致密油與頁巖油均無明顯圈閉界限,無自然工業(yè)產(chǎn)能,需要采用直井縫網(wǎng)壓裂、水平井體積壓裂、空氣與CO2 等氣驅(qū)、納米驅(qū)油劑等方式進(jìn)行開發(fā),形成“人造滲透率”,持續(xù)獲得產(chǎn)能,屬典型“人造油氣藏”。) 。通過整理國內(nèi)外有關(guān)致密油與頁巖油研究進(jìn)展,筆者認(rèn)為二者在地質(zhì)、開發(fā)、工程等方面均存在明顯差異,應(yīng)定義為 2 種不同類型的非常規(guī)巖芯油氣資源。 致密油是指儲集在覆壓基質(zhì)滲 透率小于或等于 0. 1×10 -3μm2( 空氣滲透率小于 1× 10 -3μm2) 的致密砂巖、致密碳酸鹽巖等儲集層中的 石油。單井一般無自然產(chǎn)能或自然產(chǎn)能低于工業(yè) 油流下限,但在一定經(jīng)濟(jì)條件和技術(shù)措施下可獲得工業(yè)石油產(chǎn)量。如酸化壓裂、多級壓裂、水平井、多分支井等措施,這是目前全球非常規(guī)巖芯石油發(fā)展的亮點(diǎn)領(lǐng)域,毛細(xì)管孔隙:流體在外力作用下可自由流動(一般砂巖)。低場核磁共振非常規(guī)巖芯弛豫分析
致密油與頁巖油儲集層包括常見的致密砂巖、致密灰?guī)r、頁巖,也包括陸相湖盆碎屑巖與湖相碳酸鹽巖混合成因的混積巖類,巖石成分復(fù)雜; 不同礦物與有機(jī)質(zhì)呈紋層狀或分散狀分布,成為頁巖油或致密油有利的微觀源儲組合( 圖 4) ,特別是致密油儲集層以陸源碎屑與碳酸鹽組分在空間上構(gòu)成交替互層或夾層的混合( 馮進(jìn)來等,2011) ,有機(jī)質(zhì)與長石、黏土等陸源碎屑或白云石、方解石等碳酸鹽礦物呈紋層狀或分散狀分布的特征,為致密混積巖油形成提供了有利源儲條件。 非常規(guī)巖芯儲層呈現(xiàn)低速非達(dá)西滲流特征,存在啟動壓力梯度;滲流曲線由平緩過渡的兩段組成,較低滲流速度下的上凹型非線性滲流曲線和較高流速下的擬線性滲流曲線,滲流曲線主要受巖芯滲透率的影響,滲透率越低,啟動壓力梯度越大,非達(dá)西現(xiàn)象越明顯。需要人工壓裂注氣液,增加驅(qū)替力,形成有效開采的流動機(jī)制。時域核磁共振非常規(guī)巖芯弛豫信號滲透率越低啟動壓力梯度越大,非達(dá)西現(xiàn)象越明顯。需要人工壓裂注氣液增加驅(qū)替力形成有效開采的流動機(jī)制。
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(yīng)力,還會在聚合物長鏈分子的作用下產(chǎn)生法向應(yīng)力.由于法向應(yīng)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(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),使用水、甘油、粘彈性HPAM 溶液分別作為驅(qū)替劑進(jìn)行驅(qū)油試驗(yàn)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(yùn)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(yùn)動,從而能夠拉拽盲端中的殘余油,實(shí)驗(yàn)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.
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(fù)雜地質(zhì)特征,*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*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(guān)鍵領(lǐng)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。非常規(guī)巖芯揭示地下奧秘,為油氣勘探開發(fā)提供重要線索。
頁巖油是指已生成仍滯留于富有機(jī)質(zhì)泥頁巖地層微納米級儲集空間中的石油,富有機(jī)質(zhì)泥頁巖既是生油巖,又是儲集巖,具有6大地質(zhì)特征: 發(fā)育微納米級孔與裂縫系統(tǒng)。頁巖油儲集層中常常發(fā)育納米級孔喉系統(tǒng),一般孔徑大小為50~300nm 的孔隙構(gòu)成主要的儲集空間,局部發(fā)育微米級孔隙?紫额愋桶ig孔、粒內(nèi)孔、有機(jī)質(zhì)孔、晶間孔等。其次,微裂縫在頁巖油儲集層中也非常發(fā)育,類型多樣,以未充填的水平層理縫為主,次為干縮縫,近斷裂帶處發(fā)育有直立或斜交的構(gòu)造縫。與頁巖氣儲集層相比,頁巖油儲集層熱演化程度較低、埋深較淺,儲集空間較大。部分泥頁巖中黏土礦物呈片狀結(jié)構(gòu)、有機(jī)質(zhì)紋層結(jié)構(gòu)等多種微觀結(jié)構(gòu)類型,頁巖油多賦存于礦物微觀結(jié)構(gòu)或與其平行的微裂縫。 儲集層脆性指數(shù)較高,宜于壓裂改造。脆性礦物含量是影響頁巖微裂縫發(fā)育程度、含油性、壓裂改造方式的重要因素。頁巖中高嶺石、蒙脫石、水云母等黏土礦物含量越低,石英、長石、方解石等脆性礦物含量越高,巖石脆性越強(qiáng),在外力作用下越易形成天然裂縫和誘導(dǎo)裂縫,利于頁巖油開采。*湖相富有機(jī)質(zhì)頁巖脆性礦物含量總體比較高,可達(dá)40%以上。超毛細(xì)管孔隙:流體重力作用下可自由流動(大裂縫、溶洞、未膠結(jié)或膠結(jié)疏松的砂巖)。核磁共振非常規(guī)巖芯系統(tǒng)介紹
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。低場核磁共振非常規(guī)巖芯弛豫分析
常規(guī)巖芯油氣資源主要分布在沖積扇、扇三角洲、河流以及正常三角洲等粗粒沉積體系中;非常規(guī)巖芯油氣資源賦存在大型湖盆的細(xì)粒三角洲前緣、三角洲和湖相泥頁巖等細(xì)粒沉積體系。*中、新生代陸相含油氣盆地中油氣田分布規(guī)律表明,一個含油氣盆地中極大的碎屑巖主力油田總是形成于盆地內(nèi)極大的河流一三角洲 ( 或沖積扇一扇三角洲 ) 體系中。沖積扇由于其近源快速堆積,搬運(yùn)和沉積的間歇性很大,沉積物以粗而分選差為其主要特點(diǎn)。河流發(fā)育在長期構(gòu)造沉降、氣候潮濕的地區(qū)。河道砂體平面上呈很長的條帶狀,多個成因單元垂向疊置或側(cè)向連接成大面積連通的砂體。三角洲砂體往往發(fā)育在大型平緩的地臺背景,多期分流河道垂向疊加,橫向連片形成大型復(fù)合三角洲砂體。三角洲砂體與深湖相烴源巖呈指狀交互,具有良好的成藏背景。低場核磁共振非常規(guī)巖芯弛豫分析