非常规岩芯油气是指用传统技术无法获得自然工业产量、需用新技术改善储层渗透率或流体黏度等才能经济开采、连续或准连续型聚集的油气资源。非常规岩芯油 气有两个关键标志和两个关键参数,两个关键标志为:①油气大面积连续分布,圈闭界限不明显;②无自然工业稳定产量,达西渗流不明显。两个关键参数为:①孔隙度小于 10%;②孔喉直径小于 1μm 或空气渗透率小于 1mD。非常规岩芯油气主要特征表现为源储共生,在盆地中心、斜坡大面积分布,圈闭界限与水动力效应不明显(图 2),储量丰度低,主要采用水平井体积压裂技术、平台式钻井—“工厂化”生产、纳米技术提高采收率等方式开采。非常规岩芯油气主要类型有致密油、致密气、页岩油、页岩气、煤层气、重油沥青、天然气水合物等。通过确定不可还原水体积(BVI)和游离流体体积(MFFI)来区分可能产烃的区域和可能产水的区域。时域磁共振非常规岩芯技术介绍
非常规岩芯油气主要包括致密油(页岩油)、油砂油、致密气、页岩气、煤层气和天然气水合物等。非常规岩芯油气资源的有效开发改变了全球油气供给格局。非常规岩芯天然气已经成为全球天然气产量增长的主力,非常规岩芯油已经成为全球原油产量的重要组成2020 年全球非常规岩芯油产量 5.4×108t,约占原油总产量的 13%。其中,致密油与页岩油产量 3.8×108t,油砂油产量 1.6×108t。2020 年全球非常规岩芯天然气产量超过 1.1×1012m3,约占天然气总产量的 29%。其中,页岩气产量7700×108m3,致密气产量3020×108m3,煤层气产量50×108m3。针对非常规岩芯油气复杂地质特征,中国油气企业探索形成了系列特色理论技术,有效推动了致密气、煤层气和页岩气的勘探开发,成为中国天然气产量的重要组成,致密油与页岩油等勘探评价在多盆地取得重要发现,成为未来国内原油稳产增产的关键领域。2020 年,我国非常规岩芯天然气产量 732×108m3,约占天然气总产量的 38%。其中,致密气产量 465×108m3,页岩气产量 200×108m3,煤层气产量 67×108m3。时域磁共振非常规岩芯技术介绍通过先进的技术手段,我们能获取到更多关于非常规岩芯的信息。
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。
聚合物驱油 为验证聚合物的粘弹性对驱油效率的影响,各国学者进行了一系列的实验.实验均发现,聚合物溶液的粘弹性越强,驱油效果越好.高粘弹性聚合物驱的采油率甚至是常规聚合物驱采油率的两倍.一些数值模拟研究结果也得出相似的结论,即聚合物溶液的粘弹性是影响微观驱替效率的重要因素.用UCM ( upper-convected Maxwell) 方程描述流体的粘弹性,使用有限体积法研究了粘弹性聚合物溶液流经变截面孔道时的性质.模拟结果表明,流体的弹性越大,流速越大,越有利于驱替出角落处的残余油.毛细管孔隙:流体在外力作用下可自由流动(一般砂岩)。
又有密切联系。非常规岩芯油气与常规岩芯油气的相同点是,在同一含油气系统中,两者具有相同的烃源系统、相同的初次运移动力、相似的油气组成等。基于成因和分布上的本质联系,常规—非常规岩芯油气表现为“有序聚集”,成因上关联、空间上共生,形成一套统一的油气聚集体系。遵循常规—非常规岩芯油气“有序聚集”规律,勘探开发过程中应将两类油气资源整体考虑、协同发展。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。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。高精度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,如孔隙结构、润湿性、气水相互作用。时域磁共振非常规岩芯技术介绍
纳米流体驱油 纳米流体是指以一定的方式和比例在基液中加入纳米颗粒( 尺寸一般为1~100 nm)制备成的均匀、稳定的流体.纳米颗粒尺寸小、比表面积大,加入不同的纳米颗粒可以制得不同纳米流体,具有不同的特殊性质.利用这些特殊性质提高采收率近些年成为研究的热点,其中涉及的微纳米力学问题是解释纳米流体提高采收率机理的关键问题. 纳米流体驱油中影响采油效率的因素有很多,如油滴的尺寸,纳米颗粒的浓度、尺寸、所带电荷、表面润湿性等.为研究这些因素的影响,学者们展开了一系列的理论、实验、模拟工作. 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。时域磁共振非常规岩芯技术介绍
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