石油勘探開發從常規巖芯油氣延伸到非常規巖芯油氣領域,非常規巖芯油氣地質研究日益受到重視。20 世紀 90 年代以來,中國出現深盆氣、根源氣 、深盆油 、向斜油 、非穩態成藏、致密油、致密氣 、頁巖氣、頁巖油、源巖油氣等概念。油氣地質基礎研究呈現出由常規巖芯油氣向非常規巖芯油氣發展的新趨向,非常規巖芯油氣地質學是非常規巖芯油氣資源勘探開發實踐的產物,是石油與天然氣地質學的一個重要分支學科,也是推動非常規巖芯油氣工業實現跨越式發展的理論基礎。 非常規巖芯儲層呈現低速非達西滲流特征,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,非達西現象越明顯。需要人工壓裂注氣液,增加驅替力,形成有效開采的流動機制。綜合對比非常規巖芯油氣儲層與常規巖芯油氣儲層特征。一站式磁共振非常規巖芯檢測
致密油成為全球非常規巖芯石油勘探開發的亮點領域,通過解剖國內外致密油實例,可歸納出以下地質特征: 發育微 納米 級 孔 喉 系 統。孔 喉 半 徑 小,主 體 直 徑 40 ~ 900 nm,孔隙結構復雜,喉道小,致密砂巖油儲集層 泥質含量高,水敏、酸敏、速敏嚴重,因而開采過程 易受傷害,損失產量可達 30% ~ 50% 。 致密油 層非均質性嚴重。由于沉積環境不穩定,致密砂層 厚度和層間滲透率變化大,有的砂巖泥質含量高, 地層水電阻率低,油水層評價困難較大。由于孔喉 結構復雜,吼道小,毛細管壓力高,原始含水飽和度 較高( 一般 30% ~ 40% ,個別達 60% ) ,原油密度多 小于 0. 825 g /cm3。 發育天然裂縫系統。巖石 堅硬致密,但存在不同程度裂縫,一般受區域性地 應力控制,具有一定方向性,對油田開發效果影響 較大,裂縫既是油氣聚集的通道,也是注水竄流的條件,且人工裂縫多與天然裂縫方向一致。小核磁共振非常規巖芯高性能驅替系統T2用CPMG序列測定孔隙流體的橫向弛豫時間。
隨著世界油氣工業勘探開發領域從常規巖芯油氣向非常規巖芯油氣延伸,非常規巖芯油氣的勘探和研究日益受到重視。非常規巖芯油氣與常規巖芯油氣在基本概念、學科體系、地質研究、勘探方法、“甜點區”評價、技術攻關、開發方式與開采模式等 8 個方面有本質區別。非常規巖芯油氣與常規巖芯油氣地質學的理論基礎,分別是連續型油氣聚集理論和浮力圈閉成藏理論。非常規巖芯油氣有兩個關鍵標志:一是油氣大面積連續分布,圈閉界限不明顯,二是無自然工業穩定產量,達西滲流不明顯;兩個關鍵參數為:一是孔隙度小于 10%,二是孔喉直徑小于 1μm 或空氣滲透率小于 1mD。
常規巖芯油氣是以圈閉和油氣藏為研究對象,圈閉是重要,學科基礎是浮力圈閉成藏理論。傳統石油地質研究強調從烴源巖到圈閉的油氣運移,尋找有效聚油圈閉是油氣勘探的重要。圈閉是油氣聚集的基本單元,生、儲、蓋、圈、運、保六要素是評價圈閉有效性的關鍵,即油氣生成、運移、聚集和保存等多種地質條件的時空配置,是常規巖芯油氣勘探實踐的重要內容。按照圈閉定型時間與大規模油氣排聚時間的匹配關系,可分為早圈閉型、同步圈閉型和晚圈閉型3種類型。只有那些在油氣區域性運移以前或同時形成的圈閉,即早圈閉型與同步圈閉型對油氣的聚集才有效。油氣地質研究的目標是有利圈閉、確定有效聚油氣圈閉,關鍵是編制出“兩圖一表”,即圈閉頂面構造圖、油氣藏剖面圖和圈閉要素表。有效(含烴)孔隙度:巖石中含烴類體積Ve與巖石總體積Vb之比。
中國陸相頁巖油與粉砂質致密油,源巖與儲集層均屬于細粒沉積巖。源巖以陸相半深湖-深湖相富有機質頁巖以Ⅰ型和ⅡA 型干酪根為主,成熟度普遍偏低,Ro 一般為 0. 7% ~ 1. 3% ,處于生成偏輕的石油階段,頁巖有機質豐度較高( TOC 一般在2. 0% 以上,極高可達 40% ) ,是陸相頁巖油與致密油重要的烴源巖類型。儲集層多形成于三角洲前緣-三角洲-深湖-半深湖等細粒沉積環境,而有別于常規巖芯油氣儲集層形成的沖積扇-河流-三角洲平原等粗粒級沉積環境 。因此,開展中國陸相頁巖油與粉砂質致密油源儲細粒沉積巖沉積機理與分布模式研究,創新和建立沉積學研究的一個新分支—細粒沉積學,以頁巖、粉砂巖等不同巖性細粒沉積物的物理與化學性質及其沉積作用、沉積過程等為研究內容,將為明確細粒致密儲集層、富有機質頁巖分布預測、有利沉積相帶和富集區提供基礎依據。天然氣表現出很長的T1時間,但很短的T2時間和單指數型弛豫衰減。一站式磁共振非常規巖芯檢測
當潤濕流體填充多孔介質(如巖石)時,T1和T2都急劇減小,并且弛豫機制不同于固體或流體中的質子。一站式磁共振非常規巖芯檢測
綜合對比非常規巖芯油氣儲層與常規巖芯油氣儲層特征,可歸納以下幾點差異: (1) 非常規巖芯油氣儲層致密,物性較差。非常規巖芯油氣儲層總體致密是其與常規巖芯油氣儲層的極大區別。松遼盆地讓字井區斜坡帶扶余油層泉四段砂巖儲層,孔隙度為1%~19%,平均為10.7%;滲透率為0.001~10mD,平均為0.82mD。常規砂巖儲層滲透率大于1mD,孔隙度達 10%~18%,孔隙類型為顆粒與填隙物溶蝕擴大孔、殘余原生孔,壓汞測試表明喉道直徑為1~10μm,孔喉連通性較好,埋深較淺; (2) 非常規巖芯油氣儲層巖性多樣,有效儲層規模較小。中國非常規巖芯油氣儲層巖性復雜,既有砂巖、石灰巖,也有頁巖、煤以及混積巖類等多種巖石類型。但致密油、致密氣、頁巖油、頁巖氣、煤層氣等主要類型儲層空氣基質滲透率多小于1mD,孔隙度主體小于12%,屬于致密儲層范疇。 (3) 非常規巖芯油氣儲層孔隙微觀結構復雜,孔喉多小于1μm。非常規巖芯油氣砂巖儲層與常規巖芯油氣致密砂巖儲層特征對比表明,非常規巖芯油氣致密砂巖儲層巖石組分中缺少抗壓程度的石英礦物,并多處于中、晚成巖階段,故以次生孔隙為主,喉道呈席狀、彎曲片狀,連通差;孔隙度為3%~10%,滲透率多小于1mD。一站式磁共振非常規巖芯檢測