Способ оценки степени кольматации пробуренных горных пород

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10. 12. 80 (21) 3213589/18-25 с присоединением заявки М

G 01 V 3/32

1осударственный камитет (23) П риоритет

60 делам изабретеиий и вткрытий

Опубликовано07.06. 82 Бюллетень М 21

Дата опубликования описания 07. 06. 82 (53) УЛК 539. 143 .43(088.8) (72) Авторы изобретения

И .Я. Кононенко .и В.Д. Нере1 ин

Всесоюзный научно-исследовательский инстив а;. ядерной геофизики и геохимии (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ КОЛЬМАТАЦИИ

ПРОБУРЕННЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к исследова" ниям нефтяных и газовых залежей, преимущественно к керновому анализу, и может быть использовано при исследовании керна, грунтов и шлама, выборе объектов и режимов испытаний их в открытом стволе скважины и интерпритации материалов промыслово-геофизи-. ческих методов.

При бурении нефтяных и газовых скважин в результате фильтрации бутО рового раствора в проницаемые породы в их порах задерживается дисперсная фаза раствора и образуется так называемая зона кольматации. Кольматация т5 приводит к перераспределению nop no размерам и увеличению поровой глинистости пород и тем самым к снижению их проницаемости. Наличие зоны кольматации существенно влияет на производительность работы скважины. Глубина проникновения глинистых частиц бурового раствора зависит в основном от размеров поровых каналов и дисперс.

2 ной фазы раствора. В поровых и мелкокавернозных коллекторах глубина эоны кольматации не превышает,1216 мм, а в трещинных может быть очень большой. При неизменных свойствах бурового раствора изменение коллек" торских свойств в эакольматированной части породы контролируется ее порометрической характеристикой.

Известен способ оценки степени кольматации породы, основанной на изучении ее порометрической характеристики по шлифам под микроскопом.

Для определения глубины проникновения твердой фазы глинистого раствора в породу и характера заполнения ее пор исследуют таким способом ряд срезов (11.

Недостатком указанного способа является его трудоемкость и длительность, что не позволяет проводить определение степени кольматации поро" лы в промышленном масштабе.

3 93442

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ оценки степени кольматации пробуренных пород путем отбора образцов керна и определения их порометрических характеристик, причем порометрические характеристики опре" деляют с помощью ртутной порометрии. Степень кольматации оценивают по результатам изучения порометрической характеристики породы в зоне кольматации и за ней (2).

Недостатком ртутной порометрии является сложность ее экспериментальной установки и поэтому такой способ оценки кольматации не нашел широкого применения, Кроме того, ртутная порометрия неприменима для сжимаемых и амальгимируемых обьектов, к которым относятся практически все осадочные породы, Цель изобретения - повышение точности оценки степени кольматации пробуренных горных пород.

Поставленная цель достигается тем, что в способе оценки степени кольматации пробуренных горных пород путем отбора образцов керна и определения их порометрических характеристик, отбирают образцы на разных расстояниях по радиусу от оси скважины, отобранные образцы экстрагируют, высушивают, насыщают под вакуумом водой, затем с помощью импульсного ядерного магнитного резонанса (ЯИР) измеряют кривые продольной релаксации указанных образцов, по которым определяют порометрические характеристики образцов и по последним оценивают степень кольматации

40 пород.

Дополнительно с помощью импульсного ЯИР измеряют кривую продольной релаксации дисперсной фазы бурового раствора, по которой уточняют порометрические характеристики отобран45 ных образцов.

На чертеже изображены кривые продольной релаксации.

При определении .степени кольматации необходимо учитывать, что ЯИР имеет свои специфические особеннос" ти, поэтому технология подготовки образцов для измерений должна их учитывать. Подготовка образцов включает операции придания образцу определенной формы и размера и насыщения его жидкостью. Форма и размер образцов определяется датчиком аппаратуры ЯИР. Размер образцов выбирают из условия .наиболее полного заполнения обьема датчика, а длина определяется зоной чувствительности последнего. В нашем случае образцы изготавливают в виде цилиндров диаметром 18 мм и высотой 30 мм.

Поскольку степень кольматации пробуренной породы изменяется с увеличением расстояния от стенки скважины по ее радиусу, то отбйраемые образцы должны располагаться соответствующим образом. В случае использования большого керна сравниваемые цилиндрические образцы выбуривают из него алмазными коронками, а их торцы подрезают алмазно-абразивным кругом, Оси выбуриваемых цилиндров располагаются по радиусу большого керна и параллельно оси последнего. При использовании керна, отобранного боковым сверлящим керноотборником (его диаметр порядка 20 мм, который допускает датчик релаксометра ЯИР) сравниваемые образцы изготавливают путем распиливания исходного керна по плоскости, перпендикулярной его оси.

Так как наличие остатонной нефти и битума в образцах затрудняет определение порометрической характеристики породы, то производят экстракцию образцов известным способом. После этого образцы сушат при 105 С до полного удаления влаги.

Следующим этапом подготовки сравнйваемых образцов к измерениям является их насыщение одинаковой жидкостью с известным содержанием водорода. В качестве насыщающей жидкости используют воду, так как в этом случае существует однозначная связь между измеряемой кривой продольной релаксации и порометрической характеристикой исследуемого образца породы. Для удаления парамагнитных примесей, которые оказывают существенное влияние на релаксационные параметры жидкости, производят двойную дистилляцию воды, Поскольку амплитуда измеряемого сигнала ЯИР пропорциональна количеству ядер водорода насыщающей образец жидкости, то для тонного определения порометрической характеристики породы необходимо полное насыщение всех пор, что достигается при насыщении под вакуумом

" 3 10 мм рт. ст. Установка для созда-

A. ния такого вакуума позволяет с дос6

Полученные таким образом порометрические характеристики,, стра" жающие распределение .пор по размерам в исследуемой породе, для образцов, отобранных из эоны кольматации и вне ее, сравнивают между собой и по результатам сравнения оценивают степень кольматации пор соответствующего размера.

934422

fl р и м е р. Проводят оценку степени кольматации породы по керну большого. размера (ф = 74 мм), который был отобран из скважины 37

Пальяновской площади (Западная Сибирь). Иэ этого керна изготавливают образцы диаметром ф = 18 мм и высо" той h = 30 мм, которые располагают по радиусу керна в зоне кольматации и за ней. Изготовленные образцы насыщаются под вакуумом дистиллированной водой и исследуются на релаксо" метре ЯМР. Измеренные кривые продольной релаксации (чертеж) разлагают на компонентные составляющие, которые находятся по методу наименьших квадратов. Времена релаксации

Т„ выделенных компонент отражают распределение пор по размерам, Большим временам Т соответствует больший размер пор.. Удельный вес выделенных компонент отражает количество пор соответствующего им размера в общем объеме порового пространства породы.

Результаты исследования приведены в таблице.

Компонентный состав кривой продольной релаксации

Образцы

Незакольматированный

1 (2 1 3

Закольматированный

4.16 95 12

Т.1, мс

Удельный вес, 4

62 . 8

34 42

380

40 16ю5. 43 5 снижается до 243 при некотором увеличении их глинизации (Т„= 380 мс).

В то же время удельный вес более мелких пор возростает с 16,5 до 34ь.

Относительное содержание самых мел" ких пустот в общем объеме пор практически не изменяется.

Использование предлагаемого способа оценки степени кольматации

5 таточной полнотой удалять кислород из жидкости и образцов породы. Откачку кислорода из воды производят в течение 20 мин, а обеэгаживание образцов породы в течение одного часа. Для ускорения процесса обезгаживание производят при подогреве образцов до 50 С. После этого образ-. цы заливают водой и продолжают их вакуумирование еще в течение 30 мин.

Затем прекращают откачку и выдерживают в течение 12 ч до полного насыщения под вакуумом.

В случае исследования пород, глинистый материал которых способен к набуханию, в качестве насыщающей жидкости используют водный раствор минеральной соли, эквивалентный по содержанию солей пластовой воде.

Подготовленный к измерению образец помещают в датчик релаксометра ЯМР.

Кривую продольной релаксации измеряют с помощью импульсной после" довательности 90 - — 90 следующим образом.

Измеряют интервал времени между первым и вторым импульсом и измеря ют при.этом амплитуду сигнала свободной прецессии, следующего эа вторым импульсом, строят по этим дан-ным зависимость величины. протонной намагниченности от времени ° Измеренная кривая продольной релаксации представляет собой сумму компонентов со своими вре333енами продольной релаксации, из которой определяют по. рометрические характеристики, Как видно из сравнения компонентного состава кривых продольной релаксации образцов, приведенного в таблице, процесс кольматации контролируется изменением порораспределения в породе. Если до кольматации доля больших пор (Т„= 416 мс) в общем объеме порового пространства составляет 40 то после нее она

1 2 1 3

У 934422 8 пробуренных горных пород обеспечи- умом водой, затем с помощью импульсвает по сравнению с известными спо- ного ядерного магнитного резонанса .собами оперативность оценок и воз" . (ЯМР) измеряют кривые продольной реможность их проведения в промышлен- лаксации укаэанных образцов, по коном масштабе, комплексную оценку иэ" 5 торым определяют порометрические менения коллекторских свойств про- характеристики образцов и по последбуренных пород, обусловленных коль- ним оценивают степень кольматации матацией, повышает точность опреде- пород. ления коллекторских свойств пород. 2. Способ по п.1, о т л и ч а юпо керну, грунтам и шламу, надежность >О шийся тем, что дополнительно с опробования коллекторов и достовер- помощью импульсного ЯМР измеряют ность интерпретации материалов npo". кривую -продольной релаксации дисмыслово-геофизических методов. персной фазы бурового раствора, по которой уточняют порометрические характеристики отобранных образцов.

Формула изобретения

1. Способ оценки степени кольма" тации пробуренных горных пород путем отбора образцов керна и опреде" 2в ления их порометрических характеристик, отличающийся тем, что, с целью повышения точности оценки, отбирают образцы на разных рас" стояниях по радиусу от оси скважи- д ны, отобранные образцы экстрагируют, высушивают, насыщают под вакуИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Алекперов В.П., Никитин В.В,,Кольматация проницаемых пластов в процессе бурения и ее последствия, -"Нефтяное хозяйство", 1972, У 8, с. 21-24.

2. Орлов Л,И. Влияние промывочной жидкости на физические свойства коллекторов нефти и газа, М., "Недра", 197б, с. 29-33 (прототип).

934422 С Р Ъ h4

Заказ 3930/42 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раувская наб., д.4!5

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

1 М 4Ъ

Ъ »

Редактор Н. Гришанова

Составитель В. Иайоршин

Техред Д, Пекарь Корректор H. Стец