Способ с. м. вдовина исследования образцов горных пород

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1 1744119Опубликовано 30.06.80. Бюллетень24 по делам изобретений н открытийДата опубликования описания 10.07.80(54) СПОСОБ ВДОВИНА ИССЛЕДОВАНИЯ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД1Изобретение относится к области геофизических исследований, а более конкретно к способам акустических исследований коллекторских свойств образцов горных пород.Известен акустический способ исследования образцов горных пород (кернов) и их5 физических моделей, который позволяет измерять в образце горной породы (или физической модели) методом прозвучивания или профилирования такие параметры упругих волн, как скорости (время на фиксиро о ванном расстоянии) их распространения и затухания 1.Далее по этим параметрам определяют коэффициент пористости,.тип флюида, заполняющего поровое пространство породы и тип пористости.Однако точность определения коллекторских свойств горных пород данными способами невелика. Причиной этого является то, что на скорость распространения и затухание упругой волны одновременно влияют такие характеристики горной породы, как литологический состав и его неоднородность, пористость и ее тип-гранулярныйкаверноз 2ный, трещиноватый, а также тип порозаполнителя,Основным недостатком способа являетсято, что он не позволяет измерить истинноевремя распространения и затухание упругой волны в твердой фазе (скелете) горнойпороды или ее физической модели. Это, всвою очередь, приводит к неоднозначностив определении всех геологических, коллекторских и нетрофизических характеристик образцов.Известен также способ излучения упругих и поглощающих свойств горных пород,заключающийся в том, что образец горнойпороды, насыщенной флюидом, помещаютв камеру высокого давления, излучают в кего с помощью направленного преобразователя импульс акустических колебаний под критическим углом образования упругой волны,методом профилирования, в нескольких точках, с помощью точечного ненаправленногогидрофона измеряют амплитуды и времена(интервальное время М,) распространения упругой волны по образцу горной породы, затем образец высушивают и повторяют измерения в тех же точках образцаи при тех же условиях (температура, дав40 45 50 55 3ление), принимают измеренное время за время распространения упругой волны по твердой фазе (скелету) горной породы, насыщают образец жидкостью с известной скоростью распространения упругой волны, например водой, и повторяют измерения, определяют коэффициент эффективной пористости горной породы Ки время Ь 1 (интервальное время) распространения волны по флюиду, заполнявшем поровое пространство породы 2 .Определяют по величине этого времени тип флюида, например вода, нефть. Наличие в образце горной породы трещинной пористости определяют качественно по увеличенному затуханию поперечной волны по сравнению с затуханием продольной волны.К недостаткам способа можно отнести то, что время распространения упругой волны в высушенном образце не является истинным временем ее распространения по твердой фазе, так как в породе имеются поры. Это время зависит от величины и типа (конфигурации) пористости, и поэтому, чем больше пори стость породы, тем больше ошибка в определении Ки тем больше неоднозначность в определении типа флюида по величине А 1. Для устранейия этого недостатка необходимо точно измерить время распространения упругой волны по твердой фазе образца (КО). Определение наличия в образце трещинной пористости по амплитудам и затуханиям продольной и попереч: ной волн также затруднего из-за сильного влияния на эти параметры угла падения волны на трещину.Практически, определение типа пористости (гранулярный, каверноэный, трещинный) данным способом невозможно.К недостаткам способа относится и то, что он чрезвычайно трудоемок и вследствие неоднозначности получаемых результатов требует дополнительного прйвлечения других способов исследования образцов горных пород, например определение пористости путем взвешивания сухого и насыщенного образца, анализ шлифов и т.д.Цель изобретения - повышение точности измерения времени (интервального времени) распространения упругих волн по твердой фазе горной породы.Поставленная цель достигается тем, что помещают образец горной породы, насыщенный флюидом, в инертную жидкость, например металлический расплав Вуда, с известной скоростью распространения упругой волны, измеряют критические углы образования продольной и поперечной волн, например вращения диаграммы, направленность остронаправленного приемного преобразователя, расположенного в жидкости, преобразования угла поворота диаграМмы в электрический сигнал и измерения его величины в момент регистрации наибольшей амплитуды и определяют времена распространения продольной и поперечной упругих волн по 5 1 О 5 26 35 30 35 твердой фазе образца горной породы из выраженияРЬ, РЗ1 т =;ж Ь Фк ,где ( - время распространения упругой волны в инертной жидкости;( - критические углы образования продольной и поперечной волн.Физическая основа способа исследованияобразцов горных пород заключается в том,что критический угол образования упругойволны, падающей из твердой среды на ееграницу с жидкостью, не зависит от скорости волны по объему образца, который включает в себя как твердую фазу породы, таки поровое пространство, а определяется скоростью этой волны в бесконечно тонком слоепороды на ее границе с жидкостью, т.е. втвердой фазе (скелете) горной породы. Припадении упругой волны из жидкости с плотностью , и скоростью распространения волны С 1 на твердую границу с плотностьюр,и скоростью Са максимальный коэффициентобразования упругой волны в твердой фазенаблюдается при ее возбуждении под критическим углом 9 к границе раздела фазс,9 р=агс Зй -саИзвестно, что величина критического угла 9,образования упругой волны определяется отношением скоростей ее распространения на границе раздела твердой и жидкой фаз. Это позволяет, измерив величину угла образования волны и ее скорость в жидкой среде, определить скорость распространения упругой волны в бесконечно тонком слое твердой фазы независимо от количества и размеров структурных дефектов в объеме твердой среды.Сущность предлагаемого способа исследования образцов горных пород заключается в следующем. Образец породы, например керн, насыщенный флюидом, помещают в камеру высо. кого давления в жидкость, которая не растворяет нефть, воду и содержащиеся в них соли (примером подобной инертной жидкости является металлический сплав Вуда при температуре, выше 70 С). В условиях, близких к пластовым, с помощью остронаправленного акустического преобразователя, расположенного в жидкости, возбуждают в образце породы под соответствующими критическими углами продольную Р и поперечную 5 упругие волны, измеряют на фиксированных расстояниях их времена (интервальные времена, скорости) распространения 11, и 11 в образце, измеряют критические углы образования продольной 7 и поперечной ф волн, например путем вращения диаграммы направленности остронаправленного приемного акустического преобразования, расположенного в инертной жидкости, преобразования угла поворота диаграммы в744119 10 Формула изобретения РЬ , РЗт 4 Ьи г 3 Ф Составитель Э. ВолкоТехред К. ШуфричТираж 626осударственного комм изобретений и оа, Ж - 35, Раушскаатентэ г. Ужгород,4 нскнйКорр Подл тета СС ткрытийнаб., д л. Прое Редактор И. Н анкинаЗаказ 3776/7ЦНИИПИпо дел113035, МоскФилиал ППП П ектор М. ВигуисноеСР 4 тнаэлектрический сигнал и измерения его величины в момент регистрации наибольшей амплитуды, определяют время" (интервальные времена, .скорости) распространения продольной 1 и поперечной 1 т волн по твердой фазе (минеральному скелету) образца горной породы по выражениям Р р, в, ат =а 1 п ФкрЬт=1 ж,Ью 9 кр, где 1, - время распространения упругойволны в инертной жидкости.Высушивают образец горной породы, насыщают его жидкостью с известной скоростью (времени 1 ж,) распространения упругой волны, например дистиллированной водой, при тех же условиях, близких к пластовым, измеряют время (интервальное время, скорость) распространения 1 продольной волны по образцу, определяют коэффициент эффективной пористости породы по выра- жению Р Ропределяют время распространения упругой волны по флюиду, заполнявшему поровое пространство горной породы, по выраже- нию гР - т+ 1 т (3)Кн и сопоставляют его с временами (скоростями) распространения волны по нефти, пресной и минерилизованной воде и определяют тип флюида, заполняющего исследуемую горную породу, определяют величину структурного фактора гп горной породы по выражениюР в сравнивают ее с величинами структурного фактора, характерами для гранулярной и трещинной пористости твердой фазы и определяют тип пористости исследуемой горной породы,Применение предлагаемого способа для исследования образцов горных пород позволяет повысить точность и однозначность определения важнейших коллекторских характеристик исследуемых пород, что, в свою очередь, повышает эффективность интерпретации результатов каротажа, а также позволяет сократить время и стоимость работ по исследованию нефтяных и газовых скважин. Способ исследования образцов горныхпород, включающий возбуждение и регистрацию упругих волн, определение времен распространения упругих волн по твердой фазе породы, высушивание образца, насыщение его жидкостью с известными свойствами и определение коллекторских характеристик горных пород, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения 0 времени распространения упругих волн потвердой фазе (минеральному скелету) горной породы, помещают образец, насыщенный флюидом, в инертную жидкость с известной скоростью распространения упругой волны, измеряют критические углы образования продольной и поперечной волн и определяют времена распространения продольной и поперечной упругих волн по твердой фазе образца горной породы из выражения30 где 1 х, - время распространения упругой волны в инертной жидкости;ф - критические углы образования прокрдольной и поперечной волн.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР254428, кл. Е 21 В 47/00, 1966.2. Дзебань И. П. Аппаратура и методикадля изучения упругих и поглощающих свойств горных пород Физика земли, 1970,8 (прототип).