Способ определения эффективной проницаемости пористых коллекторов нефти и газа

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПОРИСТЫХ КОЛЛЕКТОРОВ НЕФТИ И ГАЗА путем принудитель ной фильтрации флюида через образец заданной геометрической формы, насьщенный дистиллированной водой, и измерения характеристик процесса фильтрации, отличающийся тем, что, с целью ускорения и упрощения определения, дополнительно коэффициент открытой поизмеряют Kj,,B качестве флюида исристости пользуют раствор электролита, фильтрацию осуществляют электроосмотически при приложении к торцам образца, контактирующим соответственно с раствором электролита и дистиллированной водой, постоянного напряжения, регистрируют величину электрического тока до его стабилизации, а величину k расэффективной проницаемости считывают по формуле 5t-K К Флл ТЗ 5 С -площадь поперечного сечегде ния образца, (Л -длина образца, м; Кп - коэффициент открытой пористости , %; гх - вязкость. Па .-с; Т - время исследования образца, с; 3 - сила тока, А. Од 00 ю

ÄÄSUÄÄ 1163210 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК .

4(51) 0 N 15 08 %

Ю ь

1,. 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 где

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA (21) 3601863/24-25 (22) 08. 06. 83 (46) 23.06.85. Бюл. N - 23 (72) В.Е.Тавризов, К.М.Обморышев и -Э.А;Манвелов (71) Всесоюзный научно-исследователь-. ский геологоразведочный нефтяной институт (53) 539.217 (088.8) (56) 1.Калинко M,К. Методика исследования коллекторских свойств кернов.

М., Гостоптехиздат, 19&3, с..65-95.

2. Там же, с. 95-147 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОИ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПОРИСТЫХ КОЛЛЕКТОРОВ НЕФТИ И ГАЗА путем принудительной фильтрации флюида через образец заданной геометрической формы, насыщенный дистиллированной водой, и измерения характеристик процесса фильтрации, отличающийся тем, что, с целью ускорения и упрощения определения, дополнительно измеряют коэффициент открытой пористости К„,в качестве флюида используют раствор электролита, фильтрацию осуществляют электроосмотически при приложении к торцам образца, контактирующим соответственно с раствором электролита и дистиллированной водой, постоянного напряжения, регистрируют величину электрического тока до его стабилизации, а величину эффективной проницаемости К рассчитывают по формуле

Se- К„Ъ

К Г1 ФМ2

Тз

S — площадь поперечного сечения образца, м ; — длина образца, м;

К„ — коэффициент открытой пористости, 7; — вязкость, Па .- с; т — время исследования образца, сэ

3 — сила тока А

1163210

Изобретение относится к области исследования физических свойств горных пород, в частности к определению фильтрационных свойств пористых коллекторов нефти и газа, и может быть использовано при разработке нефтегазовых месторождений.

Известен способ определения эффективной проницаемости (1 ).

Однако этот способ достаточно трудоемок и базируется на использовании сложного лабораторного прибора.

Наиболее близким к изобретению является способ определения эффективной проницаемости пористых коллекто ров нефти и газа путем принудительной фильтрации флюида через образец заданной геометрической формы, насыщенный дистиллированной водой, и измерения характеристик процесса фильтрации (23., Коэффициент эффективной проницаемости образца вычисляется по формуле

100 1, Й.Р

k Р5 fD Фм где Ц вЂ” расход, газа (или жидкости), мэ ) — вязкость, Па с; — длина образца, м;

Р— барометрическое давление, Па; йР— разность давлений на концах образца, Па;

Б — площадь образца, м .

Недостатками этого способа являются длительность и сложность определения.

Цель изобретения — ускорение и упрощение определения.

Укаэанная цель достигается тем, что при способе определения эффективной проницаемости пористых коллекторов нефти и газа путем принудительной фильтрации флюида через образец заданной геометрической формы, насыщенный дистиллированной водой, и измерения характеристик процесса фильтрации, дополнительно измеряют коэффициент открытой пористости Кп, в качестве флюида используют раствор электролита, фильтрацию осуществляют электроосмотически при приложении к торцам образца, контактирующим соответственно с раствором электролита и дистилпированной водой, постоянного напряжения, регистрируют величину электрического тока до его стабилизации, а величину эффективной проницаемости К рассчитывают по формуле фм

3 .2

К- 10 фм д Р.Б где К вЂ” коэффициент проницаемости, характеризующий пористую

30 среду; — объемный расход жидкости в единицу времени, мэ/с; — длина образца, м; — вязкость, Па - с; йР - перепад гидравлического давления на концах образца, Па;

5 — площадь поперечного сечения образца, м, Подставляя значение

БР К„ а= тп 1 где К„- коэффициент открытой пористости,% °

Т вЂ” время исследования образца, с, в уравнении фильтрации Дарси, получ; ем

50

Из анализа уравнения фильтрации

Дарси становится очевидным линейный характер зависимости Q от ЬР при постоянстве параметров, характеризующих пористо-капиллярную среду и фильтрующуюся жидкость.

Уравнение Гельмгольца-Смолуховского для электроосмоса в пористогде 2 — площадь поперечного сечения образца, м : — длина образца, м;

К„ — коэффициент открытой пористости, ; — вязкость, Па e

Т вЂ” время исследования образ t5 ца, с;

3 — сила тока, А.

Вычисление коэффициента эффективной проницаемости, исходя из предлагаемого способа, основывается на аналогии уравнения фильтрации Дарси с

20 уравнением Гельмгольца-Смолуховского для электроосмоса.

Уравнение фильтрации Дарси для пористо-капиллярных сред записыва25

1163210

4Т 1 4

Е

5ЕК„«

10Р фм капиллярных средах записывается в виде где — электрический потенциал; — вязкость, Па ° с; — удельная электропровод1 ность жидкости, см м

Й вЂ” объемный расход жидкости в единицу времени, м /с;

E — диэлектрическая постоянная;

3 — сила тока, А.

Из анализа уравнения ГельмгольцаСмолуховского следует, что движение ионов диффузионного слоя под действием электрического поля увлекает всю массу жидкости, которая заполняет капилляры и поры, со скоростью Я в направлении поля. При этом очевидна линейность зависимости Q от 3 при постоянстве параметров, характе-. ризующих пористо-капиллярную среду и фильтрующуюся жидкость.

Таким образом, применяя метод аналогии, уравнение фильтрации Дарси можно выразить через объемный расход жидкости и перепад давления, т.е.

Я=Е(дР),. а уравнение Гельмгольца-Смолуховского, имеющее линейный характер зависимости Q от 3 — через объемный

) расход жидкости и величину силы тока, т.е. G.=k(3 ).

Линейность зависимости объемного расхода жидкости Я от перепада гидравлического давления ь Р в уравнении фильтрации Дарси и линейность зависимости объемного расхода жидкости Q от величины силы тока 3 ° в уравнении Гельмгольца-Смолуховского для электроосмоса являются необходимым и достаточным условием для получения адекватного уравнения фильтрации, но записанного в параметрах электроосмотического переноса ионов хлора. Тогда, приведя в соответствие гидравлическое давление и плотность тока подстановкой в уравнение фильтрации Дарси вместо Р плотности тока д"= — — }, э(А коэффициент эффективной проницаемости по предлагаемому способу вычисляется из уравнения

На чертеже показана схема осуществления предлагаемого способа.

На схеме обозначены образец 1 горной породы, самоуплотняющаяся манжета 2, стеклянные сосуды 3 и

4, электроды 5, источник 6 постоянного напряжения и амперметр 7.

Пример. Образцу пористой породы.-коллектора придают форму цилиндра длиной 3-5 см и диаметром

2,8-3,0 см в соответствии с,требованиями на стандартность размеров образцов, подготовленных для исследования.

Затем экстрагируют содержащиеся в нем соли и углеводороды. Экстракция от остаточных солей считается удовлетворительной, если в пробах экстракта отсутствуют ионы хлора при реакции с азотно-кислым серебром, которое является индикатором на ионы хлора. Далее образец породы высушивают до постоянной массы s сушильном шкафу при =103-105 С, после чего для охлаждения помещают в эксикатор (для предотвращения адсорбции образцом влаги из воздуха) и взвешивают.

Затем образец насыщают под вакуумом дистиллированной водой и определяют массу насыщенного образца, после чего определяют коэффициент открытой пористости весовым способом.

После этого образец помещают в резиновую самоуплотняющуюся манжету, для чего образец извлекают из.эксикатора, где он хранится после насыщения дистиллированной водой и взвешивания, и предварительно обтирают

его фильтровальной бумагой, так как пленка воды на поверхности образца создает дополнительную (поверхностную проводимость), что изменяет величину измеряемого тока.

Затем приготавливают электроды, предварительно обезжирив их спиртом и промыв дистиллированной водой, для уменьшения зависимости сопротивления Я от плотности тока д" э электроды перед каждой серией измерений опускают в водный раствор

0,5 н. химически чистого хлористого натрия и пропускают через них ток частотой 50 Гц при напряжении до 60 В для уменьшения пассивирования их поверхности.

Приготовленный 0 5 н. раствор химически чистого хлористого натрия

1163210 затем используется при проведении измерений.

Далее концы резиновой самоуплотняющейся манжеты соединяют со стеклянными сосудами и собранную устанонку размещают в горизонтальной плоскости, контролируя горизонталь" ность уровнем. В один, сосуд наливают дистиллированную воду и вводят электрод, приблизив его к торцовой части образца, а в другой сосуд наливают 0,5 н. раствор хлористого натрия и вводят другой электрод, также приблизив его к торцовой части образца. При заполнении сосудов дистиллированной водой и раствором хлористого натрия уровни их в сосудах устанавливаются на одной высоте с целью исключения влияния гидростатического давления. В качестве электродов используют медные диски с диаметром, равным диаметру образца. После установки электродов подключают источник постоянного напряжения (например О 8,„=150 8

3BLInp =10 А) к электродам таким образом, что положительный электрод оказывается в сосуде с дистиллированной водой, а отрицательный,- в сосуде с водным раствором хлористого натрия. При наложении постоянного электрического поля производят ис" следование процесса переноса ионов хлора через образец. В ходе исследования по показаниям амперметра наблюдают за изменением во времени силы тока, протекающего через образец и электроды, относительно начальной силы тока. Исследование счи-. тается оконченным, если наблюдается стабилизация силы тока во времени

10 и отмечается при реакции с азотнокислым серебром наличие ионов хлора в сосуде 3.

Предлагаемый способ имеет следую15 щие преимущества: массовость определений (5-10 образцов одновременно), отсутствие необходимости в удалении свободной воды, что дает существенное сокращение времени и затрат труда

20 на проведение определений при повышении достоверности их, простота схемы используемого оборудования, значительное снижение суммарного времени на определение коэффициента

2 эффективной проницаемости одного образца. При этом регистрация параметров по предлагаемому способу не вызывает затруднений и не требует выполнения таких трудоемких операций, 3О как предварительная .наладка оборудования и градуировка контрольно-измерительных приборов.

1163210

Составитель Е.Карманова

Редактор И.Николайчук Текред О.Неце

Корректор M.Ñàìáoðñêàÿ

Подпис ное

Филиал IIIIII "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

Заказ 4097/42 Тираж 897

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5