低场核磁共振非常规岩芯技术原理

非常规岩芯油气与常规岩芯油气在油气来源与成因上存在着密切联系，在同一含油气系统中，两者具有相同的烃源系统和母质来源、相同的初次运移动力、相同或 相似的油气组分及同位素组成等。两者在空间分布上紧密共生出现，形成统一的常规—非常规岩芯油气“有序聚集”体系。因此，在遵循两类资源差异性的基础上，常规—非常规岩芯油气应协同发展，遵循二者“有序聚集”的内在规律，以各自特色的生产方式，对含油气单元中不同层系、不同类型油气资源，开展“立体勘探、协同开发”，从而极终实现对整个含油气单元的高效、快速开发。碳氢化合物，如天然气、轻质油、中粘度油和重油，也有非常不同的核磁共振特征。低场核磁共振非常规岩芯技术原理

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。 致密油是指储集在覆压基质渗 透率小于或等于 0. 1×10 －3μm2( 空气渗透率小于 1× 10 －3μm2) 的致密砂岩、致密碳酸盐岩等储集层中的 石油。单井一般无自然产能或自然产能低于工业 油流下限，但在一定经济条件和技术措施下可获得工业石油产量。如酸化压裂、多级压裂、水平井、多分支井等措施，这是目前全球非常规岩芯石油发展的亮点领域，低场核磁共振非常规岩芯技术原理对于中等粘度和轻质油，T2由自由弛豫和表面弛豫共同决定，并取决于粘度。

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。

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: 发育原生致密油和次生致密油。原生致密油主要受沉积作用影响，一般沉积物粒度细，泥质含量高，分选差，以原生孔为主，大多埋深较浅，未经历强烈的成岩作用改造，岩石脆性低，裂缝不发育，孔隙度较高，而渗透率较低，多数为中高孔低渗型。次生致密油一般受多种成岩作用改造，储集层原属常规储集层，但由于压实、胶结等成岩作用，远远降低了孔隙度和渗透率，原生孔隙残留较少，形成致密储集层。 单井产量一般较低。油层受岩性控制，水动力联系差，边底水驱动不明显，自然能量补给差，产量递减快、生产周期长，稳产靠井间接替，多数靠弹性和溶解气驱采油，油层产能递减快，一次采收率低( 8% ～ 12% ) ，采用注水、注气保持能量后，或重复压裂，二次采收率可提高到 25% ～ 30% 。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。

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。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。一体式非常规岩芯检测设备

由于流体之间的弛豫时间NMR数据可用于区分粘土结合水、毛细结合水、可动水、天然气、轻质油和粘性油。低场核磁共振非常规岩芯技术原理

致密油是一种非常规岩芯石油资源，产层为具极低渗透率的页岩、粉砂岩、砂岩或碳酸盐岩等致密储集层，具有与富有机质源岩紧密接触，原油油质轻的基本地质特征。在开采方面，也需要利用水平钻井、分级压裂等页岩气开采的特殊方式。在地质特征、甜点区、资源潜力等方面，致密油与页岩油均存在差异。 致密油聚集机理则为“近源阻流聚集”或“近源成藏”，区域盖层或致密化减孔，致使油气遇阻，不能运移进入更远圈闭。形成包括烃类初次运移和烃类聚集两个过程，烃类初次运移受源储压差、供烃界面窗口、孔喉结构等控制，近源烃类聚集主要受长期供烃指向、优势运移孔喉系统、规模储集空间等时空匹配控制。低场核磁共振非常规岩芯技术原理

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