高精度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。达西进行了水通过饱和砂的实验研究，发现了渗流量Q与渗流长度L成反比。高精度磁共振非常规岩芯驱替过程的渗透率变化

非常规岩芯油气聚集过程中，呈现低速非达西渗流特征，存在启动压力梯度。以四川盆地侏罗系致密油为例，在运聚渗流实验的流速范围内，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，渗流曲线主要受岩心渗透率的影响，渗透率越低，启动压力梯度 越大，非达西现象越明显。运移过程中依次经历拟线性流、非线性流和滞流 3 个阶段。由于生烃增压产生的压力梯度由源向储呈现递减趋势，因此 3 个阶段的石油运移速度和含油饱和度都将逐级降低（图 6）。致密储层非达西渗流机制决定了油驱水阻力大、含油饱和度低的特点，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。高精度磁共振非常规岩芯驱替过程的渗透率变化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。

作为一种清洁能源，页岩气因其储量丰富、分布广，引起了人们的极大关注．页岩气所贮存的页岩层由大量微纳米孔隙构成 ，整体上表现为低孔隙度、低渗透率．对北美多个地区页岩样品进行分析，认为页岩孔隙度极低(＜5%)，渗透率在10－9～10－3μm2之间。观察了页岩中复杂的孔隙结构，认为主要存在三种孔隙类型:直径在5～1000nm 之间的层状碳酸盐孔隙、直径在50～1000nm 之间的溶解碳酸盐孔隙和直径在 10～100 nm 之间的有机质孔隙．通过实验得出页岩孔隙直径在2～20 nm 之间，有机质作为干酪根的主要成分，其含量达到 40%～50%．因此页岩气开发需要解决诸多微纳米力学问题: ①页岩气在微纳米孔隙中的贮存机制; ②页岩气注气驱替的相关机制; ③页岩气开采过程中从微纳米孔隙极终运移到井筒的多尺度运移机制 ．

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。非常规岩芯的分析有助于评估油气储层的性能和开发潜力。

页岩气开采是指贮存在微纳米孔隙和颗粒间的页岩气在人为驱动下运移至宏观裂缝，极终汇集到井筒的过程 页岩气具有多种贮存方式: ①吸附在有机质(干酪根) 孔隙表面; ②游离于孔隙和裂缝中; ③溶解于沥青和干酪根中．其中吸附是主要贮存方式，吸附气可以占到页岩气总量 20% ～ 85%．吸附量的大小与有机碳含量成正比，此外还受储层的压力、温度和比表面积等因素的影响，关系十分复杂．吸附机理的准确认识对页岩气解吸以及产量预测起到至关重要的作用．微毛细管孔隙：流体在自然压差下无法流动（泥岩）。高精度磁共振非常规岩芯驱替过程的渗透率变化

粘土结合水、毛细管结合水和可动水具有不同的孔隙大小和位置。高精度磁共振非常规岩芯驱替过程的渗透率变化

非常规岩芯油气储层与常规岩芯油气储层在储集性能、孔隙结构、储层评价标准与方法、储层中油气赋存状态等多个方面均存在较大差异 。整体而言，非常规岩芯油气储层以纳米、微米孔喉为主，微观孔喉结构复杂，决定了其低孔低渗的储集特征，控制了油气聚集机制、富集规律等基本地质特征，油气开发需要借助水平井分段压裂、体积压裂等特殊方法才能获取有效经济产能；常规岩芯油气储层孔隙度、渗透率较高，孔喉以微米级为主，甚至可见厘米级溶孔、溶洞，储集物性较好，油气开采以常规方式为主。高精度磁共振非常规岩芯驱替过程的渗透率变化