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。毛细管孔隙:流体在外力作用下可自由流动(一般砂岩)。非常规岩芯产油和产气过程的实时模拟分析
致密油与页岩油均无明显圈闭界限,无自然工业产能,需要采用直井缝网压裂、水平井体积压裂、空气与CO2 等气驱、纳米驱油剂等方式进行开发,形成“人造渗透率”,持续获得产能,属典型“人造油气藏”。) 。通过整理国内外有关致密油与页岩油研究进展,笔者认为二者在地质、开发、工程等方面均存在明显差异,应定义为 2 种不同类型的非常规岩芯油气资源。 页岩油是指成熟或低熟烃源岩已生成并滞留在页岩地层中的石油聚集,页岩既是生油岩,又是储集岩,石油基本未运移( 图 1) ,属原地滞留油气资源,是未来非常规岩芯石油发展的潜在领域。高精度磁共振非常规岩芯应用研究与自由弛豫一样,物理性质如粘度和分子组成控制着扩散系数。同样,环境条件、温度和压力都会影响扩散。
非常规岩芯油气与常规岩芯油气既有明显区别,又有密切联系。非常规岩芯油气与常规岩芯油气的相同点是,在同一含油气系统中,两者具有相同的烃源系统、相同的初次运移动力、相似的油气组成等。基于成因和分布上的本质联系,常规—非常规岩芯油气表现为“有序聚集”,成因上关联、空间上共生,形成一套统一的油气聚集体系。遵循常规—非常规岩芯油气“有序聚集”规律,勘探开发过程中应将两类油气资源整体考虑、协同发展。 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。
常规岩芯油气资源主要分布在冲积扇、扇三角洲、河流以及正常三角洲等粗粒沉积体系中;非常规岩芯油气资源赋存在大型湖盆的细粒三角洲前缘、三角洲和湖相泥页岩等细粒沉积体系。中国中、新生代陆相含油气盆地中油气田分布规律表明,一个含油气盆地中极大的碎屑岩主力油田总是形成于盆地内极大的河流—三角洲 ( 或冲积扇—扇三角洲 ) 体系中。冲积扇由于其近源快速堆积,搬运和沉积的间歇性很大,沉积物以粗而分选差为其主要特点。河流发育在长期构造沉降、气候潮湿的地区。河道砂体平面上呈很长的条带状,多个成因单元垂向叠置或侧向连接成大面积连通的砂体。三角洲砂体往往发育在大型平缓的地台背景,多期分流河道垂向叠加,横向连片形成大型复合三角洲砂体。三角洲砂体与深湖相烃源岩呈指状交互,具有良好的成藏背景。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。
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。对于流体中的质子:当流体处于梯度磁场并采用CPMG测量过程时,T2小于T1。高精度磁共振非常规岩芯应用研究
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。非常规岩芯产油和产气过程的实时模拟分析
致密油与页岩油储集层包括常见的致密砂岩、致密灰岩、页岩,也包括陆相湖盆碎屑岩与湖相碳酸盐岩混合成因的混积岩类,岩石成分复杂; 不同矿物与有机质呈纹层状或分散状分布,成为页岩油或致密油有利的微观源储组合( 图 4) ,特别是致密油储集层以陆源碎屑与碳酸盐组分在空间上构成交替互层或夹层的混合( 冯进来等,2011) ,有机质与长石、黏土等陆源碎屑或白云石、方解石等碳酸盐矿物呈纹层状或分散状分布的特征,为致密混积岩油形成提供了有利源储条件。 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。非常规岩芯产油和产气过程的实时模拟分析
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