小核磁非常規(guī)巖芯表面弛豫

致密油成為全球非常規(guī)巖芯石油勘探開發(fā)的亮點(diǎn)領(lǐng)域，通過解剖國(guó)內(nèi)外致密油實(shí)例，可歸納出以下地質(zhì)特征: 發(fā)育原生致密油和次生致密油。原生致密油主要受沉積作用影響，一般沉積物粒度細(xì)，泥質(zhì)含量高，分選差，以原生孔為主，大多埋深較淺，未經(jīng)歷強(qiáng)烈的成巖作用改造，巖石脆性低，裂縫不發(fā)育，孔隙度較高，而滲透率較低，多數(shù)為中高孔低滲型。次生致密油一般受多種成巖作用改造，儲(chǔ)集層原屬常規(guī)儲(chǔ)集層，但由于壓實(shí)、膠結(jié)等成巖作用，遠(yuǎn)遠(yuǎn)降低了孔隙度和滲透率，原生孔隙殘留較少，形成致密儲(chǔ)集層。 單井產(chǎn)量一般較低。油層受巖性控制，水動(dòng)力聯(lián)系差，邊底水驅(qū)動(dòng)不明顯，自然能量補(bǔ)給差，產(chǎn)量遞減快、生產(chǎn)周期長(zhǎng)，穩(wěn)產(chǎn)靠井間接替，多數(shù)靠彈性和溶解氣驅(qū)采油，油層產(chǎn)能遞減快，一次采收率低( 8% ～ 12% ) ，采用注水、注氣保持能量后，或重復(fù)壓裂，二次采收率可提高到 25% ～ 30% ?？紫洞笮　B透率、碳?xì)浠衔镄再|(zhì)、空泡、裂縫和顆粒大小，通常也可以通過弛豫時(shí)間NMR數(shù)據(jù)提取。小核磁非常規(guī)巖芯表面弛豫

納米流體驅(qū)油 納米流體是指以一定的方式和比例在基液中加入納米顆粒( 尺寸一般為1～100 nm)制備成的均勻、穩(wěn)定的流體．納米顆粒尺寸小、比表面積大，加入不同的納米顆粒可以制得不同納米流體，具有不同的特殊性質(zhì)．利用這些特殊性質(zhì)提高采收率近些年成為研究的熱點(diǎn)，其中涉及的微納米力學(xué)問題是解釋納米流體提高采收率機(jī)理的關(guān)鍵問題． 納米流體驅(qū)油中影響采油效率的因素有很多，如油滴的尺寸，納米顆粒的濃度、尺寸、所帶電荷、表面潤(rùn)濕性等．為研究這些因素的影響，學(xué)者們展開了一系列的理論、實(shí)驗(yàn)、模擬工作． 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。小核磁非常規(guī)巖芯表面弛豫結(jié)合流體的T1和T2時(shí)間都很短，擴(kuò)散速度也很慢(小D)，這是由于分子在小孔隙中的運(yùn)動(dòng)受到限制。

非常規(guī)巖芯油氣儲(chǔ)集體物性差，如致密油、致密氣、頁巖油、頁巖氣和煤層氣儲(chǔ)層主體孔隙度小于 10%，地下滲透率小于 0.1mD，一般無自然工業(yè)產(chǎn)能,需要采取某種增產(chǎn)措施和特殊的鉆井技術(shù)，目前生產(chǎn)實(shí)踐中多采用水平井鉆井技術(shù)和體積壓裂技術(shù)，極大限度增大油層接觸面積與油氣流動(dòng)通道。不斷提高非常規(guī)巖芯油氣的采收率，將是技術(shù)攻關(guān)的不變主題，極終實(shí)現(xiàn)納米級(jí)孔喉系統(tǒng)中的油氣極限采出。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。

頁巖油是指已生成仍滯留于富有機(jī)質(zhì)泥頁巖地層微納米級(jí)儲(chǔ)集空間中的石油，富有機(jī)質(zhì)泥頁巖既是生油巖，又是儲(chǔ)集巖，具有6大地質(zhì)特征： 發(fā)育微納米級(jí)孔與裂縫系統(tǒng)。頁巖油儲(chǔ)集層中常常發(fā)育納米級(jí)孔喉系統(tǒng)，一般孔徑大小為50～300nm 的孔隙構(gòu)成主要的儲(chǔ)集空間，局部發(fā)育微米級(jí)孔隙。孔隙類型包括粒間孔、粒內(nèi)孔、有機(jī)質(zhì)孔、晶間孔等。其次，微裂縫在頁巖油儲(chǔ)集層中也非常發(fā)育，類型多樣，以未充填的水平層理縫為主，次為干縮縫，近斷裂帶處發(fā)育有直立或斜交的構(gòu)造縫。與頁巖氣儲(chǔ)集層相比，頁巖油儲(chǔ)集層熱演化程度較低、埋深較淺，儲(chǔ)集空間較大。部分泥頁巖中黏土礦物呈片狀結(jié)構(gòu)、有機(jī)質(zhì)紋層結(jié)構(gòu)等多種微觀結(jié)構(gòu)類型，頁巖油多賦存于礦物微觀結(jié)構(gòu)或與其平行的微裂縫。 儲(chǔ)集層脆性指數(shù)較高，宜于壓裂改造。脆性礦物含量是影響頁巖微裂縫發(fā)育程度、含油性、壓裂改造方式的重要因素。頁巖中高嶺石、蒙脫石、水云母等黏土礦物含量越低，石英、長(zhǎng)石、方解石等脆性礦物含量越高，巖石脆性越強(qiáng)，在外力作用下越易形成天然裂縫和誘導(dǎo)裂縫，利于頁巖油開采。中國(guó)湖相富有機(jī)質(zhì)頁巖脆性礦物含量總體比較高，可達(dá)40%以上。由于流體之間的弛豫時(shí)間NMR數(shù)據(jù)可用于區(qū)分粘土結(jié)合水、毛細(xì)結(jié)合水、可動(dòng)水、天然氣、輕質(zhì)油和粘性油。

升高溫度和降低壓力只能在一定程度上促進(jìn)頁巖氣的解吸附過程，仍有大量的頁巖氣存留在頁巖有機(jī)質(zhì)表面．另外解吸附過程產(chǎn)生的游離氣無法主動(dòng)運(yùn)移至井口，實(shí)際生產(chǎn)中常常采用注氣驅(qū)替的方法來提高頁巖氣產(chǎn)量，CO2和N2在自然界中大量存在，獲取成本低，安全穩(wěn)定，是兩種常用的驅(qū)替氣體。采用CO2和N2以及兩者混合物分別驅(qū)替CH4，并分析了注入速率對(duì)驅(qū)替效果的影響，結(jié)果表明驅(qū)替氣體注入速率越高，驅(qū)替效果越好．分別對(duì)CO2和N2驅(qū)替CH4的效率進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明雖然CO2開始驅(qū)替所需的初始濃度較高，但是在驅(qū)替過程中效率高于N2．并且，兩種氣體極終驅(qū)替量都在吸附甲烷氣體的90%以上．利用分子動(dòng)力學(xué)模擬也得到了相似結(jié)果，并揭示了CO2和 N2不同的驅(qū)替機(jī)制: CO2與壁面吸附力高于CH4，驅(qū)替過程中CO2會(huì)直接取代 CH4的吸附位置; N2雖然與壁面吸附力低于CH4，但是注入N2會(huì)導(dǎo)致局部壓力降低，從而促進(jìn)CH4解吸附．通過分子動(dòng)力學(xué)模擬研究了碳納米管中CO2驅(qū)替CH4的過程，發(fā)現(xiàn)驅(qū)替在CO2分子垂直于壁面時(shí)極容易進(jìn)行，并認(rèn)為碳納米管存在一個(gè)合適管徑使驅(qū)替效率極高．對(duì)于流體中的質(zhì)子：當(dāng)流體處于均勻靜磁場(chǎng)時(shí)，T1近似等于T2。一站式核磁共振非常規(guī)巖芯技術(shù)特色

潤(rùn)濕性：存在兩種非混相流體時(shí)，其中某一相流體沿固體表面延展或附著的傾向性。小核磁非常規(guī)巖芯表面弛豫

致密油與頁巖油均無明顯圈閉界限，無自然工業(yè)產(chǎn)能，需要采用直井縫網(wǎng)壓裂、水平井體積壓裂、空氣與CO2 等氣驅(qū)、納米驅(qū)油劑等方式進(jìn)行開發(fā)，形成“人造滲透率”，持續(xù)獲得產(chǎn)能，屬典型“人造油氣藏”。) 。通過整理國(guó)內(nèi)外有關(guān)致密油與頁巖油研究進(jìn)展，筆者認(rèn)為二者在地質(zhì)、開發(fā)、工程等方面均存在明顯差異，應(yīng)定義為 2 種不同類型的非常規(guī)巖芯油氣資源。 頁巖油是指成熟或低熟烴源巖已生成并滯留在頁巖地層中的石油聚集，頁巖既是生油巖，又是儲(chǔ)集巖，石油基本未運(yùn)移( 圖 1) ，屬原地滯留油氣資源，是未來非常規(guī)巖芯石油發(fā)展的潛在領(lǐng)域。小核磁非常規(guī)巖芯表面弛豫

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