非常规岩芯油气地质学就是一门研究非常规岩芯油气类型、细粒沉积、微纳米级孔隙储层、油气形成机理、分布特征、富集规律、产出机制、评价方法、重要技术、发展战略与经济评价等为重点的新兴油气地质学科,已成为石油与天然气地质学的一个重要分支。非常规岩芯油气是以连续型或准连续型油气聚集的重要区和甜点区为研究对象,源储配置是重要,学科基础是连续型油气聚集理论。常规石油地质学研究对象是圈闭和油气藏,重要是圈闭及其有效性,学科基础是浮力 圈闭成藏理论。碳氢化合物,如天然气、轻质油、中粘度油和重油,也有非常不同的核磁共振特征。氢核磁核磁共振非常规岩芯弛豫机制
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。TD-NMR非常规岩芯自由弛豫非常规岩芯的研究对于深入了解地下地质结构有着至关重要的作用。
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。
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: 地层压力高且油质轻,易于流动和开采。页岩油富集区位于已大规模生油的成熟富有机质页岩地层中,一般地层能量较高,压力系数可达 1. 2~2.0,也有少数低压,如鄂尔多斯盆地延长组压力系数为0.7~0.9。一般油质较轻,原油密度多为0.70~0.85 g /cm3,黏度多为0.7~20mPa·s,气油比高,在纳米级孔喉储集系统中,更易于流动和开采。大面积连续分布,资源潜力大。页岩油分布不受构造控制,无明显圈闭界限,含油范围受生油窗富有机质页岩分布控制,大面积连续分布于盆地坳陷或斜坡区。页岩生成的石油较多滞留于页岩中,一般占总生油量的 20%~50% ,资源潜力大。北美海相页岩分布面积大、厚度稳定、有机质丰度高、成熟度较高,有利于形成轻质和凝析页岩油。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。
非常规岩芯油气主要分布于前陆盆地坳陷—斜坡、坳陷盆地中心及克拉通向斜部位等负向构造单元中,油气分布多数游离于二级构造单元高部位以外,主体是位于盆地中心及斜坡,呈大面积连续型或准连续型分布。非常规岩芯油气勘探,关键是寻找大面积层状储集体,重要工作是突破“甜点区”,确定甜点区的富有机质烃源岩、有利储集体、高含油气饱和度、易于流动的流体、异常超压、发育裂缝、适中的埋藏深度等主要控制因素,确立连续型油气区边界与空间展布。第一步,按照重要区评价标准,评价出重要区,结合储层、局部构造、断裂与微裂缝发育状况,筛选出“甜点区”;第二步,在“甜点区 ”进行开采试验,力争取得工业生产突破,同时探索适合该区的技术路线;第三步,外甩扩大评价范围,探索连续型含油气边界,确定油气资源潜力。孔隙结构:单重、双重、三重孔隙介质;共六种孔隙结构类型。小核磁非常规岩芯液体驱替对岩芯影响
达西进行了水通过饱和砂的实验研究,发现了渗流量Q与上下游水头差和垂直于水流方向的截面积A成正比。氢核磁核磁共振非常规岩芯弛豫机制
非常规岩芯油气储层孔隙类型多样,既有粒间溶蚀微孔、粒间原生微孔、粒内原生微孔,也存在有机质微孔与晶间微孔、微裂缝等多种类型;孔喉大小以纳米级为主,但也存在微米级、毫米级微孔或微裂缝,中国海相页岩气储层孔径为 5~200nm,致密砂岩油储层孔径为 50~900nm,致密石灰岩油储层孔径为40~500nm,页岩油储层孔径为 30~400nm,不同尺度孔喉大小构成了毫米—微米—纳米多级别微孔—微裂缝系统。 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。氢核磁核磁共振非常规岩芯弛豫机制
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