氢核磁共振非常规岩芯原理

非常规岩芯油气资源储量丰富，开发前景广阔，其开采过程涉及一系列微纳米力学问题．聚合物、纳米流体驱油技术能够提高石油采收率，它们的微观驱替机理引起了人们的关注．页岩气以吸附和游离态贮存于页岩微纳米孔隙中，在注入气的驱替下，可以流入宏观裂缝． 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。自旋回波序列的衰减是流体中氢的数量和分布的函数。氢核磁共振非常规岩芯原理

聚合物驱油 为验证聚合物的粘弹性对驱油效率的影响，各国学者进行了一系列的实验．实验均发现，聚合物溶液的粘弹性越强，驱油效果越好．高粘弹性聚合物驱的采油率甚至是常规聚合物驱采油率的两倍．一些数值模拟研究结果也得出相似的结论，即聚合物溶液的粘弹性是影响微观驱替效率的重要因素．用UCM ( upper-convected Maxwell) 方程描述流体的粘弹性，使用有限体积法研究了粘弹性聚合物溶液流经变截面孔道时的性质．模拟结果表明，流体的弹性越大，流速越大，越有利于驱替出角落处的残余油．一站式核磁共振非常规岩芯弛豫机制碳氢化合物，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。

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 ．

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。孔隙结构：单重、双重、三重孔隙介质；共六种孔隙结构类型。

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。通过确定不可还原水体积(BVI)和游离流体体积(MFFI)来区分可能产烃的区域和可能产水的区域。时域核磁共振非常规岩芯弛豫信号

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。氢核磁共振非常规岩芯原理

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．氢核磁共振非常规岩芯原理

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