Экспрессный метод выбора рабочей жидкости насыщения керна при проведении петрофизических исследований

Изобретение может быть использовано для выбора допустимых для насыщения алевролитов терригенных пород рабочих жидкостей при проведении петрофизических исследований в лабораторных условиях. Применяют водный раствор красителя метиленового голубого объемом 10 см³ с концентрацией 0,73 мг/см³ на 1 г кернового материала для проведения петрофизических исследований. Проводят экспрессное разделение образцов керна на отдельные группы и выбирают допустимые жидкости для насыщения данных групп образцов керна в зависимости от степени окрашивания. В качестве допустимых жидкостей берут керосин или дистиллированную воду или модель пластовой воды. Использование экспрессного метода на этапе пробоподготовки позволяет избежать безвозвратного разрушения образцов в процессе жидконасыщения. 1 з.п. ф-лы.

 

Настоящее изобретение относится к нефтяной и газовой геологии, а именно к пробоподготовке алевролитов терригенных пород к проведению петрофизических исследований.

В [ГОСТ 26450.1-85. Методы определения коллекторских свойств. Метод определения коэффициента открытой пористости жидкостенасыщением. - Введ. 1985-02-27. - М.: Изд-во стандартов, 1985. - 12 с.] описан метод определения коэффициента открытой пористости жидкостенасыщением. В качестве рабочей жидкости применяют керосин, дистиллированную воду или модель пластовой воды. Одним из главных критериев выбора рабочей жидкости являются требования отсутствия набухания породы при насыщении жидкостями. Однако в [ГОСТ 26450.1-85] не дано указаний, как провести выделение из кернового материала пород с высоким содержанием глинистых материалов.

На практике соблюдение требований [ГОСТ 26450.1-85] особенно сложно провести для алевролитов с высоким содержанием глинистого цемента.

Важно отметить, что если образец будет сильно глинистый, то за счет набухаемости глинистого материала при насыщении дистиллированной водой произойдет его безвозвратное разрушение.

Наиболее близким к заявленному техническому решению являются следующие виды анализа:

1. Метод [US 4495292 A. Determination of expandable clay minerals at well sites. - опубл. 22.01.1985], который разработан как аналог методу рентгенофазового анализа глинистых минералов. Данное техническое решение имеет ряд недостатков:

- так как метод не направлен на решение задачи использования водного раствора метиленового голубого для экспрессной оценки связи прозрачности раствора после взаимодействия с породой с выбором допустимой рабочей жидкости для их насыщения при проведении петрофизических исследований, то поэтому возможность получения полностью прозрачных растворов в методе не рассматривается, а критерий оценки соотношения прозрачности (непрозрачности) раствора - разрешенное жидкостенасыщение образцов в методе отсутствует;

- применимость метода достаточно ограничена, так как рассматривается его реализация только для песчаников и к тому же в методологии указанного изобретения выявлен целый ряд допущений, которые еще больше ограничивают область его применения, а именно, не учитывается наличие в породе достаточного количества представительной группы глинистых минералов, таких как смешеннослойных глинистых минералов;

- метод не позволяет выделить отдельно каолинит и хлорит, поэтому авторы предложили считать, что данные глинистые минералы имеют одинаковые значения емкости катионного обмена. Отметим, что в содержании глинистого цемента большинства образцов обычно всегда преобладают каолинит и хлорит. Следовательно, данное допущение существенно снижает достоверность определения глинистости образцов данным методом;

- данный методологический подход имеет низкую "пропускную способность", что не соответствует современным запросам о получении простого и наглядного способа решения задачи одновременного выбора допустимой рабочей жидкости насыщения для большого количества образцов. Решение проблемы экспрессности данного выбора является стандартным вопросом для определения коэффициента открытой пористости К_п, так как значение К_п определяется на всех образцах без исключения;

- не смотря на заявленную авторами простоту метод для реализации на практике требует использования специального оборудования (центрифуга,

термошкаф для нагрева образцов до 600°С, спектрометр), что свидетельствует о достаточно сложной процедуре проведения эксперимента и необходимости привлечения к работе специалистов достаточно высокого класса;

- для проведения анализа требуется достаточно большое количество кернового материала, так как предполагается проводить 2-х ступенчатый анализ прозрачности раствора до и после термической обработки песчаника.

2. Методика экспрессного разделения образцов пород-коллекторов для определения допустимой температуры сушки образцов [Морев А.В., Морев В.А. Выбор оптимальных условий подготовки образцов керна к петрофизическим исследованиям // Естественные и технические науки. - 2014. - №11-12. - С. 141-144]. Данный метод является важным методологическим дополнением к существующим нормативным документам [ГОСТ 26450.1-85. Методы определения коллекторских свойств. Метод определения коэффициента открытой пористости жидкостенасыщением. - Введ. 1985-02-27. - М.: Изд-во стандартов, 1985. - 12 с; ГОСТ 26450.2-85. Породы горные. Метод определения коэффициента абсолютной газопроницаемости при стационарной и нестационарной фильтрации. - Введ. 1985-02-27. - М.: Изд-во стандартов, 1985. - 17 с.]. Для разделения образцов предлагается использовать оценку прозрачности индикаторного раствора после взаимодействия с породой. Недостатком данного технического решения является то, что оно предлагается для решения конкретной прикладной задачи - определения допустимой температуры сушки образцов, но не рассматривается возможность данного подхода для выбора рабочей жидкости насыщения образцов на этапе определения петрофизических свойств кернового материала.

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в разработке простого и наглядного метода выбора допустимых рабочих жидкостей при насыщении образцов керна, который

можно реализовать в петрофизической лаборатории одновременно для большого числа образцов.

Данная задача достигается

1. Применением водного раствора красителя метиленового голубого объемом 10 см³ с концентрацией 0,73 мг/см³ на 1 г кернового материала для проведения петрофизических исследований, включающего экспрессное разделение образцов керна на отдельные группы и выбор допустимых жидкостей для насыщения данных групп образцов керна в зависимости от степени окрашивания.

2. Применением по пункту 1, отличающимся тем, что в качестве допустимых жидкостей берут керосин или дистиллированную воду, или модель пластовой воды.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является отсутствие признаков разрушения стандартного образца керна при жидкостенасыщении без предварительного определения его глинистости, но с учетом выбора рабочей жидкости насыщения по результатам экспресс-анализа на предмет полной прозрачности или наличия окраски 10 см³ водного раствора метиленового голубого с концентрацией 0,73 мг/см³ после взаимодействия с навеской массой 1 грамм кернового материала, отобранного с того же места взятия, что и стандартный образец.

Краситель метиленовый голубой, растворяясь в воде, придает раствору голубой цвет. В результате взаимодействия глинистых минералов породы с раствором красителя часть катионов метиленового голубого адсорбируется минералами глинистого цемента. Данная адсорбция приводит к "осветлению" раствора.

Количественное определение диапазона глинистости пород, при которой необходимо полностью исключить возможность насыщения образцов дистиллированной водой, а также использование значения Q₁₀₀ каолинита (7,6 мг-экв/100 г), который в ряду глинистых минералов имеет самую малую емкость катионного поглощения, позволяет определить критерий соотношения окрашенность (отсутствие окрашенности) раствора - рабочая жидкость (керосин, дистиллированную воду или модель пластовой воды) и однозначно избежать разрушения образцов керна в процессе их жидкостенасыщения с любым содержанием глинистого цемента независимо от его компонентного состава.

Для проведения экспресс-анализа предлагается использовать для навески кернового материала массой 1 г водный раствор метиленового голубого объемом 10 см³ с концентрацией 0,73 мг/см³.

Если при данном объеме и концентрации раствор метиленового голубого после взаимодействия с навеской породы массой в 1 г полностью "просветлеет", то для предотвращения разрушения образца при жидконасыщении необходимо полностью исключить из рабочих жидкостей насыщения образцов дистиллированную воду, а к насыщению моделью пластовой воды отнестись с предельной осторожностью. Для насыщения указанных образцов допустимо использовать в качестве рабочей жидкости керосин.

Если при данном объеме и концентрации раствор метиленового голубого после взаимодействия с навеской породы массой в 1 г останется окрашенным, то образцы можно насыщать дистиллированной водой, моделью пластовой воды или керосином.

Рассмотрим порядок приготовления индикаторного раствора для экспрессной оценки выбора допустимых рабочих жидкостей при жидкостенасыщении образцов терригенных пород:

1. Порошок красителя метиленового голубого помещают в бюкс и высушивают при температуре 105°С в течение 3 ч в сушильном шкафу до постоянной массы.

2. Взвешивают 0,73 г метиленового голубого.

3. Помещают краситель в химический стакан и приливают 150-200 см³ дистиллированной воды, нагретой до 60-80°С.

4. Проводят помешивание раствора стеклянной палочкой.

5. Раствор над нерастворившимся красителем метиленового голубого сливают в мерную колбу вместимостью 1000 см³.

6. В стакан с остатками нерастворившегося красителя снова приливают горячую воду и перемешивают. Раствор сливают в ту же мерную колбу.

7. Операцию повторяют до полного растворения метиленового голубого.

8. Раствор в мерной колбе охлаждают до температуры 20°С, доливают водой до метки и тщательно перемешивают.

9. Хранят раствор в защищенном от света месте при температуре (20±2)°С.

Отметим важные аспекты, которые необходимо учесть при проведении экспресс-анализа выбора допустимых рабочих жидкостей при жидкостенасыщении образцов терригенных пород.

1. Число одновременно проводимых экспериментов отграничивается только наличием стеклянных пробирок, пригодных для проведения экспресс-анализа.

2. Образцы растирают в агатовой ступке.

3. Навеску образца (1 грамм) помещают в стеклянную пробирку и заливают 10 см³ водным раствором метиленового голубого с концентрацией 0,73 мг/см.

4. Для наибольшего извлечения глинистых составляющих образца провести в течение 3-5 минут диспергирование пробы с использованием ультразвукового диспергатора.

5. Через 90 минут оценить окраску раствора.

6. Для исключения разрушения образцов керна при жидкостенасыщении отметить полностью осветленные пробы и исключить из рабочих жидкостей насыщения данных образцов дистиллированную воду, а к насыщению моделью пластовой воды отнестись с предельной осторожностью. Для насыщения указанных образцов допустимо использовать в качестве рабочей жидкости керосин.

1. Применение водного раствора красителя метиленового голубого объемом 10 см³ с концентрацией 0,73 мг/см³ на 1 г кернового материала для проведения петрофизических исследований, включающее экспрессное разделение образцов керна на отдельные группы и выбор допустимых жидкостей для насыщения данных групп образцов керна в зависимости от степени окрашивания.

2. Применение по пункту 1, отличающееся тем, что в качестве допустимых жидкостей берут керосин или дистиллированную воду, или модель пластовой воды.