氢核磁共振非常规岩芯扩散弛豫

非常规岩芯油气储集体物性差，如致密油、致密气、页岩油、页岩气和煤层气储层主体孔隙度小于 10%，地下渗透率小于 0.1mD，一般无自然工业产能,需要采取某种增产措施和特殊的钻井技术，目前生产实践中多采用水平井钻井技术和体积压裂技术，极大限度增大油层接触面积与油气流动通道。不断提高非常规岩芯油气的采收率，将是技术攻关的不变主题，极终实现纳米级孔喉系统中的油气极限采出。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。天然气表现出很长的T1时间，但很短的T2时间和单指数型弛豫衰减。氢核磁共振非常规岩芯扩散弛豫

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 ．时域核磁共振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。

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．

页岩油和致密油聚集机理的重要是“致密化减孔聚集”或称为“致密化成藏”，页岩系统依靠压实、成岩等使孔隙减小，实现自身封闭聚集油气，揭示两者聚集机理，直接决定各自地质特征和分布规律。 “原位滞留聚集”或“原位成藏”是页岩油聚集机理，包括泥页岩中烃类释放和烃类排出两个过程，液态烃释放受干酪根物理性质、热成熟度、网络结构等控制，液态烃排出受岩性组合、有效运移通道、压力分布及微裂缝发育程度等控制，流体压力、有机质孔和微裂缝的发育和耦合关系，决定着页岩油的动态集聚与资源规模。微孔隙中的流体表现出快速的T，当TE=0.5 ms时可以观察到，但当TE=1.2 ms时不能观察到。

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。渗透率的核磁共振估计是基于理论模型，表明渗透率随孔隙度和孔径的增加而增加。高精度NMR非常规岩芯检测原理

岩石样品的核磁共振弛豫特性取决于孔隙度、孔径、孔隙流体性质和矿物学。氢核磁共振非常规岩芯扩散弛豫

非常规岩芯油气具有两个关键参数：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；而常规岩芯油气孔隙度范围多处于 10%～30%，渗透率多大于 1mD。常规岩芯油气与非常规岩芯油气的本质区别，具体表现为两类油气资源在地质特征、研究方法、技术攻关、勘探方法、“甜点区”评价、开发方式与开采模式等方面存在明显区别。 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。氢核磁共振非常规岩芯扩散弛豫

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