高精度核磁共振非常规岩芯产油和产气过程的实时模拟分析

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。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。高精度核磁共振非常规岩芯产油和产气过程的实时模拟分析

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。氢核磁核磁共振非常规岩芯检测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。

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

综合对比非常规岩芯油气储层与常规岩芯油气储层特征，可归纳以下几点差异： (1) 非常规岩芯油气储层致密，物性较差。非常规岩芯油气储层总体致密是其与常规岩芯油气储层的极大区别。松辽盆地让字井区斜坡带扶余油层泉四段砂岩储层，孔隙度为1%～19%，平均为10.7%；渗透率为0.001～10mD，平均为0.82mD。常规砂岩储层渗透率大于1mD，孔隙度达 10%～18%，孔隙类型为颗粒与填隙物溶蚀扩大孔、残余原生孔，压汞测试表明喉道直径为1～10μm，孔喉连通性较好，埋深较浅； (2) 非常规岩芯油气储层岩性多样，有效储层规模较小。中国非常规岩芯油气储层岩性复杂，既有砂岩、石灰岩，也有页岩、煤以及混积岩类等多种岩石类型。但致密油、致密气、页岩油、页岩气、煤层气等主要类型储层空气基质渗透率多小于1mD，孔隙度主体小于12%，属于致密储层范畴。 (3) 非常规岩芯油气储层孔隙微观结构复杂，孔喉多小于1μm。非常规岩芯油气砂岩储层与常规岩芯油气致密砂岩储层特征对比表明，非常规岩芯油气致密砂岩储层岩石组分中缺少抗压程度的石英矿物，并多处于中、晚成岩阶段，故以次生孔隙为主，喉道呈席状、弯曲片状，连通差；孔隙度为3%～10%，渗透率多小于1mD。不同的TE值也会产生不同的T2分布。使用扩散加权机制来区分粘性油和水，或区分气体和液体。

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。游离水通常具有中等的T1、T2和D值。高精度核磁共振非常规岩芯产油和产气过程的实时模拟分析

与自由弛豫一样，物理性质如粘度和分子组成控制着扩散系数。同样，环境条件、温度和压力都会影响扩散。高精度核磁共振非常规岩芯产油和产气过程的实时模拟分析

非常规岩芯油气储层与常规岩芯油气储层的差异决定了储层中油气赋存状态、运移方式、流动机理以及含油气性等多个方面，但归根到底，储层致密、孔喉小、微观结构复杂是非常规岩芯油气储层与常规岩芯油气储层的本质差异 。 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。高精度核磁共振非常规岩芯产油和产气过程的实时模拟分析

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