ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.11.2023
Просмотров: 179
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
называется образец горной породы, отобранный из продуктивного нефтегазоносного коллектора. Отбор кернов производится в процессе бурения скважин.
Образцы отбираются в продуктивной части разреза скважины. Поскольку в пределах разреза скважины свойства пород могут меняться значительно, необходимо стремиться к тому, чтобы каждый метр разреза был представлен не менее, чем тремя-четырьмя образцами породы для анализа.
После извлечения керна на поверхность куски породы очищают от глинистого раствора и осматривают. При описании керна указывают степень однородности и характеристику породы, крупность и характер «скатанности зерен», характер цементирующего материала, слоистость, трещиноватость, цвет, признаки нефтеносности и др. В описание заносят номер образца, глубину и мощность интервала отбора и намечают образец к исследованию физических свойств и нефтеводонасыщенности.
Лучшим способом хранения керна, намеченного к исследованию нефтеводонасыщенности, считается способ парафинирования. После описания образец помещается в плотно прилегающий к породе слегка увлажненный целлофановый пакет, который затем покрывается парафинированной марлей. При увлажнении пакета предотвращается испарение воды из керна. Каждый образец должен быть снабжен этикеткой с указанием номера образца, интервала отбора и номера скважины.
Анализ кернов производится в следующем порядке. С образца снимают парафин и поверхностный слой породы толщиной не менее 5 мм по всему периметру. Затем вырезают среднюю часть образца длиной 4 см, распиливают ее вдоль оси на две части. Они предназначаются для определения коэффициентов нефтенасыщенности, водонасыщенности, пористости, а также содержания хлоридов, карбонатности и смачиваемости. С использованием верхней части образца определяют нефтеотдачу, проницаемость и зависимость остаточной насыщенности от калиллярного давления. Нижняя часть образца керна используется для механического и петрографического анализа породы.
Образцы пород, насыщенные нефтью и водой, перед проведением всех анализов, кроме определения коэффициента нефтеводонасыщенности, освобождают от содержимого путем промывки спирто-бензольной смесью (или другими растворителями) в аппарате Сокслета и высушивают до постоянной массы при температуре 105-107 0С. Определение водо- и нефтенасыщенности проводят на аппаратах Дина и Старка и Закса
Экстрагирование – освобождение керна от содержимого путем промывки спирто-бензольной смесью (или другими растворителями) в аппарате Сокслета и сушка до постоянной массы при температуре 105-107C. Т.е. происходит полное очищение от нефти и воды, при этом получается сухой минеральный скелет образца.
Сухой минеральный скелет образца необходимо иметь для определения пористости, абсолютной проницаемости, гранулометрического состава, карбонатности и удельной поверхности.
Рисунок 1 – аппарат Сокслета
Аппарат Сокслета состоит из трех основных частей: стеклянной колбы 1, экстрактора 2 и шарикового обратного холодильника 3.
Колбу примерно на три четверти объема заполняют растворителем (бензол, четыреххлористый углерод или смесь бензола со спиртом или ацетоном).
В экстрактор загружают исследуемые образцы породы, помещенные предварительно в изготовленный из фильтровальной бумаги стаканчик с дном.
Для создания необходимой циркуляции охлаждающей воды нижний отвод холодильника соединяют резиновой трубкой с водопроводом, а верхний — с канализацией.
Собранный аппарат устанавливают в вытяжном шкафу, после чего начинается процесс экстракции. Для этого колбу нагревают на водяной бане или электроплитке. При подогреве пары кипящего в колбе растворителя поднимаются в верхнюю часть экстрактора (экстрактор двумя трубками сообщен с колбой), а затем в холодильник, где они конденсируются. Конденсат стекает в экстрактор (в стаканчик с образцами), растворяет нефть, насыщающую образцы, и после накопления спускается сифоном (автоматически) по трубке обратно в колбу.
Экстрагирование образца заканчивается после того, как многократно сливающийся из экстрактора в колбу растворитель становится совершенно прозрачным. После окончания экстрагирования и остывания аппарата его разбирают и извлекают образцы.
Содержание воды в породе определяется через коэффициент водонасыщенности. Коэффициентом водонасыщенноcти называется отношение объема Vв, содержащейся в образце воды к суммарному объему пор Vп образца
Начальное распределение нефти, остаточной воды и газа в пористой среде пласта влияет на процессы движения нефти в пористой среде и вытеснения ее водой из пласта. В зависимости от количества, состава и состояния остаточных вод находится молекулярная природа поверхности нефтяного коллектора. Если остаточная вода в пласте в виде тонкой пленки покрывает поверхность поровых каналов, то поверхность твердой фазы остается
гидрофильной(угол<90), если же пленка воды отсутствует, то нефть непосредственно соприкасается с твердой поверхностью и вследствие адсорбции поверхностно-активных веществ нефти поверхность нефтяного коллектора становится в значительной степени гидрофобной.
По вопросу о виде остаточной воды, находящейся в пористой среде и других дисперсных телах, различают:
1. Капиллярно-связанная вода в узких капиллярных каналах, где интенсивно проявляются капиллярные силы.
2. Адсорбционная вода, удерживаемая молекулярными силами у поверхности твердого тела и прочно связанной с частицами пористой среды
3. Пленочная воды, покрывающая гидрофильные участки поверхности твердой фазы.
4. Свободная вода, удерживаемой капиллярными силами в дисперсной структуре (ограничивается менисками на поверхностях раздела вода-нефть, вода-газ).
Фильтрационные, коллекторские и физические свойства пород нефтегазовых пластов характеризуются следующими основными параметрами:
1) гранулометрический (механический) состав;
2) пористость;
3) проницаемость;
4) удельная поверхность;
5) карбонатность;
6) капиллярность;
7) механические свойства (плотность, упругость, пластиность, сопротивление разрыву, сжатию и другим видам деформации, сжимаемость);
8) термические свойства (теплопроводность, теплоемкость, температуропроводность, термическое расширение);
9) электрофизические свойства
10) магнитные и радиоактивные свойства.
Характерная особенность большинства коллекторов — слоистость их строения и изменения свойств пород во всех направлениях.
По своему происхождению осадочные породы подразделяются на три большие группы:
Структура породы определяется преимущественно размером и формой зерен. По размерам различают структуры:
К текстурным особенностям породы относят слоистость, характер размещения и расположения пород, взаиморасположение и количественное соотношение цемента и зерен породы и некоторое другие черты строения. Роль цемента часто выполняют глинистые вещества. Текстура горной породы характеризуется расположением и распределением ее составных частей. Основным текстурным признаком осадочных пород является их слоистость. Слоистость бывает горизонтальная, косая и неправильная. Характер слоистости влияет на фильтрационные свойства пород в вертикальном и горизонтальном направлениях, а также на выбор методов воздействия на призабойную зону пласта (например, применение гидроразрыва пласта с целью увеличения притока пластовых флюидов в скважину).
Количественное содержание в породе частиц различной величины называется гранулометрическим (механическим) составом горных пород и имеет смысл только для терригенных слабосцементированных коллекторов. Размер частиц горных пород изменяется от коллоидных частичек до галечника и валунов. Однако размеры их для большинства нефтесодержащих пород колеблются в пределах 0,01 ÷1 мм. Методика гранулометрического анализа для различных пород различна:
Ситовый анализ сыпучих горных пород применяют для определения содержания фракций частиц размером от 0,05 до 10 мм. Проэкстрагированный и высушенный образец нефтесодержащей породы (40-50 г) раздробляется на кусочки и обрабатывается 10%-м раствором соляной кислоты для удаления карбонатов. После этого порода растирается в фарфоровой чашке резиновой пробкой с одновременным промыванием водой для удаления глинистой фракции. Отмытая от глинистой фракции проба высушивается и рассеивается на ситах. Сита бывают трех видов: шелковые, проволочные и штампованные. После каждого анализа производят проверку на потерю веса фракции при рассеве. Суммарный вес полученных фракций должен совпадать с весом исходной бескарбонатной навески породы.
Для рассеивания сита располагаются друг над другом и просеивают от сита с большим диаметром отверстий к меньшим в специальных приборах (ротан), где сита приобретают возвратно - поступательные движения с встряхиванием. Для определения механического состава керна берут навеску образца 50 г, проэкстагированного и высушенного при температуре 107о до постоянной массы. Просеивание проводят строго в течение 15 мин.
Для определения процентного содержания полученных фракций проводят их взвешивание (по ситам) с точностью до 0,01 г. Сумма масс всех фракций после просеивания не должна отличаться от первоначальной массы образца более чем на 1-2%.
Седиментационный (или седиментометрический) анализ проводится для фракций частиц размером менее 0,05 мм. Разделение таких коллоидно-дисперсных частиц по фракциям основано на различной скорости осаждения частиц разного размера в вязкой жидкости. Расчет скорости свободного падения частиц порода в жидкости производится по формуле Стокса для частиц сферической формы:
где
- скорость осаждения частиц; d - диаметр частиц;
rж- плотность жидкости; rп- плотность твердой частицы;
g- ускорение силы тяжести; n - кинематическая вязкость.
Результаты анализа гранулометрического состава пород изображаются также в виде графиков суммарного состава и распределения зерен породы по размерам
(рис. 1.2.2. и 1.2.3.).
Для построения графика распределения зерен породы по размерам (гистограммы) по оси абсцисс(Х) откладываются диаметры частиц, а по оси ординат(У) - массовое содержание в % каждой фракции в породе. При построении суммарного гранулометрического анализа по оси ординат откладывают суммарные массовые доли фракции в процентах, а по оси абсцисс - диаметры частиц или их логарифмов.
Такие графики называют кумулятивными (интегральными) кривыми гранулометрического состава. Если при построении такого графика суммировать содержание частиц, меньших данного диаметра, то получится кривая, показанная на
Образцы отбираются в продуктивной части разреза скважины. Поскольку в пределах разреза скважины свойства пород могут меняться значительно, необходимо стремиться к тому, чтобы каждый метр разреза был представлен не менее, чем тремя-четырьмя образцами породы для анализа.
После извлечения керна на поверхность куски породы очищают от глинистого раствора и осматривают. При описании керна указывают степень однородности и характеристику породы, крупность и характер «скатанности зерен», характер цементирующего материала, слоистость, трещиноватость, цвет, признаки нефтеносности и др. В описание заносят номер образца, глубину и мощность интервала отбора и намечают образец к исследованию физических свойств и нефтеводонасыщенности.
Лучшим способом хранения керна, намеченного к исследованию нефтеводонасыщенности, считается способ парафинирования. После описания образец помещается в плотно прилегающий к породе слегка увлажненный целлофановый пакет, который затем покрывается парафинированной марлей. При увлажнении пакета предотвращается испарение воды из керна. Каждый образец должен быть снабжен этикеткой с указанием номера образца, интервала отбора и номера скважины.
Анализ кернов производится в следующем порядке. С образца снимают парафин и поверхностный слой породы толщиной не менее 5 мм по всему периметру. Затем вырезают среднюю часть образца длиной 4 см, распиливают ее вдоль оси на две части. Они предназначаются для определения коэффициентов нефтенасыщенности, водонасыщенности, пористости, а также содержания хлоридов, карбонатности и смачиваемости. С использованием верхней части образца определяют нефтеотдачу, проницаемость и зависимость остаточной насыщенности от калиллярного давления. Нижняя часть образца керна используется для механического и петрографического анализа породы.
Образцы пород, насыщенные нефтью и водой, перед проведением всех анализов, кроме определения коэффициента нефтеводонасыщенности, освобождают от содержимого путем промывки спирто-бензольной смесью (или другими растворителями) в аппарате Сокслета и высушивают до постоянной массы при температуре 105-107 0С. Определение водо- и нефтенасыщенности проводят на аппаратах Дина и Старка и Закса
-
Экстрагирование
Экстрагирование – освобождение керна от содержимого путем промывки спирто-бензольной смесью (или другими растворителями) в аппарате Сокслета и сушка до постоянной массы при температуре 105-107C. Т.е. происходит полное очищение от нефти и воды, при этом получается сухой минеральный скелет образца.
Сухой минеральный скелет образца необходимо иметь для определения пористости, абсолютной проницаемости, гранулометрического состава, карбонатности и удельной поверхности.
Рисунок 1 – аппарат Сокслета
Аппарат Сокслета состоит из трех основных частей: стеклянной колбы 1, экстрактора 2 и шарикового обратного холодильника 3.
Колбу примерно на три четверти объема заполняют растворителем (бензол, четыреххлористый углерод или смесь бензола со спиртом или ацетоном).
В экстрактор загружают исследуемые образцы породы, помещенные предварительно в изготовленный из фильтровальной бумаги стаканчик с дном.
Для создания необходимой циркуляции охлаждающей воды нижний отвод холодильника соединяют резиновой трубкой с водопроводом, а верхний — с канализацией.
Собранный аппарат устанавливают в вытяжном шкафу, после чего начинается процесс экстракции. Для этого колбу нагревают на водяной бане или электроплитке. При подогреве пары кипящего в колбе растворителя поднимаются в верхнюю часть экстрактора (экстрактор двумя трубками сообщен с колбой), а затем в холодильник, где они конденсируются. Конденсат стекает в экстрактор (в стаканчик с образцами), растворяет нефть, насыщающую образцы, и после накопления спускается сифоном (автоматически) по трубке обратно в колбу.
Экстрагирование образца заканчивается после того, как многократно сливающийся из экстрактора в колбу растворитель становится совершенно прозрачным. После окончания экстрагирования и остывания аппарата его разбирают и извлекают образцы.
-
Водонасыщенность горных пород.
Содержание воды в породе определяется через коэффициент водонасыщенности. Коэффициентом водонасыщенноcти называется отношение объема Vв, содержащейся в образце воды к суммарному объему пор Vп образца
Начальное распределение нефти, остаточной воды и газа в пористой среде пласта влияет на процессы движения нефти в пористой среде и вытеснения ее водой из пласта. В зависимости от количества, состава и состояния остаточных вод находится молекулярная природа поверхности нефтяного коллектора. Если остаточная вода в пласте в виде тонкой пленки покрывает поверхность поровых каналов, то поверхность твердой фазы остается
гидрофильной(угол<90), если же пленка воды отсутствует, то нефть непосредственно соприкасается с твердой поверхностью и вследствие адсорбции поверхностно-активных веществ нефти поверхность нефтяного коллектора становится в значительной степени гидрофобной.
По вопросу о виде остаточной воды, находящейся в пористой среде и других дисперсных телах, различают:
1. Капиллярно-связанная вода в узких капиллярных каналах, где интенсивно проявляются капиллярные силы.
2. Адсорбционная вода, удерживаемая молекулярными силами у поверхности твердого тела и прочно связанной с частицами пористой среды
3. Пленочная воды, покрывающая гидрофильные участки поверхности твердой фазы.
4. Свободная вода, удерживаемой капиллярными силами в дисперсной структуре (ограничивается менисками на поверхностях раздела вода-нефть, вода-газ).
-
Коллекторские свойства горных пород. Структура пористых сред.
Фильтрационные, коллекторские и физические свойства пород нефтегазовых пластов характеризуются следующими основными параметрами:
1) гранулометрический (механический) состав;
2) пористость;
3) проницаемость;
4) удельная поверхность;
5) карбонатность;
6) капиллярность;
7) механические свойства (плотность, упругость, пластиность, сопротивление разрыву, сжатию и другим видам деформации, сжимаемость);
8) термические свойства (теплопроводность, теплоемкость, температуропроводность, термическое расширение);
9) электрофизические свойства
10) магнитные и радиоактивные свойства.
Характерная особенность большинства коллекторов — слоистость их строения и изменения свойств пород во всех направлениях.
По своему происхождению осадочные породы подразделяются на три большие группы:
-
Обломочные – породы, являющиеся продуктом разрушения различных горных пород; они сохраняются в рыхлом или сцементированном состоянии при процессах диагенеза (стадия формирования осадка путем постепенного уплотнения) и эпигенеза (видоизменение породы при продолжающемся прогибании земной коры). -
Химические -
Органогенные
Структура породы определяется преимущественно размером и формой зерен. По размерам различают структуры:
-
псефиты - порода состоит из обломков средним диаметром более 2 мм; -
псаммиты - размер зерен составляет 0,1 ¸ 2 мм; -
алевриты - размер зерен составляет 0,01 ¸ 0,1 мм; -
пелиты - порода состоит из частиц 0,01 мм и менее.
К текстурным особенностям породы относят слоистость, характер размещения и расположения пород, взаиморасположение и количественное соотношение цемента и зерен породы и некоторое другие черты строения. Роль цемента часто выполняют глинистые вещества. Текстура горной породы характеризуется расположением и распределением ее составных частей. Основным текстурным признаком осадочных пород является их слоистость. Слоистость бывает горизонтальная, косая и неправильная. Характер слоистости влияет на фильтрационные свойства пород в вертикальном и горизонтальном направлениях, а также на выбор методов воздействия на призабойную зону пласта (например, применение гидроразрыва пласта с целью увеличения притока пластовых флюидов в скважину).
-
Гранулометрический состав горных пород.
Количественное содержание в породе частиц различной величины называется гранулометрическим (механическим) составом горных пород и имеет смысл только для терригенных слабосцементированных коллекторов. Размер частиц горных пород изменяется от коллоидных частичек до галечника и валунов. Однако размеры их для большинства нефтесодержащих пород колеблются в пределах 0,01 ÷1 мм. Методика гранулометрического анализа для различных пород различна:
-
В рыхлых породах распределение по размерам зерен проводят путем рассеивания на ситах (ситовой анализ). -
В более мелких (коллоидно-дисперсных) - по скорости оседания частиц в жидкости (седиментационный или седиментометрический анализ). -
В сцементированных породах изучаются шлифы породы под микроскопом.(шлифовый анализ)
Ситовый анализ сыпучих горных пород применяют для определения содержания фракций частиц размером от 0,05 до 10 мм. Проэкстрагированный и высушенный образец нефтесодержащей породы (40-50 г) раздробляется на кусочки и обрабатывается 10%-м раствором соляной кислоты для удаления карбонатов. После этого порода растирается в фарфоровой чашке резиновой пробкой с одновременным промыванием водой для удаления глинистой фракции. Отмытая от глинистой фракции проба высушивается и рассеивается на ситах. Сита бывают трех видов: шелковые, проволочные и штампованные. После каждого анализа производят проверку на потерю веса фракции при рассеве. Суммарный вес полученных фракций должен совпадать с весом исходной бескарбонатной навески породы.
Для рассеивания сита располагаются друг над другом и просеивают от сита с большим диаметром отверстий к меньшим в специальных приборах (ротан), где сита приобретают возвратно - поступательные движения с встряхиванием. Для определения механического состава керна берут навеску образца 50 г, проэкстагированного и высушенного при температуре 107о до постоянной массы. Просеивание проводят строго в течение 15 мин.
Для определения процентного содержания полученных фракций проводят их взвешивание (по ситам) с точностью до 0,01 г. Сумма масс всех фракций после просеивания не должна отличаться от первоначальной массы образца более чем на 1-2%.
Седиментационный (или седиментометрический) анализ проводится для фракций частиц размером менее 0,05 мм. Разделение таких коллоидно-дисперсных частиц по фракциям основано на различной скорости осаждения частиц разного размера в вязкой жидкости. Расчет скорости свободного падения частиц порода в жидкости производится по формуле Стокса для частиц сферической формы:
где
- скорость осаждения частиц; d - диаметр частиц;rж- плотность жидкости; rп- плотность твердой частицы;
g- ускорение силы тяжести; n - кинематическая вязкость.
Результаты анализа гранулометрического состава пород изображаются также в виде графиков суммарного состава и распределения зерен породы по размерам
(рис. 1.2.2. и 1.2.3.).
Для построения графика распределения зерен породы по размерам (гистограммы) по оси абсцисс(Х) откладываются диаметры частиц, а по оси ординат(У) - массовое содержание в % каждой фракции в породе. При построении суммарного гранулометрического анализа по оси ординат откладывают суммарные массовые доли фракции в процентах, а по оси абсцисс - диаметры частиц или их логарифмов.
 |  |
| Рис. 1.2.2. Кривая распределения зерен породы по размеру (1), гистограмма (2). | Рис. 1.2.3. Кумулятивная (интегральная) кривая суммарного гранулометрического состава зерен породы |
Такие графики называют кумулятивными (интегральными) кривыми гранулометрического состава. Если при построении такого графика суммировать содержание частиц, меньших данного диаметра, то получится кривая, показанная на