石油开采一般分为三个阶段: 一次采油、二次采油和三次采油( 也称为强化采油) .其中,一次采油只利用油藏的天然能量,石油采收率很低; 二次采油通过注水、注气的方法维持地层能量,采收率虽较一次采油有提高,但仍处于较低水平,油藏中还存在大量原油; 三次采油,又称为强化采油 ( enhanced oilrecovery,EOR),是在二次采油后,向油藏中注入特殊的流体,通过物理、化学、热量、生物等方法改变油藏岩石及流体性质,从而进一步提高采收率的方法.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)。高精度磁共振非常规岩芯扩散弛豫
致密储集层孔隙结构复杂、流体粘滞性偏高、微裂缝发育,复杂介质条件和孔隙流体,对基于均匀介质和理想流体假设的经典孔隙介质声学理论模型和声、电、磁等地球物理响应机理研究提出了挑战。与以圈闭描述为对象的常规地球物理勘探理论和技术相比,致密油层油水分异差,油层地球物理响应差异小,致密油层识别、有效储集层划分、储集层参数计算、储集层展布预测、工程参数测井评价等遇到挑战。 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。一站式磁共振非常规岩芯产油和产气过程的实时模拟分析低温气体吸附法:低温液氮吸附法受到测试方法原理限制无法测量孔径大于 300nm 的孔隙等。
评价“甜点区”也是非常规岩芯油气勘探研究的重要,贯穿整个勘探开发过程。非常规岩芯油气甜点包括“地质甜点、工程甜点、经济甜点”。非常规岩芯油气富集“甜点区”评价有8个指标,其中3个主控因素及关键指标是:TOC大于2%(其中页岩油S1>2mg/g)、孔隙度较高(致密油气 >10%,页岩油气 >3%)和微裂缝发育。地质甜点着眼于烃源岩、储层、超压与裂缝等综合评价,工程甜点着眼于埋深、岩石可压性、应力各向异性等综合评价,经济甜点着眼于资源规模、埋深、地面条件等评价。如当前非常规岩芯致密油、致密气、页岩油和页岩气的“甜点区”评价,主要着眼于有利的烃源层、储层、超压、裂缝、局部构造等地质甜点要素评价,以及压力系数、脆性、应力各向异性等工程甜点要素评价。
常规岩芯油气多为远源浮力聚集,水动力效应明显,油气水分布相对简单。在常规岩芯油气储层中,微米级及其以上级别孔喉是主要的储集空间,遵循达西渗流规律。烃源岩生烃增压产生的异常高压促使油气发生初次运移,二次运移主要依靠流体势推动,在圈闭中的油气聚集主要依靠浮力。在浮力驱动油气聚集的情况下,常规岩芯油气区存在明确的油气水边界。 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。对非常规岩芯的深入探索有助于发现新的能源资源。
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。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。一站式磁共振非常规岩芯产油和产气过程的实时模拟分析
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扩散弛豫
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: 发育微纳米级孔与裂缝系统。页岩油储集层中常常发育纳米级孔喉系统,一般孔径大小为50~300nm 的孔隙构成主要的储集空间,局部发育微米级孔隙。孔隙类型包括粒间孔、粒内孔、有机质孔、晶间孔等。其次,微裂缝在页岩油储集层中也非常发育,类型多样,以未充填的水平层理缝为主,次为干缩缝,近断裂带处发育有直立或斜交的构造缝。与页岩气储集层相比,页岩油储集层热演化程度较低、埋深较浅,储集空间较大。部分泥页岩中黏土矿物呈片状结构、有机质纹层结构等多种微观结构类型,页岩油多赋存于矿物微观结构或与其平行的微裂缝。 储集层脆性指数较高,宜于压裂改造。脆性矿物含量是影响页岩微裂缝发育程度、含油性、压裂改造方式的重要因素。页岩中高岭石、蒙脱石、水云母等黏土矿物含量越低,石英、长石、方解石等脆性矿物含量越高,岩石脆性越强,在外力作用下越易形成天然裂缝和诱导裂缝,利于页岩油开采。中国湖相富有机质页岩脆性矿物含量总体比较高,可达40%以上。高精度磁共振非常规岩芯扩散弛豫
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