Способ определения растворимости горных пород

69 0)" СОЮЗ СООЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3(Я) Е 21 В 3 28 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ В ОРСНОМУ СВИД: ПЛЬСТ АРСТВЕННИЙ КОМИТЕТ СССРЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(72) В.С. Войтенко, А.ф. Усинин, В.Д. Тур, А.В. Конюхов и Ю.В. Семенов (71) Всесоюзный научно-исследовательский геологоразведочный нефтяной институт .(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 825877, кл. Е 21 В 43/28, 1979.2, Здановский А.Б. Галургия. М., фХимия", 1972, с. 60-78 (прототип) (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСТВО РНМОСТИ РОРНЬ ПООД, включающий. отбор кернов, изготовление из них калиброванных образцов, воздействие нй образцы растворителем с поддержанием заданных температуры, давленияи скорости циркуляции, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности определения растворимости за счет учета природногонапряженно-деформированного состояния горных пород, образцам до воздействия на них растворителем придают напряженно-деформированноесостояние, аналогичное состоянию породы на глубине отбора проб, а впроцессе воздействия растворителемизмеряют деформации образцов вовремени, и по их значениям рассчитываюткоэффиЦиент растворимости горнойпороды.Изобретение относится к строительству и эксплуатации горных выработбк и может быть использованодля определения растворимости горныхпород, необходимой при обоснованиидобычи полезных ископаемых методомвыщелачивания, проектировании полезных нефтегазовых хранилищ, проводкескважин в солевых отложениях и других инженерных задач.Известен способ определения растворимости горных пород в натурныхусловиях, например способ рентгенопоглощающей способности породпри подземном выщелачивании полезных ископаемых, включающий нагнетание в скважину нейтрального раствораи растворителя определенной концентрации при заданных режимах их циркуляции 13.Недостатками этого способа являются низкая представительность идетальность результатов (выбор оптимального растворителя, временивоздействия растворителем на породуего температуры и скорости циркуляции), а также высокие технологические затраты и продолжительность исследований,Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ,определения растворимости горныхпород, включающий отбор кернов,изготовление иэ них калибровочныхобразцов, воздействие на образцырастворителем с поддержанием заданных температуры, давления и скоростициркуляции 2 3.Известный способ является кратковременным и позволяет получитьоптимальные параметры температуры,давления и скорости циркуляциирастворителя. Однако, применительнок .горным породам, он не дает достоверных результатов, так как не учитывает их напряженно-деФормированного природного состояния.Целью изобретения является повышение точности определения растворимости за счет учета природногонапряженно-деформированного состояния горных пород.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу определения растворимости горных пород,включающему отбор кернов, изготовление из них калиброванных образцов, воздействие на образцы растворителем с поддержанием заданныхтемпературы, давления и скоростициркуляции, образцам до воздейст. -вия на них растворителем придаютнапряженно-деформированное состояние, аналогичное состоянию породына глубине отбора проб, в процессевоздействия растворителем измеряютдеформации образцов во времени,и по их значениям рассчитывают коэф:Фициент растворимости горной породыСпособ осуществляют следующимобразом.В скважинах, пробуренных, напри мер, в солевых отложениях; отбираютв виде керна или шлама пробы породы, из которых изготавливают калиб"рованные образцы. Каждому из образцов в условиях одноосного сжатия 10 придают напряженно-деФормированноесостояние, аналогичное состояниюпороды на глубине отбора проб, ивоздействуют на него различнымипо свойствам иконцентрациям раст ворителями с поддержанием в последних заданных температур, давленияи циркуляции. При этом используетсяи эталонный растворитель, представляющий собой жидкость того же рода, 20 полностью насыщенную изучаемымисолями и добавками. В процессе воздействия на образец растворителямизамеряют его продольные деформацииво времени. Затем по значениям де формаций образца рассчитывают коэфФициент растворимости горной породы,например, из соотношения 30,Р Ем 1 р .где К - коэффициент растворимостиРпороды;Ер - значение продольной деформации образца в раствори 35 теле за время опыта 1 рили эа время разрушенияобразцав растворителе,Е - значение продольной де%формации образца, уста 40 новленного в эталонный(нейтральный по отношениюв исследуемой горной породе) растворитель, эавремя опыта 1.,45 Коэффициент растворимости является обобщенным параметром напряженного состояния, Физико-химическихсвойств породы, растворителя ивремени воздействия растворителяна породУ, Поэтому наиболее приемлемый для исследуемой горной породы растворитель, его концентрация и время воздействия растворителя на породу назначается, исходянз наибольшего по величине коэффициента растворимости породы.Проведенные лабораторные и натурные исследования показали, чтопредлагаемый способ позволяет повысить достоверность определения60 растворимости горных пород и подобрать для них наиболее оптимальныйрастворгтель, его концентрацию ивремя растворения,П р и м е р. При бурении трестом65 "Белнефтегаэраэведка" отложений каменной соли в Лрипятской,впадине для скважин 2-С-Чернинская и 1-В- -Дроздовская были выполнены лабораторные и натурные исследования раст воримости горных пород. В состав исследованной каменной соли входили следующие компоненты: БаС 1 97,32, КСФ 0,2, М 8 С 1 0,08, СаЯО 1/35 и нерастворимый остаток 1,06. Из отобранных в скважинах кернов была изготовлена серия образцов с плотностью равной 2,17 гс/см. При испытаниях образцы каменной соли обрабатывались фильтром бурового раствора, насыщенного КаС 1. Плотность фильтрата составляла 1,18 гс/см . Вс испытания проводились при 30 С.Поскольку в известных способах, определения растворимости веществ результаты не,характеризуются коэффициентом растворимости, то для сравнительной оценки данных, полученных по известным и предлагаемой методикам, в качестве обобщенного параметра была принята скорость растворения вещества, Скорость растворения вещества определялась по известной формуле0Р где 0 - вес растворившейся соли,У - площадь растворения,с - время растворения соли.Вес растворившейся соли определяется по Формуле 0 = ч угде Чс - объем растворившейся соли)- удельный вес соли.Условия испытания и полученныеданные сведены в таблицу.Так,.по лабораторным испытаниям,проведенные в соответствии с извест;ной методикой, скорость растворения5 образцов при плотности Фильтратабурового раствора 1,18 гс/см 3 составила 0,21 гс-смсутки (таблица).Использование этих результатовпри бурении солевых отложений привелок кавериообразованиям в стенках,скважин. По данным проведенной ка- .вернометрии быяи рассчитаны фактические скорости растворения каменной соли, которые по различным скважинам,в среднем, составили 0,41 Гс/смсут(таблица).Сравнение результатов натурныхи лабораторных исследований показывает неудовлетворительную оценкукинетики растворения породы, выполненную по известной методике.С.целью получения достоверных лабораторных данных по предлагаемомуО способу были испытаны аналогичныеобразцы и буровой раствор. Испытания проводились в условиях одноосного сжатия. При этом уровень напряженности образцов соответствовал151 =. - ж-щ 0,5,6ФРгде ЬФ - фактическое напряжение породы на глубине отборакерна,20 6 ЭР - временное сопротивлениеобразцов при одноосномсжатии.Результаты лабораторных испытаний предлагаемым способом показали25 достаточную для практических целейсходимость со скоростью растворения, полученной в натурных условияхметодом кавернометрии (таблица).Для ликвидации осложнений в про 30 водке скважин при заданной. сйособом определен соответствующийей буровой раствор с плотностью35 Фильтрата 1,21 гс/см. Применение полученных дайных при бурении солевыхотложений позволило ликвидироватьимевшиеся ранее осложнения, связанные с кавернообраэованием стволов4 скважин.Использование предлагаемогоспособа при добыче полезных ископаемых методом выщелачивания, возведении нефтегазовых подземных хранилищ,проводке скважин в солевых отложениях, интенсификации притоков нефти,газа в чриэабойной зоне продуктивного пласта и других инженерныхзадачах позволит существенно снизитьматериальные затраты и сроки произ 5 О водства буровык работ по строительству и эксплуатации горных выработок.1078035 Йесто проведенияйсследований Вес растворившейся .соли, С,Рс Отбор кернав интервале,м Площадьрастворения, Р, см Осредненнаяскорость растворения по 5-тиобразцам, Чгс/см: сут Скважина2-С-Чернинская 0,42 369264 10 87920 950-960 Скважина1-В-Дроздовская 680-б 90 680-690 То же 750-. 760 750-760 0,21 24 2,44 47 0,39 49 2,86 442,93 44 0,03 3,92 То же Составитель Н. РуденкоТехред Т.фанта Корректор Л. Пилипенко Редактор Г. Волкова Тираж 564 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 889/23 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 Лабораторные испытания по.известной ме. -тодике Лабораторные испытания предлагаемым способом