法等不同的油氣資源，可分為非常規(guī)巖芯石油資源和非常規(guī)巖芯天然氣資源．前者主要指重油、頁巖油、油砂等，后者主要指頁巖氣、煤層氣、致密氣等．非常規(guī)巖芯油氣資源儲(chǔ)量大，但儲(chǔ)層地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳統(tǒng)開采技術(shù)并不能完全適用．非常規(guī)巖芯油氣開采涉及一系列微納米力學(xué)問題，這些問題的研究對(duì)改進(jìn)開采技術(shù)，進(jìn)一步開發(fā)非常規(guī)巖芯油氣資源具有重要的意義． 非常規(guī)巖芯儲(chǔ)層呈現(xiàn)低速非達(dá)西滲流特征，存在啟動(dòng)壓力梯度；滲流曲線由平緩過渡的兩段組成，較低滲流速度下的上凹型非線性滲流曲線和較高流速下的擬線性滲流曲線，滲流曲線主要受巖芯滲透率的影響，滲透率越低，啟動(dòng)壓力梯度越大，非達(dá)西現(xiàn)象越明顯。需要人工壓裂注氣液，增加驅(qū)替力，形成有效開采的流動(dòng)機(jī)制。表面弛豫發(fā)生在流固界面，即巖石的顆粒表面。一體式非常規(guī)巖芯表面弛豫

當(dāng)潤濕流體填充多孔介質(zhì)(如巖石)時(shí)，T1和T2都急劇減小，并且弛豫機(jī)制不同于固體或流體中的質(zhì)子。磁共振非常規(guī)巖芯弛豫分析

非常規(guī)巖芯油氣為源內(nèi)或近源非浮力聚集，水動(dòng)力效應(yīng)不明顯，油氣水分布復(fù)雜。在致密油儲(chǔ)層中，納米級(jí)孔喉是主要的儲(chǔ)集空間，烴源巖生烴增壓產(chǎn)生的異 常高壓促使油氣在源內(nèi)滯留或短距離運(yùn)移聚集，或經(jīng)初次運(yùn)移，注入致密儲(chǔ)層形成致密油氣。在這種非浮力聚集的情況下，致密油氣區(qū)不存在明確的油氣水邊界，這一規(guī)律和特征已被 Bakken 等中外典型致密油研究所證實(shí)。對(duì)于致密儲(chǔ)層，烴源巖生烴模擬實(shí)驗(yàn)及巖石物性測(cè)試表明，生烴增壓和毛細(xì)管壓力差是致密油運(yùn)聚的主要?jiǎng)恿?，浮力難以發(fā)生作用。磁共振非常規(guī)巖芯弛豫分析