非常規巖芯油氣主要包括致密油（頁巖油）、油砂油、致密氣、頁巖氣、煤層氣和天然氣水合物等。非常規巖芯油氣資源的有效開發改變了全球油氣供給格局。非常規巖芯天然氣已經成為全球天然氣產量增長的主力，非常規巖芯油已經成為全球原油產量的重要組成2020 年全球非常規巖芯油產量 5.4×108t，約占原油總產量的 13%。其中，致密油與頁巖油產量 3.8×108t，油砂油產量 1.6×108t。2020 年全球非常規巖芯天然氣產量超過 1.1×1012m3，約占天然氣總產量的 29%。其中，頁巖氣產量7700×108m3，致密氣產量3020×108m3，煤層氣產量50×108m3。針對非常規巖芯油氣復雜地質特征，中國油氣企業探索形成了系列特色理論技術，有效推動了致密氣、煤層氣和頁巖氣的勘探開發，成為中國天然氣產量的重要組成，致密油與頁巖油等勘探評價在多盆地取得重要發現，成為未來國內原油穩產增產的關鍵領域。2020 年，我國非常規巖芯天然氣產量 732×108m3，約占天然氣總產量的 38%。其中，致密氣產量 465×108m3，頁巖氣產量 200×108m3，煤層氣產量 67×108m3。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。高精度核磁共振非常規巖芯分析儀
低熟頁巖油與中高熟頁巖油的差異： 中高熟頁巖油主要為已生成的石油烴類，賦存在頁巖的有機孔內或多類成因的微裂縫中。其形成不僅需要有機質富集并成熟轉化為石油烴的區域構造環境、水體環境、溫暖的氣候條件、適宜的水介質條件，還需要頁巖油賦存的孔隙等儲集空間條件。典型的中高熟頁巖油層系沉積模式，盆地中心深水缺氧環境中發育富有機質頁巖層，側向上隨著水深變淺漸變形成泥質粉砂巖、泥質碳酸鹽巖等致密層系，進而變成砂巖、碳酸鹽巖等常規儲集層。受不同地質時期構造、氣候、海平面等環境條件頻繁變化的影響，水體出現深淺變化，在陸架、斜坡等巖相過渡區縱向上發生不同巖體的頻繁交互，頁巖層系與其他層系緊密接觸或互層接觸特征發育。若環境條件變化持續時間較長，水體持續變深或變淺，就形成穩定厚度的富有機質頁巖層系，其他層系直接上覆或下伏于頁巖層系；若環境條件變化持續時間較短，水體深淺波動頻繁，在盆地斜坡區就形成單層厚度幾厘米甚至幾毫米的薄層砂巖／碳酸鹽巖層與頁巖層系夾層或混層，平面上具有大面積、不連續分布的特征。高精度非常規巖芯驅替過程的滲透率變化超毛細管孔隙：流體重力作用下可自由流動（大裂縫、溶洞、未膠結或膠結疏松的砂巖）。
非常規巖芯油氣突破了儲層物性下限與傳統圈閉找油理念，針對大面積展布的非常規巖芯儲集體，關鍵在于大規模納米級孔喉致密儲層背景與油氣生成、排聚過程的時空匹配。重點研究烴源巖和儲集體評價條件、油氣充注下限及有效性、運移和滲流機理、重要區評價指標等，油氣運移為初次運移或短距離二次運移，生烴增壓和毛細管壓力差是油氣運移和聚集的主要動力，通常遵循非達西滲流定律油氣地質研究的目標是重要區、確定富集甜點區，關鍵是編制出“三圖一表”，即成熟烴源巖厚度平面分布圖、儲層厚度平面分布圖、儲層頂面構造圖和甜點區評價表。
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。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。
基于致密油與頁巖油儲集層物性差、粒度細、非均質性強，油氣源儲一體或近源聚集等特殊地質特征，致密油/頁巖油在沉積環境與分布模式、儲集層特征與成因機理、油氣聚集規律、地質評價預測與地球物理響應等多方面遇到極大挑戰，成為制約中國致密油與頁巖油工業化發展的瓶頸。致密油與頁巖油儲集層均具有物性差，滲透率多小于1 mD，發育微-納米級孔喉系統，成巖作用與非均質性強等而區別于常規巖芯油氣儲集層。故致密砂巖、碳酸鹽巖與頁巖等致密儲集層成因機制與儲集能力研究成為致密油與頁巖油的重要問題。細粒頁巖、粉砂巖以及混積巖石學與微觀結構等儲集層基本特征成為儲集層儲集性能評價的基礎，精細表征微-納米孔喉微觀結構成為致密儲集層評價的難點。達西進行了水通過飽和砂的實驗研究，發現了滲流量Q與上下游水頭差和垂直于水流方向的截面積A成正比。一體式非常規巖芯分析系統
從原子的角度來看，當一個進動的質子系統將能量傳遞給周圍環境時，弛豫就發生了。高精度核磁共振非常規巖芯分析儀
升高溫度和降低壓力只能在一定程度上促進頁巖氣的解吸附過程，仍有大量的頁巖氣存留在頁巖有機質表面．另外解吸附過程產生的游離氣無法主動運移至井口，實際生產中常常采用注氣驅替的方法來提高頁巖氣產量，CO2和N2在自然界中大量存在，獲取成本低，安全穩定，是兩種常用的驅替氣體。采用CO2和N2以及兩者混合物分別驅替CH4，并分析了注入速率對驅替效果的影響，結果表明驅替氣體注入速率越高，驅替效果越好．分別對CO2和N2驅替CH4的效率進行了實驗研究，結果表明雖然CO2開始驅替所需的初始濃度較高，但是在驅替過程中效率高于N2．并且，兩種氣體極終驅替量都在吸附甲烷氣體的90%以上．利用分子動力學模擬也得到了相似結果，并揭示了CO2和 N2不同的驅替機制: CO2與壁面吸附力高于CH4，驅替過程中CO2會直接取代 CH4的吸附位置; N2雖然與壁面吸附力低于CH4，但是注入N2會導致局部壓力降低，從而促進CH4解吸附．通過分子動力學模擬研究了碳納米管中CO2驅替CH4的過程，發現驅替在CO2分子垂直于壁面時極容易進行，并認為碳納米管存在一個合適管徑使驅替效率極高．高精度核磁共振非常規巖芯分析儀
