高精度TD-NMR非常規(guī)巖芯檢測原理

石油勘探開發(fā)從常規(guī)巖芯油氣延伸到非常規(guī)巖芯油氣領(lǐng)域，非常規(guī)巖芯油氣地質(zhì)研究日益受到重視。20 世紀 90 年代以來，中國出現(xiàn)深盆氣、根源氣 、深盆油 、向斜油 、非穩(wěn)態(tài)成藏、致密油、致密氣 、頁巖氣、頁巖油、源巖油氣等概念。油氣地質(zhì)基礎(chǔ)研究呈現(xiàn)出由常規(guī)巖芯油氣向非常規(guī)巖芯油氣發(fā)展的新趨向，非常規(guī)巖芯油氣地質(zhì)學是非常規(guī)巖芯油氣資源勘探開發(fā)實踐的產(chǎn)物，是石油與天然氣地質(zhì)學的一個重要分支學科，也是推動非常規(guī)巖芯油氣工業(yè)實現(xiàn)跨越式發(fā)展的理論基礎(chǔ)。 非常規(guī)巖芯儲層呈現(xiàn)低速非達西滲流特征，存在啟動壓力梯度；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，啟動壓力梯度越大，非達西現(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機制。低溫氣體吸附法：低溫液氮吸附法受到測試方法原理限制無法測量孔徑大于 300nm 的孔隙等。高精度TD-NMR非常規(guī)巖芯檢測原理

作為一種清潔能源，頁巖氣因其儲量豐富、分布廣，引起了人們的極大關(guān)注．頁巖氣所貯存的頁巖層由大量微納米孔隙構(gòu)成 ，整體上表現(xiàn)為低孔隙度、低滲透率．對北美多個地區(qū)頁巖樣品進行分析，認為頁巖孔隙度極低(＜5%)，滲透率在10－9～10－3μm2之間。觀察了頁巖中復雜的孔隙結(jié)構(gòu)，認為主要存在三種孔隙類型:直徑在5～1000nm 之間的層狀碳酸鹽孔隙、直徑在50～1000nm 之間的溶解碳酸鹽孔隙和直徑在 10～100 nm 之間的有機質(zhì)孔隙．通過實驗得出頁巖孔隙直徑在2～20 nm 之間，有機質(zhì)作為干酪根的主要成分，其含量達到 40%～50%．因此頁巖氣開發(fā)需要解決諸多微納米力學問題: ①頁巖氣在微納米孔隙中的貯存機制; ②頁巖氣注氣驅(qū)替的相關(guān)機制; ③頁巖氣開采過程中從微納米孔隙極終運移到井筒的多尺度運移機制 ．高精度TD-NMR非常規(guī)巖芯檢測原理超毛細管孔隙：流體重力作用下可自由流動（大裂縫、溶洞、未膠結(jié)或膠結(jié)疏松的砂巖）。

非常規(guī)巖芯油氣資源的儲集載體一般發(fā)育在水下沉積環(huán)境中，其中致密油主要分布在大型坳陷湖盆長軸三角洲前緣的致密細砂巖、粉細砂巖和灘壩砂巖、云質(zhì) 砂巖中。灘壩和前緣席狀砂圍繞湖岸線形成連片儲集體，與烴源巖緊密接觸，是致密油氣富集的有利相帶。頁巖油賦存的富有機質(zhì)頁巖發(fā)育在半深湖斜坡到深湖相環(huán)境。與粗粒沉積體系不同，泥頁巖沉積是物理沉積與化學沉積的結(jié)合。古氣候、湖盆生產(chǎn)力、水文環(huán)境鹽度、生物群落和有機質(zhì)保存等條件決定了頁巖中有機質(zhì)的豐度和類型，進而影響非常規(guī)巖芯油氣的形成聚集。

常規(guī)巖芯油氣多為遠源浮力聚集，水動力效應明顯，油氣水分布相對簡單。在常規(guī)巖芯油氣儲層中，微米級及其以上級別孔喉是主要的儲集空間，遵循達西滲流規(guī)律。烴源巖生烴增壓產(chǎn)生的異常高壓促使油氣發(fā)生初次運移，二次運移主要依靠流體勢推動，在圈閉中的油氣聚集主要依靠浮力。在浮力驅(qū)動油氣聚集的情況下，常規(guī)巖芯油氣區(qū)存在明確的油氣水邊界。 非常規(guī)巖芯儲層呈現(xiàn)低速非達西滲流特征，存在啟動壓力梯度；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，啟動壓力梯度越大，非達西現(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機制。梯度磁場中流體質(zhì)子T2小于T1，其差異主要受磁場梯度、回波間距和流體擴散率的控制。

常規(guī)巖芯油氣資源主要分布在沖積扇、扇三角洲、河流以及正常三角洲等粗粒沉積體系中；非常規(guī)巖芯油氣資源賦存在大型湖盆的細粒三角洲前緣、三角洲和湖相泥頁巖等細粒沉積體系。中國中、新生代陸相含油氣盆地中油氣田分布規(guī)律表明，一個含油氣盆地中極大的碎屑巖主力油田總是形成于盆地內(nèi)極大的河流—三角洲 ( 或沖積扇—扇三角洲 ) 體系中。沖積扇由于其近源快速堆積，搬運和沉積的間歇性很大，沉積物以粗而分選差為其主要特點。河流發(fā)育在長期構(gòu)造沉降、氣候潮濕的地區(qū)。河道砂體平面上呈很長的條帶狀，多個成因單元垂向疊置或側(cè)向連接成大面積連通的砂體。三角洲砂體往往發(fā)育在大型平緩的地臺背景，多期分流河道垂向疊加，橫向連片形成大型復合三角洲砂體。三角洲砂體與深湖相烴源巖呈指狀交互，具有良好的成藏背景。對于中等粘度和輕質(zhì)油，T2由自由弛豫和表面弛豫共同決定，并取決于粘度。低場時域核磁共振非常規(guī)巖芯弛豫信號

孔隙結(jié)構(gòu)：單重、雙重、三重孔隙介質(zhì)；共六種孔隙結(jié)構(gòu)類型。高精度TD-NMR非常規(guī)巖芯檢測原理

非常規(guī)巖芯油氣聚集過程中，呈現(xiàn)低速非達西滲流特征，存在啟動壓力梯度。以四川盆地侏羅系致密油為例，在運聚滲流實驗的流速范圍內(nèi)，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，滲流曲線主要受巖心滲透率的影響，滲透率越低，啟動壓力梯度 越大，非達西現(xiàn)象越明顯。運移過程中依次經(jīng)歷擬線性流、非線性流和滯流 3 個階段。由于生烴增壓產(chǎn)生的壓力梯度由源向儲呈現(xiàn)遞減趨勢，因此 3 個階段的石油運移速度和含油飽和度都將逐級降低（圖 6）。致密儲層非達西滲流機制決定了油驅(qū)水阻力大、含油飽和度低的特點，需要人工壓裂注氣液，增加驅(qū)替力，形成有效開采的流動機制。高精度TD-NMR非常規(guī)巖芯檢測原理