Способ определения коэффициента эффективной пористости на образцах керна

Авторы патента:

Кожевников Дмитрий Александрович (RU)

G01N15 - Исследование свойств частиц; определение проницаемости, пористости или площади поверхности пористых материалов (идентификация микроорганизмов C12Q)

Владельцы патента RU 2483291:

Учреждение Российской Академии наук Институт проблем нефти и газа РАН (RU)

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли. Сущность изобретения: образец керна после экстракции растворителями или после экстракции неагрессивным агентом или промытый неэкстрагированный образец керна высушивают до постоянной массы и насыщают под вакуумом моделью пластовой воды. Полностью насыщенный моделью пластовой воды образец взвешивают в модели пластовой воды и в вытесняющем флюиде. В образце путем вытеснения воды вытесняющим флюидом (воздухом, газом, керосином, моделью нефти) до прекращения выхода воды за счет центрифугирования при максимальных оборотах или за счет создания максимального давления в капилляриметре с полупроницаемой мембраной создают остаточную водонасыщенность. После создания остаточной водонасыщенности образец взвешивают в вытесняющем флюиде. Коэффициент эффективной пористости определяют по соотношению разницы веса образца, полностью насыщенного моделью пластовой воды в вытесняющем флюиде, и веса образца, насыщенного вытесняющим флюидом и остаточной водой, к разнице веса полностью насыщенного образца в вытесняющем флюиде и веса полностью насыщенного образца в пластовой воде.

Техническим результатом изобретения является повышение достоверности лабораторного определения коэффициента эффективной пористости коллектора на образцах керна, включая коллекторы с высоким содержанием разбухающей глинистой компоненты и неэкстрагированные или экстрагированные с применением неагрессивных агентов образцы керна.

Предлагаемое изобретение относится к нефтедобывающей отрасли, а именно к совершенствованию методов лабораторного определения петрофизических свойств коллектора нефтегазоносного пласта на образцах керна, а именно коэффициента эффективной пористости. Коэффициент эффективной пористости в петрофизике обозначается через К_п.эф, а в физике нефтегазового пласта - через m_эф.

Коэффициент эффективной пористости К_п.эф (m_эф) является важной петрофизической характеристикой коллектора. Он равняется отношению эффективного объема пор - максимального объема пор элемента пласта, который может быть занят нефтью, газом или способной к движению пластовой водой - к общему объему элемента пласта.

Коэффициент эффективной пористости используется при подсчете запасов углеводородов (для зоны предельного насыщения пласта); при построении петрофизических зависимостей для проницаемости и других параметров коллектора - с целью прогноза их изменения в объеме пласта по данным геофизических измерений в скважинах; при гидродинамическом моделировании процессов разработки нефтяного или газового месторождения - в качестве параметра, характеризующего объем пор, в котором происходит течение пластовых флюидов.

Известен способ определения К_п.эф (m_эф) по данным лабораторных исследований образцов керна (Гудок Н.С., Богданович Н.Н., Мартынов В.Г. Определение физических свойств нефтеводосодержащих пород. М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2007. С.46, 48, 91-92, 97-99). Величина коэффициента эффективной пористости рассчитывается как

где К_по (m_o) - коэффициент открытой пористости, К_во (S_во) - коэффициент остаточной водонасыщенности, выраженный в долях единицы. Коэффициент открытой пористости по определению равен отношению объема сообщающихся пор элемента пласта к общему объему элемента пласта. Коэффициент остаточной водонасыщенности равняется отношению объема остаточной (неснижаемой, или гидродинамически невытесняемой) воды в порах к объему сообщающихся пор элемента пласта.

Для определения К_п.эф по формуле (1) сначала определяют величину К_по. Наиболее распространенным является метод жидкостенасыщения. Предварительно проэкстрагированный с использованием растворителей образец керна высушивают до постоянной массы и определяют вес (в граммах) сухого образца М_сух. Затем его насыщают при вакуумировании рабочей жидкостью. В качестве таковой чаще всего используют керосин, модель пластовой воды или другую воду. Полностью насыщенный рабочей жидкостью образец взвешивают для определения его веса в воздухе М_п.нас и в рабочей жидкости М^ж _п.нас. По найденным значениям рассчитывают коэффициент открытой пористости:

После определения К_по определяют величину К_во. Для этого производят следующие операции. В случае если в качестве рабочего агента для определения К_по использовалась модель пластовой воды, принимают М_п.нас.в = М_п.нас. Иначе образец полностью отмывают от рабочей жидкости, высушивают до постоянной массы и производят полное насыщение пор при вакуумировании моделью пластовой воды. Производят взвешивание образца в воздухе и определяют вес М_п.нас.в. Затем осуществляют создание в образце остаточной водонасыщенности путем вытеснения воды другим флюидом (воздухом, газом, керосином, моделью нефти) до прекращения выхода воды за счет центрифугирования при максимальных оборотах или за счет создания максимального давления в капилляриметре с полупроницаемой мембраной. Образец с созданной остаточной водонасыщенностью вновь взвешивают в воздухе и определяют вес М_{ост.нас}.

Если в качестве вытесняющего флюида использован воздух, то остаточную водонасыщенность К_во (S_во) определяют по формуле:

В случае использования другого вытесняющего флюида дополнительно учитывают его массу в образце после создания остаточной водонасыщенности. По найденным величинам К_по и К_во определяют К_п.эф (m_эф) с использованием формулы (1).

Указанный способ определения К_п.эф имеет следующие недостатки.

- Способ требует экстрагирования растворителями и высушивания образца для определения величины М_сух. Следовательно, он нереализуем на неэкстрагированных образцах или экстрагированных с применением неагрессивных агентов (например, керосина). В то же время известно, что экстракция растворителями приводит к необратимому изменению смачиваемости поверхности пор флюидами, и это сказывается на измеряемых величинах К_по и К_п.эф. Поэтому исследования неэкстрагированных или экстрагированных с применением неагрессивных агентов образцов являются востребованными, в том числе для контроля изменения параметров коллектора при экстракции.

- Фактически измеренные значения К_по при использовании разных рабочих агентов (керосина, воды разной минерализации) могут существенно различаться. Наиболее сильно это отличие проявляется для коллекторов с высоким содержанием разбухающей глинистой компоненты в составе цемента.

Кроме того, многие исследователи из величины открытой пористости исключают объем микропор глинистой компоненты, в пластовых условиях заполненный связанной водой. Тогда применение формулы (1) может приводить к ошибкам, связанным с двойным исключением этого объема из эффективной пористости.

- Формулы (2) и (3) предполагают, что плотность рабочей жидкости и модели пластовой воды в свободном состоянии и в порах образца одинакова. Однако для модели пластовой воды это условие не выполняется. Часть воды, насыщающей образец, находится в связанном (адсорбированном скелетом коллектора) состоянии, при котором она характеризуется существенно отличной от свободной воды плотностью (и минерализацией). Поэтому средняя плотность воды в порах образца отличается от ее плотности в свободном состоянии.

Целью предлагаемого способа является повышение достоверности лабораторного определения коэффициента эффективной пористости на образцах керна, включая коллектора с высоким содержанием разбухающей глинистой компоненты и неэкстрагированные или экстрагированные с применением неагрессивных агентов образцы керна.

Для достижения поставленной цели предлагаемый способ определения коэффициента эффективной пористости на образцах керна включает высушивание образца до постоянной массы, насыщение под вакуумом моделью пластовой воды, создание в образце остаточной водонасыщенности путем вытеснения воды вытесняющим флюидом (воздухом, газом, керосином, моделью нефти) до прекращения выхода воды за счет центрифугирования при максимальных оборотах или за счет создания максимального давления в капилляриметре с полупроницаемой мембраной и отличается тем, что используют для измерений образец после экстракции растворителями или после экстракции неагрессивным агентом или промытый неэкстрагированный образец; полностью насыщенный моделью пластовой воды образец взвешивают в модели пластовой воды и в вытесняющем флюиде; после создания остаточной водонасыщенности образец взвешивают в вытесняющем флюиде и определяют коэффициент эффективной пористости по соотношению разницы веса образца, полностью насыщенного моделью пластовой воды, и веса образца, насыщенного вытесняющим флюидом и остаточной водой, к разнице веса полностью насыщенного образца в вытесняющем флюиде и веса полностью насыщенного образца в пластовой воде.

Способ реализуют следующим образом.

1. Образец керна, предварительно прошедший процедуру экстракции растворителем или неагрессивным агентом (например, керосином), или промытый неэкстрагированный образец керна высушивают до постоянной массы.

2. Образец керна полностью насыщают моделью пластовой воды при вакуумировании.

В случае если керн отобран из водонасыщенной зоны пласта и не загрязнен технологическими жидкостями при отборе и транспортировке, экстракцию и/или промывку образца и его сушку (п.1) могут не проводить. В этом случае осуществляют только донасыщение образца моделью пластовой воды при вакуумировании до полного насыщения.

Полностью насыщенный моделью пластовой воды образец взвешивают в модели пластовой воды для определения веса (в граммах) М^в _п.нас.в.

Затем полностью насыщенный моделью пластовой воды образец взвешивают в вытесняющем флюиде, который будет в дальнейшем использован для создания остаточной водонасыщенности (воздух, газ, керосин, модель нефти), для определения веса М^ф _п.нас.в.

3. Осуществляют создание в образце остаточной водонасыщенности путем вытеснения модели пластовой воды вытесняющим флюидом до прекращения выхода воды. Вытеснение проводят методом центрифугирования при максимальных оборотах или методом капиллярометрии за счет создания максимального давления в капилляриметре с полупроницаемой мембраной.

4. Образец, насыщенный остаточной водой и насыщающим флюидом, взвешивают в вытесняющем флюиде для определения веса М^ф _{ост.нас}.

5. Значение коэффициента эффективной пористости рассчитывают по формуле:

Основное преимущество предлагаемого способа состоит в том, что все участвующие в расчетной формуле (4) величины измеряются при наличии в образце остаточной водонасыщенности. Благодаря этому выполняются следующие важные условия.

- Состояние норового пространства образца на протяжении всех проводимых измерений, даже для коллектора с разбухающей глинистой компонентой, соответствует наличию в порах связанной воды, моделирующей пластовую. При этом степень набухания глинистой компоненты соответствует ее взаимодействию с пластовой водой и не меняется на протяжении всех проводимых измерений.

- Масса связанной воды, содержащейся в образце, исключается при вычитании величин в числителе и знаменателе формулы (4), поэтому отличие плотности связанной воды от плотности воды в свободном состоянии не вносит погрешность в вычисления.

- Выполнение измерений может проводиться на неэкстрагированных или экстрагированных с использованием неагрессивных агентов образцах.

Пример реализации способа

Исследуется образец стандартного размера - диаметр 2,855 см, длина 3,06 см. Общий объем образца равен 19,59 см³. Плотность модели пластовой воды - 1,005 г/см³, плотность вытесняющего флюида (керосина) - 0,8 г/см³.

Вес полностью насыщенного образца моделью пластовой воды в вытесняющем флюиде составил 33,401 г, в модели пластовой воды - 29,385 г. Вес образца после вытеснения воды вытесняющим флюидом методом капиллярометрии составил в вытесняющем флюиде - 32,954 г.

Тогда коэффициент эффективной пористости составит:

К_п.эф=(33,401-32,954) / (33,401-29,385)=0,1113, или 11,13%.

Таким образом, предлагаемый способ определения коэффициента эффективной пористости на образцах керна позволяет повысить достоверность лабораторного определения данного параметра, включая коллекторы с высоким содержанием разбухающей глинистой компоненты, и реализуем в том числе на неэкстрагированных или экстрагированных с применением неагрессивных агентов образцах керна.

Способ определения коэффициента эффективной пористости на образцах керна, включающий высушивание образца до постоянной массы, насыщение под вакуумом моделью пластовой воды, создание в образце остаточной водонасыщенности путем вытеснения воды вытесняющим флюидом (воздухом, газом, керосином, моделью нефти) до прекращения выхода воды за счет центрифугирования при максимальных оборотах или за счет создания максимального давления в капилляриметре с полупроницаемой мембраной, отличающийся тем, что используют для измерений образец после экстракции растворителями или после экстракции неагрессивным агентом или промытый неэкстрагированный образец; полностью насыщенный моделью пластовой воды образец взвешивают в модели пластовой воды и в вытесняющем флюиде; после создания остаточной водонасыщенности образец взвешивают в вытесняющем флюиде и определяют коэффициент эффективной пористости по соотношению разницы веса образца, полностью насыщенного моделью пластовой воды в вытесняющем флюиде, и веса образца, насыщенного вытесняющим флюидом и остаточной водой, к разнице веса полностью насыщенного образца в вытесняющем флюиде и веса полностью насыщенного образца в пластовой воде.

Изобретение относится к области исследования образцов мерзлых пород и может быть использовано для изучения пространственного распределения и концентрации ледяных и/или газогидратных включений в поровом пространстве образцов, определения размера включений, открытой или закрытой пористости и т.п.

Способ определения относительных фазовых проницаемостей пласта // 2482271

Изобретение относится к технологиям нефтедобычи, а именно к способам гидродинамического моделирования залежей и проектирования на их основе разработки месторождений.

Способ определения сплошности покрытия изделия // 2480733

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля, в частности к области газовой дефектоскопии, может применяться при контроле сплошности покрытий с низкой водородопроницаемостью, наносимых на поверхность крупногабаритных металлических изделий сложной конфигурации.

Композиции и способы выявления // 2480732

Устройство для измерения дисперсности и объемной активности аэрозольной и газовой фракций радиоактивного рутения // 2480730

Изобретение относится к устройствам для дисперсного анализа и одновременного измерения объемной активности аэрозольной и газовой фракций радиоактивных аэродисперсных систем, содержащих радиоактивный рутений, оно может быть использовано в промышленности и для санитарно-гигиенической оценки воздушной среды, а также для оценки эффективности работы пылеулавливающего оборудования и средств индивидуальной защиты (СИЗ) органов дыхания.

Устройство для контроля и управления процессом термического напыления // 2479861

Способ получения трехмерного распределения проницаемости пласта // 2479714

Изобретение относится к технологиям нефтедобычи, а именно к способам гидродинамического моделирования. .

Способ определения остаточной водонасыщенности в нефтеносных породах // 2478784

Изобретение относится к области петрофизических исследований определения объема (количества) связанной воды породы и может быть использовано для определения важнейшего параметра - нефтегазонасыщенности пород - при оценке запасов месторождений.

Способ нормализации спонтанной агрегации эритроцитов у детей 7-8 лет со сколиозом // 2477115

Изобретение относится к медицине, биологии, гематологии, педиатрии. .

Устройство датчика для целевых частиц в пробе // 2476858

Изобретение относится к способу и устройству датчика для определения величины целевых частиц на контактной поверхности, прилегающей к пробоотборной камере, в которой могут обеспечиваться целевые частицы.

Способ анализа взвешенных частиц // 2485481

Изобретение относится к технике измерений, может использоваться в электронной промышленности, медицине, биологии, экологии, химической промышленности, порошковой металлургии и других областях пауки и техники, связанных с анализом взвешенных частиц

Способ определения пористости керамических и силикатных материалов с помощью магнитной жидкости // 2485482

Изобретение относится к области исследования строительных материалов и контрольно-измерительной технике, и может быть использовано для определения пористости керамических и силикатных материалов

Способ исследования образцов неконсолидированных пористых сред // 2486495

Изобретение относится к области исследования образцов неконсолидированных пористых сред и может быть использовано для изучения открытой или закрытой пористости, распределения пор по размерам, удельной поверхности, пространственного распределения и концентрации ледяных и/или газогидратных включений в поровом пространстве образцов, определения размера включений и т.д

Способ определения водонепроницаемости цементных материалов // 2487351

Изобретение относится к контролю качества бетонов, растворов и цементного камня

Способ определения дифференцированной смачиваемости минералов, входящих в состав пород-коллекторов // 2490614

Изобретение относится к петрофизическим методам определения свойств пород и может быть использовано в нефтяной геологии для определения смачиваемости пород-коллекторов нефти и газа

Способ определения анизотропии порового пространства и положения главных осей тензора проницаемости горных пород на керне // 2492447

Изобретение относится к области исследования структуры порового пространства горных пород и предназначено для определения латеральной анизотропии фильтрационных свойств терригенного коллектора по результатам исследования его керна

Способ предотвращения скользкости на дорожных покрытиях и тротуарах // 2494187

Изобретение относится к автомобильно-дорожной и коммунальной отраслям, а именно к способам, предотвращающим скользкость на автодорогах и тротуарах в зимний период нанесением на них противогололедных реагентов (ПГР). Способ предотвращения скользкости дорожного покрытия заключается в том, что противогололедные реагенты наносят на поверхность в количестве, соответствующем их равновесной плавящей способности, дифференциально определяемой по кривым замерзания 1-100%-ных водных растворов притивогололедных реагентов, построенным для любой температуры в интервале [-1-(-20)]°C в координатах: массовая доля противогололедных реагентов - температура начала кристаллизации, которые снимают в автоматическом режиме при атмосферном давлении (84,0-106,7) кПа. В качестве противогололедных реагентов используют химические реагенты, выбранные из группы: соли аммония и соли щелочных и щелочноземельных металлов в виде хлоридов, ацетатов, фосфатов, формиатов, нитратов, их смеси, в том числе с карбамидами и/или в комбинации с фрикционными, нерастворимыми материалами. Для построения кривых замерзания используют автоматизированную установку. Техническим результатом изобретения является повышение точности установления норм расхода ПГР благодаря более точному определению величины плавящей способности, обеспечение возможности определения обоснованных норм расхода ПГР при их применении для предотвращения зимней скользкости, а также обеспечение возможности снижения негативной экологической нагрузки на почву придорожных полос и водные стоки ливневой канализации 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Ситовый анализатор // 2495402

Изобретение относится к устройству для разделения сыпучих материалов по размерам частиц в пределах гранулометрического состава и может быть использовано в сельском хозяйстве, а также в химической, строительной, металлургической и других областях промышленности. Ситовый анализатор содержит приводной механизм и набор сит. При этом для повышения эффективности рассева приводной механизм выполнен в виде нескольких, минимум трех, цилиндров с подвижными штоками, проходящими через их центральное отверстие и закрепленными в эластичных тороидах. Тороиды заполнены текучей средой, обеспечивающей пневмоуправление возвратно-поступательного движения в цилиндрах. Изобретение обеспечивает повышение эффективности рассева за счет целенаправленного программирования функций рассева, а также бесступенчатого управления и плавности регулирования процесса. 2 ил.

Способ определения дисперсного состава капель в факеле распыла форсунки // 2495403

Изобретение относится к методам исследования жидкокапельных аэрозолей и предназначено для определения дисперсных характеристик распыла форсунок в широком диапазоне размеров частиц, в том числе нанометровом. Способ основан на распылении раствора неиспаряемой примеси в исследуемой жидкости с последующим дисперсным анализом частиц сухого остатка. Распыление раствора определенной концентрации проводят в герметичной камере с заданными условиями по концентрации паров исследуемой жидкости. Для повышения скорости получения контрольных образцов пробоотбор осуществляют при прокачивании выдержанного в камере аэрозоля через электрофильтр на осадительные электроды. Полученный положительный эффект, подтвержденный экспериментально измерением дисперсности ультразвукового распылителя, заключается в возможности восстанавливать реальную функцию распределения капель в факеле форсунки по функции распределения частиц их солевого остатка. Техническим результатом изобретения является расширение диапазона измеряемых частиц, а также повышение точности и информативности существующих методик исследования. 4 ил.

Устройство для оценки динамики процесса прямоточной капиллярной пропитки образцов пород // 2496981

Изобретение может быть использовано при разработке месторождений углеводородов. Устройство для оценки динамики процесса прямоточной капиллярной пропитки образцов пород относится к области петрофизических исследований. Устройство предназначено для определения динамики изменения веса образца породы в процессе капиллярной прямоточной пропитки и расчета на основе полученных данных некоторых петрофизических параметров, в частности количества защемленного газа. В устройстве реализовано автоматическое сохранение уровня контактирующей с образцом жидкости без жесткой или упругой связи с буферной емкостью, подпитывающей водой образцовую камеру. Это позволяет проводить, практически без погрешности, постоянное взвешивание образцовой камеры с образцом, который в процессе впитывания воды за счет капиллярного насыщения постоянно увеличивает свой вес. Данные изменения веса во времени, зафиксированные электронными весами, обрабатываются с помощью компьютера. Техническим результатом является повышение точности оценки динамики насыщения породы за счет гидродинамической связи образцовой камеры и буферной емкости. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.