无损伤非常规岩芯高性能驱替系统

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: 发育微 纳米 级 孔 喉 系 统。孔 喉 半 径 小，主 体 直 径 40 ～ 900 nm，孔隙结构复杂，喉道小，致密砂岩油储集层 泥质含量高，水敏、酸敏、速敏严重，因而开采过程 易受伤害，损失产量可达 30% ～ 50% 。 致密油 层非均质性严重。由于沉积环境不稳定，致密砂层 厚度和层间渗透率变化大，有的砂岩泥质含量高， 地层水电阻率低，油水层评价困难较大。由于孔喉 结构复杂，吼道小，毛细管压力高，原始含水饱和度 较高( 一般 30% ～ 40% ，个别达 60% ) ，原油密度多 小于 0. 825 g /cm3。 发育天然裂缝系统。岩石 坚硬致密，但存在不同程度裂缝，一般受区域性地 应力控制，具有一定方向性，对油田开发效果影响 较大，裂缝既是油气聚集的通道，也是注水窜流的条件，且人工裂缝多与天然裂缝方向一致。常规岩芯储层孔隙度大于 10%；孔喉直径大于1μm 或空气渗透率大于1mD。无损伤非常规岩芯高性能驱替系统

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液体驱替对岩芯影响表面弛豫发生在流固界面，即岩石的颗粒表面。

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。

非常规岩芯油气是指用传统技术无法获得自然工业产量、需用新技术改善储层渗透率或流体黏度等才能经济开采、连续或准连续型聚集的油气资源。非常规岩芯油 气有两个关键标志和两个关键参数，两个关键标志为：①油气大面积连续分布，圈闭界限不明显；②无自然工业稳定产量，达西渗流不明显。两个关键参数为：①孔隙度小于 10%；②孔喉直径小于 1μm 或空气渗透率小于 1mD。非常规岩芯油气主要特征表现为源储共生，在盆地中心、斜坡大面积分布，圈闭界限与水动力效应不明显（图 2），储量丰度低，主要采用水平井体积压裂技术、平台式钻井—“工厂化”生产、纳米技术提高采收率等方式开采。非常规岩芯油气主要类型有致密油、致密气、页岩油、页岩气、煤层气、重油沥青、天然气水合物等。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，如伪毛细管压力曲线转换、残余油分布。

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。T1用CPMG序列测定孔隙流体的横向弛豫时间。氢核磁共振非常规岩芯弛豫信号

润湿流体中的分子运动通常受限于岩石颗粒与流体之间的界面和/或流体之间的界面张力。无损伤非常规岩芯高性能驱替系统

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．无损伤非常规岩芯高性能驱替系统

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