高精度NMR非常規(guī)巖芯

升高溫度和降低壓力只能在一定程度上促進頁巖氣的解吸附過程，仍有大量的頁巖氣存留在頁巖有機質(zhì)表面．另外解吸附過程產(chǎn)生的游離氣無法主動運移至井口，實際生產(chǎn)中常常采用注氣驅(qū)替的方法來提高頁巖氣產(chǎn)量，CO2和N2在自然界中大量存在，獲取成本低，安全穩(wěn)定，是兩種常用的驅(qū)替氣體。采用CO2和N2以及兩者混合物分別驅(qū)替CH4，并分析了注入速率對驅(qū)替效果的影響，結(jié)果表明驅(qū)替氣體注入速率越高，驅(qū)替效果越好．分別對CO2和N2驅(qū)替CH4的效率進行了實驗研究，結(jié)果表明雖然CO2開始驅(qū)替所需的初始濃度較高，但是在驅(qū)替過程中效率高于N2．并且，兩種氣體極終驅(qū)替量都在吸附甲烷氣體的90%以上．利用分子動力學模擬也得到了相似結(jié)果，并揭示了CO2和 N2不同的驅(qū)替機制: CO2與壁面吸附力高于CH4，驅(qū)替過程中CO2會直接取代 CH4的吸附位置; N2雖然與壁面吸附力低于CH4，但是注入N2會導致局部壓力降低，從而促進CH4解吸附．通過分子動力學模擬研究了碳納米管中CO2驅(qū)替CH4的過程，發(fā)現(xiàn)驅(qū)替在CO2分子垂直于壁面時極容易進行，并認為碳納米管存在一個合適管徑使驅(qū)替效率極高．與自由弛豫一樣，物理性質(zhì)如粘度和分子組成控制著擴散系數(shù)。同樣，環(huán)境條件、溫度和壓力都會影響擴散。高精度NMR非常規(guī)巖芯

基于致密油與頁巖油儲集層物性差、粒度細、非均質(zhì)性強，油氣源儲一體或近源聚集等特殊地質(zhì)特征，致密油/頁巖油在沉積環(huán)境與分布模式、儲集層特征與成因機理、油氣聚集規(guī)律、地質(zhì)評價預測與地球物理響應等多方面遇到極大挑戰(zhàn)，成為制約中國致密油與頁巖油工業(yè)化發(fā)展的瓶頸。致密油與頁巖油儲集層均具有物性差，滲透率多小于1 mD，發(fā)育微-納米級孔喉系統(tǒng)，成巖作用與非均質(zhì)性強等而區(qū)別于常規(guī)巖芯油氣儲集層。故致密砂巖、碳酸鹽巖與頁巖等致密儲集層成因機制與儲集能力研究成為致密油與頁巖油的重要問題。細粒頁巖、粉砂巖以及混積巖石學與微觀結(jié)構(gòu)等儲集層基本特征成為儲集層儲集性能評價的基礎，精細表征微-納米孔喉微觀結(jié)構(gòu)成為致密儲集層評價的難點。高精度TD-NMR非常規(guī)巖芯靜態(tài)測量參數(shù)對于中等粘度和輕質(zhì)油，T2由自由弛豫和表面弛豫共同決定，并取決于粘度。

非常規(guī)巖芯油氣需建立技術(shù)與產(chǎn)量等“學習型曲線”，為新區(qū)或新層系勘探開發(fā)提供極優(yōu)路線圖。一般初始產(chǎn)量較高，但遞減很快，后期遞減速度較慢，穩(wěn)產(chǎn)期很長。例如，美國已投入開發(fā)的頁巖氣井，一般初始產(chǎn)量較高但遞減很快，首年往往遞減 60%～70%，經(jīng) 5～6 年后遞減速度減慢，一般只有 2%～3%，開采壽命可達 30～50 年，甚至更長。獨特的開采特征，決定了非常規(guī)巖芯油氣開采追求累計產(chǎn)量，實現(xiàn)了全生命周期的經(jīng)濟效益極大化。生產(chǎn)區(qū)油氣產(chǎn)量的穩(wěn)定或增長，只能通過井間接替來實現(xiàn)。常規(guī)巖芯油氣開采追求在較長時間內(nèi)實現(xiàn)高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)，為此開發(fā)模式選擇需遵循如下原則：一是極充分地利用天然資源，保證獲得較高的油氣采收率；二是在盡可能高的產(chǎn)量水平上，油氣田穩(wěn)產(chǎn)時間長；三是具有極高的經(jīng)濟效益。選準合適時機，采取合理注氣或注水方式，不斷推動油氣流向井筒，既提高了油氣采收率，又延長了油氣井生產(chǎn)壽命。

聚合物驅(qū)油： 聚合物驅(qū)使用聚合物溶液為驅(qū)油劑，是化學驅(qū)的重要方法，在世界上尤其在中國大慶油田有大范圍的應用．在工程實際中，聚合物驅(qū)極常用的聚合物主要有兩種: 人工合成的部分水解聚丙烯酰胺( HPAM) 和生物聚合物黃原膠．除此以外，人們也在研究用于采油的新型聚合物．早期人們普遍認為聚合物驅(qū)是通過提高宏觀采油效率來提高整體采收率的，具體表現(xiàn)為聚合物溶液增加了驅(qū)替液粘度，并且造成了油水相滲透率不均衡降低，減小了驅(qū)替液和被驅(qū)替液的流度比，從而提高波及系數(shù)．隨著對聚合物驅(qū)油機理研究的逐漸深入，人們發(fā)現(xiàn)由于聚合物溶液具有粘彈性，其在微觀孔道中有特殊的流動性質(zhì)．聚合物驅(qū)不僅能提高宏觀采油效率，還能夠提高微觀驅(qū)替效率．連通孔隙度：巖石中相互連通的孔隙體積Vc與巖石總體積Vb之比。

聚合物驅(qū)油： 聚合物溶液與盲端中的油不僅會產(chǎn)生切應力，還會在聚合物長鏈分子的作用下產(chǎn)生法向應力．由于法向應力的作用，聚合物溶液對油滴產(chǎn)生了更大的拉力，從而更有利于將油滴從側(cè)面盲端中“拉”出來．聚合物溶液的粘彈性越大，對油滴的拉拽效果越好，越有利于提高驅(qū)替效率。 經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，使用水、甘油、粘彈性HPAM 溶液分別作為驅(qū)替劑進行驅(qū)油試驗時，HPAM 驅(qū)替后孔道盲端中的殘余油量極少．聚合物溶液在孔道中流動時，不僅能夠像非彈性流體一樣“推”著前面的油，還能“拉”著側(cè)面和后面的 油．這是由于聚合物分子為長鏈高分子，長鏈與長鏈之間相互纏繞、相互制約．運動時，聚合物長鏈分子就會產(chǎn)生拉伸，帶動周圍的分子一起運動，從而能夠拉拽盲端中的殘余油，實驗結(jié)果表明，人工合成聚合物( HPAM，PAM) 的驅(qū)油效果比生物聚合物(黃原膠) 好，其中，HPAM 的效果極好，而且增加聚合物的分子量有利于提高采收率．游離水通常具有中等的T1、T2和D值。TD-NMR非常規(guī)巖芯技術(shù)介紹

孔隙結(jié)構(gòu)：單重、雙重、三重孔隙介質(zhì)；共六種孔隙結(jié)構(gòu)類型。高精度NMR非常規(guī)巖芯

非常規(guī)巖芯油氣主要包括致密油（頁巖油）、油砂油、致密氣、頁巖氣、煤層氣和天然氣水合物等。非常規(guī)巖芯油氣資源的有效開發(fā)改變了全球油氣供給格局。非常規(guī)巖芯天然氣已經(jīng)成為全球天然氣產(chǎn)量增長的主力，非常規(guī)巖芯油已經(jīng)成為全球原油產(chǎn)量的重要組成2020 年全球非常規(guī)巖芯油產(chǎn)量 5.4×108t，約占原油總產(chǎn)量的 13%。其中，致密油與頁巖油產(chǎn)量 3.8×108t，油砂油產(chǎn)量 1.6×108t。2020 年全球非常規(guī)巖芯天然氣產(chǎn)量超過 1.1×1012m3，約占天然氣總產(chǎn)量的 29%。其中，頁巖氣產(chǎn)量7700×108m3，致密氣產(chǎn)量3020×108m3，煤層氣產(chǎn)量50×108m3。針對非常規(guī)巖芯油氣復雜地質(zhì)特征，中國油氣企業(yè)探索形成了系列特色理論技術(shù)，有效推動了致密氣、煤層氣和頁巖氣的勘探開發(fā)，成為中國天然氣產(chǎn)量的重要組成，致密油與頁巖油等勘探評價在多盆地取得重要發(fā)現(xiàn)，成為未來國內(nèi)原油穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的關鍵領域。2020 年，我國非常規(guī)巖芯天然氣產(chǎn)量 732×108m3，約占天然氣總產(chǎn)量的 38%。其中，致密氣產(chǎn)量 465×108m3，頁巖氣產(chǎn)量 200×108m3，煤層氣產(chǎn)量 67×108m3。高精度NMR非常規(guī)巖芯

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