常規(guī)巖芯油氣多為遠(yuǎn)源浮力聚集,水動力效應(yīng)明顯,油氣水分布相對簡單。在常規(guī)巖芯油氣儲層中,微米級及其以上級別孔喉是主要的儲集空間,遵循達(dá)西滲流規(guī)律。烴源巖生烴增壓產(chǎn)生的異常高壓促使油氣發(fā)生初次運移,二次運移主要依靠流體勢推動,在圈閉中的油氣聚集主要依靠浮力。在浮力驅(qū)動油氣聚集的情況下,常規(guī)巖芯油氣區(qū)存在明確的油氣水邊界。 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制。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。時域磁共振非常規(guī)巖芯表面弛豫
非常規(guī)巖芯油氣地質(zhì)學(xué)就是一門研究非常規(guī)巖芯油氣類型、細(xì)粒沉積、微納米級孔隙儲層、油氣形成機理、分布特征、富集規(guī)律、產(chǎn)出機制、評價方法、重要技術(shù)、發(fā)展戰(zhàn)略與經(jīng)濟(jì)評價等為重點的新興油氣地質(zhì)學(xué)科,已成為石油與天然氣地質(zhì)學(xué)的一個重要分支。非常規(guī)巖芯油氣是以連續(xù)型或準(zhǔn)連續(xù)型油氣聚集的重要區(qū)和甜點區(qū)為研究對象,源儲配置是重要,學(xué)科基礎(chǔ)是連續(xù)型油氣聚集理論。常規(guī)石油地質(zhì)學(xué)研究對象是圈閉和油氣藏,重要是圈閉及其有效性,學(xué)科基礎(chǔ)是浮力 圈閉成藏理論。一體式非常規(guī)巖芯驅(qū)替過程的滲透率變化非常規(guī)巖芯的研究對于深入了解地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)有著至關(guān)重要的作用。
頁巖油是指已生成仍滯留于富有機質(zhì)泥頁巖地層微納米級儲集空間中的石油,富有機質(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,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。中國湖相富有機質(zhì)頁巖脆性礦物含量總體比較高,可達(dá)40%以上。
非常規(guī)巖芯油氣需建立技術(shù)與產(chǎn)量等“學(xué)習(xí)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(dá) 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(jì)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(jì)效益。選準(zhǔn)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。核磁共振技術(shù)在20世紀(jì)60年代引起石油工業(yè)的興趣,研究結(jié)果顯示核磁共振技術(shù)具有良好的滲透率相關(guān)性。
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制。科學(xué)家們正在對這些非常規(guī)巖芯進(jìn)行細(xì)致的分析和研究。低場時域核磁共振非常規(guī)巖芯孔徑分布檢測
低場核磁共振技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于儲層實驗評價研究的各個方面,如束縛流體與可動流體識別、油氣水識別。時域磁共振非常規(guī)巖芯表面弛豫
低熟頁巖油與中高熟頁巖油的差異 低熟頁巖油發(fā)育在富含油型有機質(zhì)的頁巖中,有機質(zhì)低熟或未熟,尚未大量轉(zhuǎn)化為液態(tài)烴。其形成需要相對穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境和水體環(huán)境、溫暖的氣候條件和適宜的水介質(zhì)條件。此類頁巖沉積期的區(qū)域構(gòu)造相對穩(wěn)定,沉積位置多為盆地頁巖沉積層系邊緣區(qū);沉積期的氣候溫暖,藻類及菌類繁盛或無脊椎動物繁盛,有機質(zhì)來源充足,為富有機質(zhì)頁巖的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ);沉積期水體較深,水動力較弱,易形成還原環(huán)境使有機質(zhì)不易被分解,利于有機質(zhì)保存。富有機質(zhì)頁巖形成后,受埋藏深度、低地溫梯度等影響,經(jīng)歷淺成巖作用或短暫成巖作用后經(jīng)歷抬升剝蝕,造成有機質(zhì)演化程度較低,未規(guī)模轉(zhuǎn)化為石油烴類,形成低熟頁巖油。時域磁共振非常規(guī)巖芯表面弛豫