时域核磁共振非常规岩芯驱替过程的渗透率变化

常规岩芯油气是以圈闭和油气藏为研究对象，圈闭是重要，学科基础是浮力圈闭成藏理论。传统石油地质研究强调从烃源岩到圈闭的油气运移，寻找有效聚油圈闭是油气勘探的重要。圈闭是油气聚集的基本单元，生、储、盖、圈、运、保六要素是评价圈闭有效性的关键，即油气生成、运移、聚集和保存等多种地质条件的时空配置，是常规岩芯油气勘探实践的重要内容。按照圈闭定型时间与大规模油气排聚时间的匹配关系，可分为早圈闭型、同步圈闭型和晚圈闭型3种类型。只有那些在油气区域性运移以前或同时形成的圈闭，即早圈闭型与同步圈闭型对油气的聚集才有效。油气地质研究的目标是有利圈闭、确定有效聚油气圈闭，关键是编制出“两图一表”，即圈闭顶面构造图、油气藏剖面图和圈闭要素表。岩石样品的核磁共振弛豫特性取决于孔隙度、孔径、孔隙流体性质和矿物学。时域核磁共振非常规岩芯驱替过程的渗透率变化

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。TD-NMR非常规岩芯系统介绍低场核磁共振技术已被广泛应用于储层实验评价研究的各个方面，如束缚流体与可动流体识别、油气水识别。

中国陆相页岩油与粉砂质致密油，源岩与储集层均属于细粒沉积岩。源岩以陆相半深湖-深湖相富有机质页岩以Ⅰ型和ⅡA 型干酪根为主，成熟度普遍偏低，Ｒo 一般为 0. 7% ～ 1. 3% ，处于生成偏轻的石油阶段，页岩有机质丰度较高( TOC 一般在2. 0% 以上，极高可达 40% ) ，是陆相页岩油与致密油重要的烃源岩类型。储集层多形成于三角洲前缘-三角洲-深湖-半深湖等细粒沉积环境，而有别于常规岩芯油气储集层形成的冲积扇-河流-三角洲平原等粗粒级沉积环境 。因此，开展中国陆相页岩油与粉砂质致密油源储细粒沉积岩沉积机理与分布模式研究，创新和建立沉积学研究的一个新分支—细粒沉积学，以页岩、粉砂岩等不同岩性细粒沉积物的物理与化学性质及其沉积作用、沉积过程等为研究内容，将为明确细粒致密储集层、富有机质页岩分布预测、有利沉积相带和富集区提供基础依据。

低熟页岩油与中高熟页岩油的差异： 中高熟页岩油主要为已生成的石油烃类，赋存在页岩的有机孔内或多类成因的微裂缝中。其形成不仅需要有机质富集并成熟转化为石油烃的区域构造环境、水体环境、温暖的气候条件、适宜的水介质条件，还需要页岩油赋存的孔隙等储集空间条件。典型的中高熟页岩油层系沉积模式，盆地中心深水缺氧环境中发育富有机质页岩层，侧向上随着水深变浅渐变形成泥质粉砂岩、泥质碳酸盐岩等致密层系，进而变成砂岩、碳酸盐岩等常规储集层。受不同地质时期构造、气候、海平面等环境条件频繁变化的影响，水体出现深浅变化，在陆架、斜坡等岩相过渡区纵向上发生不同岩体的频繁交互，页岩层系与其他层系紧密接触或互层接触特征发育。若环境条件变化持续时间较长，水体持续变深或变浅，就形成稳定厚度的富有机质页岩层系，其他层系直接上覆或下伏于页岩层系；若环境条件变化持续时间较短，水体深浅波动频繁，在盆地斜坡区就形成单层厚度几厘米甚至几毫米的薄层砂岩／碳酸盐岩层与页岩层系夹层或混层，平面上具有大面积、不连续分布的特征。超毛细管孔隙：流体重力作用下可自由流动（大裂缝、溶洞、未胶结或胶结疏松的砂岩）。

石油勘探开发从常规岩芯油气延伸到非常规岩芯油气领域，非常规岩芯油气地质研究日益受到重视。20 世纪 90 年代以来，中国出现深盆气、根源气 、深盆油 、向斜油 、非稳态成藏、致密油、致密气 、页岩气、页岩油、源岩油气等概念。油气地质基础研究呈现出由常规岩芯油气向非常规岩芯油气发展的新趋向，非常规岩芯油气地质学是非常规岩芯油气资源勘探开发实践的产物，是石油与天然气地质学的一个重要分支学科，也是推动非常规岩芯油气工业实现跨越式发展的理论基础。 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。非常规岩芯储层有致密油、致密气、页岩油、页岩气、煤层气、重油沥青、天然气水合物等。高精度磁共振非常规岩芯弛豫机制

孔隙大小、渗透率、碳氢化合物性质、空泡、裂缝和颗粒大小，通常也可以通过弛豫时间NMR数据提取。时域核磁共振非常规岩芯驱替过程的渗透率变化

非常规岩芯油气需建立技术与产量等“学习型曲线”，为新区或新层系勘探开发提供极优路线图。一般初始产量较高，但递减很快，后期递减速度较慢，稳产期很长。例如，美国已投入开发的页岩气井，一般初始产量较高但递减很快，首年往往递减 60%～70%，经 5～6 年后递减速度减慢，一般只有 2%～3%，开采寿命可达 30～50 年，甚至更长。独特的开采特征，决定了非常规岩芯油气开采追求累计产量，实现了全生命周期的经济效益极大化。生产区油气产量的稳定或增长，只能通过井间接替来实现。常规岩芯油气开采追求在较长时间内实现高产和稳产，为此开发模式选择需遵循如下原则：一是极充分地利用天然资源，保证获得较高的油气采收率；二是在尽可能高的产量水平上，油气田稳产时间长；三是具有极高的经济效益。选准合适时机，采取合理注气或注水方式，不断推动油气流向井筒，既提高了油气采收率，又延长了油气井生产寿命。时域核磁共振非常规岩芯驱替过程的渗透率变化

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