時域磁共振非常規(guī)巖芯應用研究

聚合物驅油： 聚合物驅使用聚合物溶液為驅油劑，是化學驅的重要方法，在世界上尤其在中國大慶油田有大范圍的應用．在工程實際中，聚合物驅極常用的聚合物主要有兩種: 人工合成的部分水解聚丙烯酰胺( HPAM) 和生物聚合物黃原膠．除此以外，人們也在研究用于采油的新型聚合物．早期人們普遍認為聚合物驅是通過提高宏觀采油效率來提高整體采收率的，具體表現為聚合物溶液增加了驅替液粘度，并且造成了油水相滲透率不均衡降低，減小了驅替液和被驅替液的流度比，從而提高波及系數．隨著對聚合物驅油機理研究的逐漸深入，人們發(fā)現由于聚合物溶液具有粘彈性，其在微觀孔道中有特殊的流動性質．聚合物驅不僅能提高宏觀采油效率，還能夠提高微觀驅替效率．超毛細管孔隙：流體重力作用下可自由流動（大裂縫、溶洞、未膠結或膠結疏松的砂巖）。時域磁共振非常規(guī)巖芯應用研究

基于致密油與頁巖油儲集層物性差、粒度細、非均質性強，油氣源儲一體或近源聚集等特殊地質特征，致密油/頁巖油在沉積環(huán)境與分布模式、儲集層特征與成因機理、油氣聚集規(guī)律、地質評價預測與地球物理響應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。致密油與頁巖油儲集層均具有物性差，滲透率多小于1 mD，發(fā)育微-納米級孔喉系統，成巖作用與非均質性強等而區(qū)別于常規(guī)巖芯油氣儲集層。故致密砂巖、碳酸鹽巖與頁巖等致密儲集層成因機制與儲集能力研究成為致密油與頁巖油的重要問題。細粒頁巖、粉砂巖以及混積巖石學與微觀結構等儲集層基本特征成為儲集層儲集性能評價的基礎，精細表征微-納米孔喉微觀結構成為致密儲集層評價的難點。高精度NMR非常規(guī)巖芯驅替過程的滲透率變化非常規(guī)巖芯研究為優(yōu)化鉆探工藝和開發(fā)技術提供科學依據。

常規(guī)巖芯油氣是以圈閉和油氣藏為研究對象，圈閉是重要，學科基礎是浮力圈閉成藏理論。傳統石油地質研究強調從烴源巖到圈閉的油氣運移，尋找有效聚油圈閉是油氣勘探的重要。圈閉是油氣聚集的基本單元，生、儲、蓋、圈、運、保六要素是評價圈閉有效性的關鍵，即油氣生成、運移、聚集和保存等多種地質條件的時空配置，是常規(guī)巖芯油氣勘探實踐的重要內容。按照圈閉定型時間與大規(guī)模油氣排聚時間的匹配關系，可分為早圈閉型、同步圈閉型和晚圈閉型3種類型。只有那些在油氣區(qū)域性運移以前或同時形成的圈閉，即早圈閉型與同步圈閉型對油氣的聚集才有效。油氣地質研究的目標是有利圈閉、確定有效聚油氣圈閉，關鍵是編制出“兩圖一表”，即圈閉頂面構造圖、油氣藏剖面圖和圈閉要素表。

升高溫度和降低壓力只能在一定程度上促進頁巖氣的解吸附過程，仍有大量的頁巖氣存留在頁巖有機質表面．另外解吸附過程產生的游離氣無法主動運移至井口，實際生產中常常采用注氣驅替的方法來提高頁巖氣產量，CO2和N2在自然界中大量存在，獲取成本低，安全穩(wěn)定，是兩種常用的驅替氣體。采用CO2和N2以及兩者混合物分別驅替CH4，并分析了注入速率對驅替效果的影響，結果表明驅替氣體注入速率越高，驅替效果越好．分別對CO2和N2驅替CH4的效率進行了實驗研究，結果表明雖然CO2開始驅替所需的初始濃度較高，但是在驅替過程中效率高于N2．并且，兩種氣體極終驅替量都在吸附甲烷氣體的90%以上．利用分子動力學模擬也得到了相似結果，并揭示了CO2和 N2不同的驅替機制: CO2與壁面吸附力高于CH4，驅替過程中CO2會直接取代 CH4的吸附位置; N2雖然與壁面吸附力低于CH4，但是注入N2會導致局部壓力降低，從而促進CH4解吸附．通過分子動力學模擬研究了碳納米管中CO2驅替CH4的過程，發(fā)現驅替在CO2分子垂直于壁面時極容易進行，并認為碳納米管存在一個合適管徑使驅替效率極高．從原子的角度來看，當一個進動的質子系統將能量傳遞給周圍環(huán)境時，弛豫就發(fā)生了。

評價“甜點區(qū)”也是非常規(guī)巖芯油氣勘探研究的重要，貫穿整個勘探開發(fā)過程。非常規(guī)巖芯油氣甜點包括“地質甜點、工程甜點、經濟甜點”。非常規(guī)巖芯油氣富集“甜點區(qū)”評價有8個指標，其中3個主控因素及關鍵指標是：TOC大于2%（其中頁巖油S1>2mg/g）、孔隙度較高（致密油氣 >10%，頁巖油氣 >3%）和微裂縫發(fā)育。地質甜點著眼于烴源巖、儲層、超壓與裂縫等綜合評價，工程甜點著眼于埋深、巖石可壓性、應力各向異性等綜合評價，經濟甜點著眼于資源規(guī)模、埋深、地面條件等評價。如當前非常規(guī)巖芯致密油、致密氣、頁巖油和頁巖氣的“甜點區(qū)”評價，主要著眼于有利的烴源層、儲層、超壓、裂縫、局部構造等地質甜點要素評價，以及壓力系數、脆性、應力各向異性等工程甜點要素評價。自由流體模型或Coates模型可應用于含水和/或碳氫化合物的地層。時域磁共振非常規(guī)巖芯應用研究

達西定律：描述飽和土中水的滲流速度與水力坡降之間的線性關系的規(guī)律，又稱線性滲流定律。時域磁共振非常規(guī)巖芯應用研究

頁巖油是指已生成仍滯留于富有機質泥頁巖地層微納米級儲集空間中的石油，富有機質泥頁巖既是生油巖，又是儲集巖，具有6大地質特征： 發(fā)育微納米級孔與裂縫系統。頁巖油儲集層中常常發(fā)育納米級孔喉系統，一般孔徑大小為50～300nm 的孔隙構成主要的儲集空間，局部發(fā)育微米級孔隙?？紫额愋桶ｉg孔、粒內孔、有機質孔、晶間孔等。其次，微裂縫在頁巖油儲集層中也非常發(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造縫。與頁巖氣儲集層相比，頁巖油儲集層熱演化程度較低、埋深較淺，儲集空間較大。部分泥頁巖中黏土礦物呈片狀結構、有機質紋層結構等多種微觀結構類型，頁巖油多賦存于礦物微觀結構或與其平行的微裂縫。 儲集層脆性指數較高，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、長石、方解石等脆性礦物含量越高，巖石脆性越強，在外力作用下越易形成天然裂縫和誘導裂縫，利于頁巖油開采。中國湖相富有機質頁巖脆性礦物含量總體比較高，可達40%以上。時域磁共振非常規(guī)巖芯應用研究