TD-NMR非常規(guī)巖芯技術(shù)介紹

致密油與頁(yè)巖油均無(wú)明顯圈閉界限，無(wú)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(kāi)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(guò)整理國(guó)內(nèi)外有關(guān)致密油與頁(yè)巖油研究進(jìn)展，筆者認(rèn)為二者在地質(zhì)、開(kāi)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(yè)巖油是指成熟或低熟烴源巖已生成并滯留在頁(yè)巖地層中的石油聚集，頁(yè)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(lái)非常規(guī)巖芯石油發(fā)展的潛在領(lǐng)域。連通孔隙度：巖石中相互連通的孔隙體積Vc與巖石總體積Vb之比。TD-NMR非常規(guī)巖芯技術(shù)介紹

頁(yè)巖油是指已生成仍滯留于富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)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(yè)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(yè)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(yè)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(yè)巖氣儲(chǔ)集層相比，頁(yè)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(yè)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(yè)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(yè)巖微裂縫發(fā)育程度、含油性、壓裂改造方式的重要因素。頁(yè)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(yè)巖油開(kāi)采。中國(guó)湖相富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖脆性礦物含量總體比較高，可達(dá)40%以上。TD-NMR非常規(guī)巖芯技術(shù)介紹粘土結(jié)合水、毛細(xì)管結(jié)合水和可動(dòng)水具有不同的孔隙大小和位置。

非常規(guī)巖芯油氣評(píng)價(jià)重點(diǎn)是烴源巖特性、巖性、物性、脆性、含油氣性與應(yīng)力各向異性“六特性”及匹配關(guān)系，常規(guī)巖芯油氣評(píng)價(jià)重點(diǎn)是生、儲(chǔ)、蓋、圈、運(yùn)、保“六要素”及匹配關(guān)系。非常規(guī)巖芯油氣富集“甜點(diǎn)區(qū)”有8項(xiàng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，其中3項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)是TOC大于2%、孔隙度較高（致密油氣>10%，頁(yè)巖油氣 >3%）和微裂縫發(fā)育；常規(guī)巖芯油氣重要評(píng)價(jià)成藏要素及其時(shí)空匹配，重點(diǎn)評(píng)價(jià)高質(zhì)量烴源灶、有利儲(chǔ)集體、圈閉規(guī)模及有效的輸導(dǎo)體系。 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(guò)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(kāi)采的流動(dòng)機(jī)制。

低熟頁(yè)巖油與中高熟頁(yè)巖油的差異 低熟頁(yè)巖油發(fā)育在富含油型有機(jī)質(zhì)的頁(yè)巖中，有機(jī)質(zhì)低熟或未熟，尚未大量轉(zhuǎn)化為液態(tài)烴。其形成需要相對(duì)穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境和水體環(huán)境、溫暖的氣候條件和適宜的水介質(zhì)條件。此類頁(yè)巖沉積期的區(qū)域構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定，沉積位置多為盆地頁(yè)巖沉積層系邊緣區(qū)；沉積期的氣候溫暖，藻類及菌類繁盛或無(wú)脊椎動(dòng)物繁盛，有機(jī)質(zhì)來(lái)源充足，為富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)；沉積期水體較深，水動(dòng)力較弱，易形成還原環(huán)境使有機(jī)質(zhì)不易被分解，利于有機(jī)質(zhì)保存。富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖形成后，受埋藏深度、低地溫梯度等影響，經(jīng)歷淺成巖作用或短暫成巖作用后經(jīng)歷抬升剝蝕，造成有機(jī)質(zhì)演化程度較低，未規(guī)模轉(zhuǎn)化為石油烴類，形成低熟頁(yè)巖油。通過(guò)確定不可還原水體積(BVI)和游離流體體積(MFFI)來(lái)區(qū)分可能產(chǎn)烴的區(qū)域和可能產(chǎn)水的區(qū)域。

聚合物驅(qū)油 為驗(yàn)證聚合物的粘彈性對(duì)驅(qū)油效率的影響，各國(guó)學(xué)者進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)均發(fā)現(xiàn)，聚合物溶液的粘彈性越強(qiáng)，驅(qū)油效果越好．高粘彈性聚合物驅(qū)的采油率甚至是常規(guī)聚合物驅(qū)采油率的兩倍．一些數(shù)值模擬研究結(jié)果也得出相似的結(jié)論，即聚合物溶液的粘彈性是影響微觀驅(qū)替效率的重要因素．用UCM ( upper-convected Maxwell) 方程描述流體的粘彈性，使用有限體積法研究了粘彈性聚合物溶液流經(jīng)變截面孔道時(shí)的性質(zhì)．模擬結(jié)果表明，流體的彈性越大，流速越大，越有利于驅(qū)替出角落處的殘余油．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。TD-NMR非常規(guī)巖芯技術(shù)介紹

毛細(xì)管孔隙：流體在外力作用下可自由流動(dòng)（一般砂巖）。TD-NMR非常規(guī)巖芯技術(shù)介紹

基于致密油與頁(yè)巖油儲(chǔ)集層物性差、粒度細(xì)、非均質(zhì)性強(qiáng)，油氣源儲(chǔ)一體或近源聚集等特殊地質(zhì)特征，致密油/頁(yè)巖油在沉積環(huán)境與分布模式、儲(chǔ)集層特征與成因機(jī)理、油氣聚集規(guī)律、地質(zhì)評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)與地球物理響應(yīng)等多方面遇到極大挑戰(zhàn)，成為制約中國(guó)致密油與頁(yè)巖油工業(yè)化發(fā)展的瓶頸。致密油與頁(yè)巖油儲(chǔ)集層均具有物性差，滲透率多小于1 mD，發(fā)育微-納米級(jí)孔喉系統(tǒng)，成巖作用與非均質(zhì)性強(qiáng)等而區(qū)別于常規(guī)巖芯油氣儲(chǔ)集層。故致密砂巖、碳酸鹽巖與頁(yè)巖等致密儲(chǔ)集層成因機(jī)制與儲(chǔ)集能力研究成為致密油與頁(yè)巖油的重要問(wèn)題。細(xì)粒頁(yè)巖、粉砂巖以及混積巖石學(xué)與微觀結(jié)構(gòu)等儲(chǔ)集層基本特征成為儲(chǔ)集層儲(chǔ)集性能評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，精細(xì)表征微-納米孔喉微觀結(jié)構(gòu)成為致密儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)的難點(diǎn)。TD-NMR非常規(guī)巖芯技術(shù)介紹