时域核磁共振非常规岩芯驱替过程的渗透率变化

海相页岩油与陆相页岩形成与分布特征： 海相页岩油形成与分布特征：①海相富有机质页岩形成于全球主要海侵期。显生宙以来，受其他天体引力作用、气候变化、冰川消融，板块构造运动、海底洋中脊扩张等影响，全球海平面发生周期性变化，在晚寒武世—早奥陶世、中—晚志留世、早石炭世、中—晚白垩世４次海平面较高的海侵期，对应着细粒沉积旋回，海水倒灌入裂谷坳陷、淹没古老克拉通，在古陆上形成古海道和峡谷沉积。②页岩分布在稳定克拉通边缘、前陆等盆地内的细粒沉积中心及其周缘斜坡区，具备稳定宽缓的构造背景，有利于富有机质页岩大范围分布，且页岩层系上下往往分布区域性致密顶底板，容易形成地层超压。③富有机质层段呈大面积稳定分布，有机质普遍以中高成熟度为主，Ｒｏ 普遍大于1.0％，有机质类型以Ⅱ型干酪根为主，其次为Ⅰ型干酪根。页岩层段黏土矿物含量较低，富有机质段与致密层间互，有机质纳米孔隙发育，烃类流体黏度低，普遍具有超压和高GOR，单层厚度较大且分布稳定。碳氢化合物，如天然气、轻质油、中粘度油和重油，也有非常不同的核磁共振特征。时域核磁共振非常规岩芯驱替过程的渗透率变化

常规岩芯油气是指用传统技术可以获得自然工业产量、可以直接进行经济开采的油气资源。常规岩芯油气分布受明确的圈闭界限控制，有自然工业稳定产量，浮力作用明显。常规岩芯油气储层孔隙度大于 10%，孔喉直径大于 1μm 或空气渗透率大于 1mD。常规岩芯油气按圈闭类型，可以分为构造、岩性、地层等油气藏类型。 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。低场时域核磁共振非常规岩芯自由弛豫毛细管孔隙：流体在外力作用下可自由流动（一般砂岩）。

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．

页岩气开采是指贮存在微纳米孔隙和颗粒间的页岩气在人为驱动下运移至宏观裂缝，极终汇集到井筒的过程 页岩气具有多种贮存方式: ①吸附在有机质(干酪根) 孔隙表面; ②游离于孔隙和裂缝中; ③溶解于沥青和干酪根中．其中吸附是主要贮存方式，吸附气可以占到页岩气总量 20% ～ 85%．吸附量的大小与有机碳含量成正比，此外还受储层的压力、温度和比表面积等因素的影响，关系十分复杂．吸附机理的准确认识对页岩气解吸以及产量预测起到至关重要的作用．流动孔隙度：流体能在其内自由流动的孔隙体积Vff与岩石总体积Vb之比。

聚合物驱油： 除聚合物( polymer) 外，表面活性剂( surfactant)以及碱剂( alkali) 也是化学驱方法中常用的驱替剂，在注水时加入三者复合体系的驱油方法称为三元复合驱( ASP flooding) ．将三者联合起来使用，具有协同增强的效应，是一种较新的技术方法．表面活性剂能够大幅度降低油-水间的界面张力，提高毛细管数．碱剂在注入地层后，能与原油中的有机酸发生化学反应，生成表面活性剂石油酸皂．石油酸皂能与注入的表面活性剂产生协同作用，进一步降低界面张力．同时，碱剂还能够降低聚合物和表面活性剂的吸附损失．除此以外，乳化、带油、泡沫滞留、改变岩石润湿性等也是三元复合驱提高原油采油率的机理．渗透率的核磁共振估计是基于理论模型，表明渗透率随孔隙度和孔径的增加而增加。小核磁共振非常规岩芯弛豫机制

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。时域核磁共振非常规岩芯驱替过程的渗透率变化

非常规岩芯油气资源储量丰富，开发前景广阔，其开采过程涉及一系列微纳米力学问题．聚合物、纳米流体驱油技术能够提高石油采收率，它们的微观驱替机理引起了人们的关注．页岩气以吸附和游离态贮存于页岩微纳米孔隙中，在注入气的驱替下，可以流入宏观裂缝． 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。时域核磁共振非常规岩芯驱替过程的渗透率变化

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