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。核磁共振技术在20世纪60年代引起石油工业的兴趣,研究结果显示核磁共振技术具有良好的渗透率相关性。核磁共振非常规岩芯扩散弛豫
致密油成为全球非常规岩芯石油勘探开发的亮点领域,通过解剖国内外致密油实例,可归纳出以下地质特征: 发育微 纳米 级 孔 喉 系 统。孔 喉 半 径 小,主 体 直 径 40 ~ 900 nm,孔隙结构复杂,喉道小,致密砂岩油储集层 泥质含量高,水敏、酸敏、速敏严重,因而开采过程 易受伤害,损失产量可达 30% ~ 50% 。 致密油 层非均质性严重。由于沉积环境不稳定,致密砂层 厚度和层间渗透率变化大,有的砂岩泥质含量高, 地层水电阻率低,油水层评价困难较大。由于孔喉 结构复杂,吼道小,毛细管压力高,原始含水饱和度 较高( 一般 30% ~ 40% ,个别达 60% ) ,原油密度多 小于 0. 825 g /cm3。 发育天然裂缝系统。岩石 坚硬致密,但存在不同程度裂缝,一般受区域性地 应力控制,具有一定方向性,对油田开发效果影响 较大,裂缝既是油气聚集的通道,也是注水窜流的条件,且人工裂缝多与天然裂缝方向一致。麦格瑞非常规岩芯检测原理T1用CPMG序列测定孔隙流体的横向弛豫时间。
非常规岩芯油气具有两个关键参数: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;而常规岩芯油气孔隙度范围多处于 10%~30%,渗透率多大于 1mD。常规岩芯油气与非常规岩芯油气的本质区别,具体表现为两类油气资源在地质特征、研究方法、技术攻关、勘探方法、“甜点区”评价、开发方式与开采模式等方面存在明显区别。 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。
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: 源储一体,滞留聚集。页岩油也是典型的源储一体、滞留聚集、连续分布的石油聚集。与页岩气不同,页岩油主要形成在有机质演化的液态烃生成阶段。在富有机质泥页岩持续生油阶段,石油在泥页岩储集层中滞留聚集,呈现干酪根内分子吸附相、亲油颗粒表面分子吸附相和亲油孔隙网络游离相 3 种类型,具有滞留聚集特点。只有在泥页岩储集层自身饱和后才向外溢散或运移。因此,处在液态烃生成阶段的富有机质泥页岩均可能聚集页岩油。 较高成熟度富有机质页岩,含油性较好。富有机质页岩主要发育在半深湖-深湖相沉积环境,常分布于极大湖泛面附近的高位体系域下部和湖侵体系域。富含有机质是泥页岩富含油气的基础,当有机质开始大量生油后,才会富集有规模的页岩油。高产富集页岩油一般 TOC>2% ,有利页岩油成熟度 Ro 为 0. 7% ~ 2. 0% ,形成轻质油和凝析油,有利于开采。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。
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.核磁共振孔隙度值通常落在共密度值的±1pu内。氢核磁核磁共振非常规岩芯应用领域
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。核磁共振非常规岩芯扩散弛豫
致密油与页岩油均无明显圈闭界限,无自然工业产能,需要采用直井缝网压裂、水平井体积压裂、空气与CO2 等气驱、纳米驱油剂等方式进行开发,形成“人造渗透率”,持续获得产能,属典型“人造油气藏”。) 。通过整理国内外有关致密油与页岩油研究进展,笔者认为二者在地质、开发、工程等方面均存在明显差异,应定义为 2 种不同类型的非常规岩芯油气资源。 页岩油是指成熟或低熟烃源岩已生成并滞留在页岩地层中的石油聚集,页岩既是生油岩,又是储集岩,石油基本未运移( 图 1) ,属原地滞留油气资源,是未来非常规岩芯石油发展的潜在领域。核磁共振非常规岩芯扩散弛豫
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