无损伤非常规岩芯应用研究

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。毛细管孔隙：流体在外力作用下可自由流动（一般砂岩）。无损伤非常规岩芯应用研究

非常规岩芯油气资源并没有明确的定义，一般指用传统技术无法获得的、与常规岩芯油气资源储存地点、开采方法等不同的油气资源，可分为非常规岩芯石油资源和非常规岩芯天然气资源．前者主要指重油、页岩油、油砂等，后者主要指页岩气、煤层气、致密气等．非常规岩芯油气资源储量大，但储层地质结构复杂，传统开采技术并不能完全适用．非常规岩芯油气开采涉及一系列微纳米力学问题，这些问题的研究对改进开采技术，进一步开发非常规岩芯油气资源具有重要的意义． 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。非常规岩芯可动与不可动固体有机质含量自旋回波序列的衰减是流体中氢的数量和分布的函数。

海相页岩油与陆相页岩形成与分布特征： 海相页岩油形成与分布特征：①海相富有机质页岩形成于全球主要海侵期。显生宙以来，受其他天体引力作用、气候变化、冰川消融，板块构造运动、海底洋中脊扩张等影响，全球海平面发生周期性变化，在晚寒武世—早奥陶世、中—晚志留世、早石炭世、中—晚白垩世４次海平面较高的海侵期，对应着细粒沉积旋回，海水倒灌入裂谷坳陷、淹没古老克拉通，在古陆上形成古海道和峡谷沉积。②页岩分布在稳定克拉通边缘、前陆等盆地内的细粒沉积中心及其周缘斜坡区，具备稳定宽缓的构造背景，有利于富有机质页岩大范围分布，且页岩层系上下往往分布区域性致密顶底板，容易形成地层超压。③富有机质层段呈大面积稳定分布，有机质普遍以中高成熟度为主，Ｒｏ 普遍大于1.0％，有机质类型以Ⅱ型干酪根为主，其次为Ⅰ型干酪根。页岩层段黏土矿物含量较低，富有机质段与致密层间互，有机质纳米孔隙发育，烃类流体黏度低，普遍具有超压和高GOR，单层厚度较大且分布稳定。

页岩油是指已生成仍滞留于富有机质泥页岩地层微纳米级储集空间中的石油，富有机质泥页岩既是生油岩，又是储集岩，具有6大地质特征： 源储一体，滞留聚集。页岩油也是典型的源储一体、滞留聚集、连续分布的石油聚集。与页岩气不同，页岩油主要形成在有机质演化的液态烃生成阶段。在富有机质泥页岩持续生油阶段，石油在泥页岩储集层中滞留聚集，呈现干酪根内分子吸附相、亲油颗粒表面分子吸附相和亲油孔隙网络游离相 3 种类型，具有滞留聚集特点。只有在泥页岩储集层自身饱和后才向外溢散或运移。因此，处在液态烃生成阶段的富有机质泥页岩均可能聚集页岩油。 较高成熟度富有机质页岩，含油性较好。富有机质页岩主要发育在半深湖-深湖相沉积环境，常分布于极大湖泛面附近的高位体系域下部和湖侵体系域。富含有机质是泥页岩富含油气的基础，当有机质开始大量生油后，才会富集有规模的页岩油。高产富集页岩油一般 TOC＞2% ，有利页岩油成熟度 Ｒo 为 0. 7% ～ 2. 0% ，形成轻质油和凝析油，有利于开采。自由弛豫是流体的固有弛豫特性。它是由流体的物理性质控制的，如粘度和化学成分。

升高温度和降低压力只能在一定程度上促进页岩气的解吸附过程，仍有大量的页岩气存留在页岩有机质表面．另外解吸附过程产生的游离气无法主动运移至井口，实际生产中常常采用注气驱替的方法来提高页岩气产量，CO2和N2在自然界中大量存在，获取成本低，安全稳定，是两种常用的驱替气体。采用CO2和N2以及两者混合物分别驱替CH4，并分析了注入速率对驱替效果的影响，结果表明驱替气体注入速率越高，驱替效果越好．分别对CO2和N2驱替CH4的效率进行了实验研究，结果表明虽然CO2开始驱替所需的初始浓度较高，但是在驱替过程中效率高于N2．并且，两种气体极终驱替量都在吸附甲烷气体的90%以上．利用分子动力学模拟也得到了相似结果，并揭示了CO2和 N2不同的驱替机制: CO2与壁面吸附力高于CH4，驱替过程中CO2会直接取代 CH4的吸附位置; N2虽然与壁面吸附力低于CH4，但是注入N2会导致局部压力降低，从而促进CH4解吸附．通过分子动力学模拟研究了碳纳米管中CO2驱替CH4的过程，发现驱替在CO2分子垂直于壁面时极容易进行，并认为碳纳米管存在一个合适管径使驱替效率极高．烃类流体在孔隙空间中的位置与盐水不同，通常占据较大的孔隙。磁共振非常规岩芯系统

天然气表现出很长的T1时间，但很短的T2时间和单指数型弛豫衰减。无损伤非常规岩芯应用研究

致密油与页岩油储集层包括常见的致密砂岩、致密灰岩、页岩，也包括陆相湖盆碎屑岩与湖相碳酸盐岩混合成因的混积岩类，岩石成分复杂; 不同矿物与有机质呈纹层状或分散状分布，成为页岩油或致密油有利的微观源储组合( 图 4) ，特别是致密油储集层以陆源碎屑与碳酸盐组分在空间上构成交替互层或夹层的混合( 冯进来等，2011) ，有机质与长石、黏土等陆源碎屑或白云石、方解石等碳酸盐矿物呈纹层状或分散状分布的特征，为致密混积岩油形成提供了有利源储条件。 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。无损伤非常规岩芯应用研究

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