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。常规岩芯储层孔隙度大于 10%;孔喉直径大于1μm 或空气渗透率大于1mD。非常规岩芯原理
非常规岩芯油气聚集过程中,呈现低速非达西渗流特征,存在启动压力梯度。以四川盆地侏罗系致密油为例,在运聚渗流实验的流速范围内,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,渗流曲线主要受岩心渗透率的影响,渗透率越低,启动压力梯度 越大,非达西现象越明显。运移过程中依次经历拟线性流、非线性流和滞流 3 个阶段。由于生烃增压产生的压力梯度由源向储呈现递减趋势,因此 3 个阶段的石油运移速度和含油饱和度都将逐级降低(图 6)。致密储层非达西渗流机制决定了油驱水阻力大、含油饱和度低的特点,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。磁共振非常规岩芯系统应用领域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。
升高温度和降低压力只能在一定程度上促进页岩气的解吸附过程,仍有大量的页岩气存留在页岩有机质表面.另外解吸附过程产生的游离气无法主动运移至井口,实际生产中常常采用注气驱替的方法来提高页岩气产量,CO2和N2在自然界中大量存在,获取成本低,安全稳定,是两种常用的驱替气体。采用CO2和N2以及两者混合物分别驱替CH4,并分析了注入速率对驱替效果的影响,结果表明驱替气体注入速率越高,驱替效果越好.分别对CO2和N2驱替CH4的效率进行了实验研究,结果表明虽然CO2开始驱替所需的初始浓度较高,但是在驱替过程中效率高于N2.并且,两种气体极终驱替量都在吸附甲烷气体的90%以上.利用分子动力学模拟也得到了相似结果,并揭示了CO2和 N2不同的驱替机制: CO2与壁面吸附力高于CH4,驱替过程中CO2会直接取代 CH4的吸附位置; N2虽然与壁面吸附力低于CH4,但是注入N2会导致局部压力降低,从而促进CH4解吸附.通过分子动力学模拟研究了碳纳米管中CO2驱替CH4的过程,发现驱替在CO2分子垂直于壁面时极容易进行,并认为碳纳米管存在一个合适管径使驱替效率极高。
常规岩芯油气主要发育在断陷盆地大型构造带、前陆冲断带大型构造、被动大陆边缘以及克拉通大型隆起等正向构造单元,二级构造单元控制油气分布。油气聚集于构造高点,平面上呈孤立的单体式分布;或聚集于岩性圈闭、地层圈闭中,平面上呈较大规模的集群式分布。常规岩芯油气勘探,关键是寻找有效聚油圈闭,重要工作是预探获取发现,评价确定圈闭边界。第一步,进行圈闭识别、圈闭和圈闭精细描述,落实有利钻探目标;第二步,选择极有利目标、很合适钻探位置进行预探,力求获得油气发现;第三步,开展评价钻探,落实油气水界面,确定含油气范围与储量规模。连通孔隙度:岩石中相互连通的孔隙体积Vc与岩石总体积Vb之比。
非常规岩芯油气突破了储层物性下限与传统圈闭找油理念,针对大面积展布的非常规岩芯储集体,关键在于大规模纳米级孔喉致密储层背景与油气生成、排聚过程的时空匹配。重点研究烃源岩和储集体评价条件、油气充注下限及有效性、运移和渗流机理、重要区评价指标等,油气运移为初次运移或短距离二次运移,生烃增压和毛细管压力差是油气运移和聚集的主要动力,通常遵循非达西渗流定律油气地质研究的目标是重要区、确定富集甜点区,关键是编制出“三图一表”,即成熟烃源岩厚度平面分布图、储层厚度平面分布图、储层顶面构造图和甜点区评价表。小角中子散射和超小角中子散射技术:不能精确表征页岩多尺度全孔径范围内的微观孔隙结构。磁共振非常规岩芯系统应用领域
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。非常规岩芯原理
非常规岩芯油气地质学研究的重要是“油气是否连续聚集”,评价的重点是烃源岩特性、岩性、物性、脆性、含油气性与应力各向异性“六特性”及匹配关系,明确“生油气能力、储油气能力、产油气能力”;勘探主要目的是寻找“甜点区”与油气连续或准连续分布边界,开发追求单井极高累积产量与极大采收率,寻找低成本开采技术与经济发展模式。常规岩芯油气地质学研究的重要是“圈闭是否成藏”,评价的重点是生、储、盖、圈、运、保“六要素”及极合适匹配关系,勘探主要目标是发现油气藏与储量规模,开发主要是追求高产稳产和极大采收率。非常规岩芯原理
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