Способ определения растворимости горных пород

 

СПОСОБ ОТРЕДЕЛЕНИЯ РАСТВбРИМОСТИ ГОРНЬК ПОРОД, включающий отбор кернов, изготовление из них калиброванных образцов, воздействие на образцы растворителем с поддержанием заданных температуры, давления и скорости циркуляции, отличающийсятем, что, с целью повышения точности определения растворимости за счет учета природного напряженно-деформированного состояния горных пород, образцам до воздействия на них растворителем придают напряженно-деформированное состояние, аналогичное состоянию породы на глубине отбора проб, а в процессе воздействия растворителем измеряют деформации образцов вовремени , и по их значениям рассчитывают коэффициент растворимости горной породы.

ОЮ (И) COOS GOBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.3(Я) Е 21 В 3 28 с : о

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н AS TOPCHOMV CBNQKTHlhCTBV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3520454/22-03 (22) 09.12.82 (46) 07.03.84. Бюл. 9 9 (72} В.С. Войтенко, А.Ф. Усинин, В.Д. Тур, A.Â. Конюхов и Ю.В. Семенов (71) Всесоюзный научно-исследовательский геологоразведочный нефтяной институт (53) 622.234.4 (088.8 ) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 825877, кл. Е 21 В 43/28, 1979.

2. Здановский А.Б. Галургия. М., "Химия", 1972, с. 60-78 (прототип) (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ PACTBO

PHMOCTH FOPHEX IIOPOQ, включающий отбор кернов, изготовление из них калиброванных образцов, воздействие нй образцы растворителем с поддержанием заданных температуры, давления и скорости циркуляции, о т л ич а ю шийся. тем, что, с целью повышения точности определения растворимости за счет учета природного напряженно-деформированного состояния горных пород, образцам до воздействия на них растворителем придают напряженно-деформированное состояние, аналогичное состоянию породы на глубине отбора проб, а в процессе воздействия растворителем измеряют деформации образцов во времени, и по их значениям рассчитывают коэффициент растворимости горной породы.

1078035

Изобретение относится к строительству и эксплуатации горных выработбк и может быть использовано для определения растворимости горных пород, необходимой при обосновании добычи полезных ископаемых методом выщелачивания, проектировании полез. ных нефтегазовых хранилищ, проводке скважин в солевых отложениях и других инженерных задач.

Известен способ определения раст-. воримости горных пород в натурных условиях, например способ рентгенопоглощающей способности пород при подземном выщелачивании полезных ископаемых, включающий нагнетание в скважину нейтрального раствора и растворителя определенной концентрации при заданных режимах их циркуляции 1).

Недостатками этого способа являются низкая представительность и детальность результатов (выбор оптимального растворителя, времени воздействия растворителем на породу его температуры и скорости циркуляции), а также высокие технологические затраты и продолжительность исследований.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ, определения растворимости горных пород, включающий отбор кернов, изготовление иэ них калибровочных образцов, воздействие на образцы растворителем с поддержанием заданных температуры, давления и скорости циркуляции (2 3.

Известный способ является кратковременным и позволяет получить оптимальные параметры температуры, давления и скорости циркуляции растворителя. Однако, применительно к .горным породам, он не дает достоверных результатов, так как не учитывает их напряженно-деформированного природного состояния.

Целью изобретения является повышение точности определения растворимости за счет учета природного напряженно-деформированного состояния горных пород.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения растворимости горных пород, включающему отбор кернов, изготовление из них калиброванных образцов, воздействие на образцы растворителем с поддержанием заданных температуры, давления и скорости циркуляции, образцам до воздейст.— вия на них растворителем придают напряженно-деформированное состояние, аналогичное состоянию породы на глубине отбора проб, в процессе воздействия растворителем измеряют деформации образцов во времени, и по их значениям рассчитывают коэффициент растворимости горной породы„

Способ осуществляют следующим образом.

В скважинах, пробуренных, например, в солевых отложениях; отбирают в виде керна или шлама пробы поро ды, из которых изготавливают калиброванные образцы. Каждому из образцов в условиях одноосного сжатия !

О придают напряженно-деформированное состояние, аналогичное состоянию породы на глубине отбора проб, и воздействуют на него различными по свойствам и концентрациям раст 5 ворителями с поддержанием в последних заданных температур, давления и циркуляции. При этом используется и эталонный растворитель, представляющий собой жидкость того же рода, 20 полностью насыщенную изучаемыми солями и добавками ° B процессе воздействия на образец растворителями замеряют его продольные деформации во времени. Затем по значениям де25 формаций образца рассчитывают коэффициент растворимости горной породы, например, из соотношения z с, 30 ,Р Е) ° 1р где К вЂ” коэффициент растворимости

Р породы;

Ер — значение продольной деформации образца в раствори35 теле за время опыта tp или эа время разрушения образцав растворителе, Š— значение продольной деhh формации образца, уста40 новленного в эталонный

:(нейтральный по отношению в исследуемой горной породе) растворитель, эа время опыта t..

45 Коэффициент растворимости является обобщенным параметром напряженного состояния, физико-химических свойств породы, растворителя и времени воздействия растворителя на породу. Поэтому наиболее приемлемый для исследуемой горной породы растворитель, его концентрация и время воздействия растворителя на породу назначается, исходя нз наибольшего ло величине коэффициента растворимости породы.

Проведенные лабораторные и натурные исследования показали, что предлагаемый способ позволяет повысить достоверность определения

60 растворимости горных пород и подобрать для них наиболее оптимальный растворгтель, его концентрацию и время растворения.

Пример. При бурении трестом

65 "Белнефтегаэраэведка" отложений ка1078035 менной соли в Лрипятской.впадине для скважин 2-С-Чернинская и 1-В-Дроздовская были выполнены лабораторные и натурные исследования раст воримости горных пород. В состав исследованной каменной соли входили следующие компоненты: NaCI 97,32, KCC 0,2, MgCIg, 0,08, СаБО 1/35 и нерастворимый остаток 1,0/4. Из отобранных в скважинах- кернов была изготовлена серия образцов с плотностью равной 2,17 гс/см . При испытаниях образцы каменной соли обрабатывались фильтром бурового раствора, насыщенного NaCI. Плотность фильтрата составляла 1,18 гс/см .

Все испытания проводились при

30 С.

Поскольку в известных способах . определения растворимости веществ результаты не.характеризуются коэффициентом растворимости, то для сравнительной оценки данных, полученных по известным и предлагаемой методикам, в качестве обобщенного нараметра была принята скорость растворения вещества. Скорость растворения вещества определялась по известной формуле

Р где G - вес растворившейся соли, F - площадь растворения, t — время растворения соли.

Вес растворившейся соли определяется по Формуле G = Ч т где Чс — объем растворившейся аоли7 г — удельный вес соли.

Условия испытания и полученные данные сведены в таблицу.

Так,.по лабораторным испытаниям, проведенные в соответствии с извест; ной методикой, скорость растворения

5 образцов при плотности фильтрата бурового раствора 1,18 rc/ñì3 составила 0,21 гс-см сутки (таблица).

Использование этих результатов, при бурении соленых отложе «ий привело к кавериообразованиям в стенках ,скважин. По данным проведенной ка- . вернометрии быяи рассчитаны фактические скорости растворения каменной соли, которые по различным скважинам, в среднем, составили 0,41 Гс/см4сут (таблица).

Сравнение результатов натурных и лабораторных исследований показывает неудовлетворительную оценку кинетики растворения породы, выполненную по известной методике.

С.целью получения достоверных ла бораторных данных по предлагаемому

10 способу были испытаны аналогичные образцы и буровой раствор. Испытания проводились в условиях одноосного сжатия. При этом уровень напряженности образцов соответствовал

i =.— ж-=0,5, 6

ФР где ЬФ вЂ” фактическое напряжение породы на глубине отбора керна, 2О 6 - временное сопротивление образцов при одноосном сжатии.

Результаты лабораторных испытаний предлагаемым способом показали

25 достаточную для практических целей сходимость со скоростью растворения, полученной в натурных условиях методом кавернометрии таблица)..

Для ликвидации осложнений в про 30 водке скважин при заданной, скорости растворения образцов 0,03 гс/см:сут предлагаемым . сйособом определен соответствующий ей буровой раствор с плотностью

35 Фильтрата 1,21 гс/см. Применение полученных,««айных при бурении солевых отложений позволило ликвидировать имевшиеся ранее осложнения, связанные с кавернообраэованием стволов

4е скважин.

ЙспользоваИие предлагаемого способа при добыче полезных ископаемых методом выщелачивания, возведении нефтегазовых подземных хранилищ, проводке скважин в солевых отложениях, интенсификации притоков нефти, газа в «риэабойной зоне продуктивного пласта и других инженерных задачах позволит существенно снизить материальные затраты и сроки произ5О водства буровык работ по строительству и эксплуатации горных выработок.

1078035

Йесто проведения йсследований

Вес растворившейся . соли, G,Ðñ

Отбор керна в интервале,м

Площадь растворения, F см

Осредненная скорость растворения по 5-ти образцам, у гс/см: сут

Скважина

2-С-Чернинская

0,42

369264

10 87920

950-960

Скважина

1-B-Дроздовская

680- б 90

680-690

То же

750-. 760

750-760

0,21

2,44 47

0,39

2,86 44

2,93 44

0,03

3,92

То же

Составитель Н. Руденко

Техред T.Ôàíòà Корректор Л. Пилипенко

Редактор Г. Волкова

Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 889/23

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Лабораторные испытания по.известной ме.— тодике

Лабораторные испытания предлагаемым способом. Время

1 растворения .соли, сут.

19 110685

25 115395

19 115486

25 120105

639288

1029982

102997

1450350

0,304

0,357

0,469

0,483