低场磁共振非常规岩芯系统原理
非常规岩芯油气为源内或近源非浮力聚集,水动力效应不明显,油气水分布复杂。在致密油储层中,纳米级孔喉是主要的储集空间,烃源岩生烃增压产生的异 常高压促使油气在源内滞留或短距离运移聚集,或经初次运移,注入致密储层形成致密油气。在这种非浮力聚集的情况下,致密油气区不存在明确的油气水边界,这一规律和特征已被 Bakken 等中外典型致密油研究所证实。对于致密储层,烃源岩生烃模拟实验及岩石物性测试表明,生烃增压和毛细管压力差是致密油运聚的主要动力,浮力难以发生作用。与自由弛豫一样,物理性质如粘度和分子组成控制着扩散系数。同样,环境条件、温度和压力都会影响扩散。低场磁共振非常规岩芯系统原理
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。高精度非常规岩芯系统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,如孔隙结构、润湿性、气水相互作用。
随着世界油气工业勘探开发领域从常规岩芯油气向非常规岩芯油气延伸,非常规岩芯油气的勘探和研究日益受到重视。非常规岩芯油气与常规岩芯油气在基本概念、学科体系、地质研究、勘探方法、“甜点区”评价、技术攻关、开发方式与开采模式等 8 个方面有本质区别。非常规岩芯油气与常规岩芯油气地质学的理论基础,分别是连续型油气聚集理论和浮力圈闭成藏理论。非常规岩芯油气有两个关键标志:一是油气大面积连续分布,圈闭界限不明显,二是无自然工业稳定产量,达西渗流不明显;两个关键参数为:一是孔隙度小于 10%,二是孔喉直径小于 1μm 或空气渗透率小于 1mD。
常规岩芯油气是指用传统技术可以获得自然工业产量、可以直接进行经济开采的油气资源。常规岩芯油气分布受明确的圈闭界限控制,有自然工业稳定产量,浮力作用明显。常规岩芯油气储层孔隙度大于 10%,孔喉直径大于 1μm 或空气渗透率大于 1mD。常规岩芯油气按圈闭类型,可以分为构造、岩性、地层等油气藏类型。 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。核磁共振技术在20世纪60年代引起石油工业的兴趣,研究结果显示核磁共振技术具有良好的渗透率相关性。
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.当润湿流体填充多孔介质(如岩石)时,T1和T2都急剧减小,并且弛豫机制不同于固体或流体中的质子。高精度非常规岩芯液体驱替对岩芯影响
常规岩芯储层:指用传统技术可以获得自然工业产量、可以直接进行经济开采的油气资源。低场磁共振非常规岩芯系统原理
致密油成为全球非常规岩芯石油勘探开发的亮点领域,通过解剖国内外致密油实例,可归纳出以下地质特征: 发育原生致密油和次生致密油。原生致密油主要受沉积作用影响,一般沉积物粒度细,泥质含量高,分选差,以原生孔为主,大多埋深较浅,未经历强烈的成岩作用改造,岩石脆性低,裂缝不发育,孔隙度较高,而渗透率较低,多数为中高孔低渗型。次生致密油一般受多种成岩作用改造,储集层原属常规储集层,但由于压实、胶结等成岩作用,远远降低了孔隙度和渗透率,原生孔隙残留较少,形成致密储集层。 单井产量一般较低。油层受岩性控制,水动力联系差,边底水驱动不明显,自然能量补给差,产量递减快、生产周期长,稳产靠井间接替,多数靠弹性和溶解气驱采油,油层产能递减快,一次采收率低( 8% ~ 12% ) ,采用注水、注气保持能量后,或重复压裂,二次采收率可提高到 25% ~ 30% 。低场磁共振非常规岩芯系统原理
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