致密油是一种非常规岩芯石油资源,产层为具极低渗透率的页岩、粉砂岩、砂岩或碳酸盐岩等致密储集层,具有与富有机质源岩紧密接触,原油油质轻的基本地质特征。在开采方面,也需要利用水平钻井、分级压裂等页岩气开采的特殊方式。在地质特征、甜点区、资源潜力等方面,致密油与页岩油均存在差异。 致密油聚集机理则为“近源阻流聚集”或“近源成藏”,区域盖层或致密化减孔,致使油气遇阻,不能运移进入更远圈闭。形成包括烃类初次运移和烃类聚集两个过程,烃类初次运移受源储压差、供烃界面窗口、孔喉结构等控制,近源烃类聚集主要受长期供烃指向、优势运移孔喉系统、规模储集空间等时空匹配控制。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,如流体可视化研究、高温高压驱替等等。TD-NMR非常规岩芯弛豫机制
基于致密油与页岩油储集层物性差、粒度细、非均质性强,油气源储一体或近源聚集等特殊地质特征,致密油/页岩油在沉积环境与分布模式、储集层特征与成因机理、油气聚集规律、地质评价预测与地球物理响应等多方面遇到极大挑战,成为制约中国致密油与页岩油工业化发展的瓶颈。致密油与页岩油储集层均具有物性差,渗透率多小于1 mD,发育微-纳米级孔喉系统,成岩作用与非均质性强等而区别于常规岩芯油气储集层。故致密砂岩、碳酸盐岩与页岩等致密储集层成因机制与储集能力研究成为致密油与页岩油的重要问题。细粒页岩、粉砂岩以及混积岩石学与微观结构等储集层基本特征成为储集层储集性能评价的基础,精细表征微-纳米孔喉微观结构成为致密储集层评价的难点。一体式非常规岩芯检测微毛细管孔隙:流体在自然压差下无法流动(泥岩)。
综合对比非常规岩芯油气储层与常规岩芯油气储层特征,可归纳以下几点差异: (1) 非常规岩芯油气储层致密,物性较差。非常规岩芯油气储层总体致密是其与常规岩芯油气储层的极大区别。松辽盆地让字井区斜坡带扶余油层泉四段砂岩储层,孔隙度为1%~19%,平均为10.7%;渗透率为0.001~10mD,平均为0.82mD。常规砂岩储层渗透率大于1mD,孔隙度达 10%~18%,孔隙类型为颗粒与填隙物溶蚀扩大孔、残余原生孔,压汞测试表明喉道直径为1~10μm,孔喉连通性较好,埋深较浅; (2) 非常规岩芯油气储层岩性多样,有效储层规模较小。中国非常规岩芯油气储层岩性复杂,既有砂岩、石灰岩,也有页岩、煤以及混积岩类等多种岩石类型。但致密油、致密气、页岩油、页岩气、煤层气等主要类型储层空气基质渗透率多小于1mD,孔隙度主体小于12%,属于致密储层范畴。 (3) 非常规岩芯油气储层孔隙微观结构复杂,孔喉多小于1μm。非常规岩芯油气砂岩储层与常规岩芯油气致密砂岩储层特征对比表明,非常规岩芯油气致密砂岩储层岩石组分中缺少抗压程度的石英矿物,并多处于中、晚成岩阶段,故以次生孔隙为主,喉道呈席状、弯曲片状,连通差;孔隙度为3%~10%,渗透率多小于1mD。
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。梯度磁场中流体质子T2小于T1,其差异主要受磁场梯度、回波间距和流体扩散率的控制。
非常规岩芯油气主要包括致密油(页岩油)、油砂油、致密气、页岩气、煤层气和天然气水合物等。非常规岩芯油气资源的有效开发改变了全球油气供给格局。非常规岩芯天然气已经成为全球天然气产量增长的主力,非常规岩芯油已经成为全球原油产量的重要组成2020 年全球非常规岩芯油产量 5.4×108t,约占原油总产量的 13%。其中,致密油与页岩油产量 3.8×108t,油砂油产量 1.6×108t。2020 年全球非常规岩芯天然气产量超过 1.1×1012m3,约占天然气总产量的 29%。其中,页岩气产量7700×108m3,致密气产量3020×108m3,煤层气产量50×108m3。针对非常规岩芯油气复杂地质特征,中国油气企业探索形成了系列特色理论技术,有效推动了致密气、煤层气和页岩气的勘探开发,成为中国天然气产量的重要组成,致密油与页岩油等勘探评价在多盆地取得重要发现,成为未来国内原油稳产增产的关键领域。2020 年,我国非常规岩芯天然气产量 732×108m3,约占天然气总产量的 38%。其中,致密气产量 465×108m3,页岩气产量 200×108m3,煤层气产量 67×108m3。当润湿流体填充多孔介质(如岩石)时,T1和T2都急剧减小,并且弛豫机制不同于固体或流体中的质子。高精度非常规岩芯孔径分布检测
达西进行了水通过饱和砂的实验研究,发现了渗流量Q与渗流长度L成反比。TD-NMR非常规岩芯弛豫机制
中国陆相页岩油与粉砂质致密油,源岩与储集层均属于细粒沉积岩。源岩以陆相半深湖-深湖相富有机质页岩以Ⅰ型和ⅡA 型干酪根为主,成熟度普遍偏低,Ro 一般为 0. 7% ~ 1. 3% ,处于生成偏轻的石油阶段,页岩有机质丰度较高( TOC 一般在2. 0% 以上,极高可达 40% ) ,是陆相页岩油与致密油重要的烃源岩类型。储集层多形成于三角洲前缘-三角洲-深湖-半深湖等细粒沉积环境,而有别于常规岩芯油气储集层形成的冲积扇-河流-三角洲平原等粗粒级沉积环境 。因此,开展中国陆相页岩油与粉砂质致密油源储细粒沉积岩沉积机理与分布模式研究,创新和建立沉积学研究的一个新分支—细粒沉积学,以页岩、粉砂岩等不同岩性细粒沉积物的物理与化学性质及其沉积作用、沉积过程等为研究内容,将为明确细粒致密储集层、富有机质页岩分布预测、有利沉积相带和富集区提供基础依据。TD-NMR非常规岩芯弛豫机制
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