Способ определения относительных фазовых проницаемостей пористой среды

(я)5 6 01 й 15/08 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (71) Московский геологоразведочный институт им.Серго Орджоникидзе и Всесоюзныйнаучно-исследовательский институт разведки нефти и газа(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ФАЗОВЫХ ПРОНИЦАЕМОСТЕЙ ПОРИСТОЙ СРЕДЫ(57) Изобретение относится к инженерно-геологическим исследованиям и м.б. использовано в различных технологических процессах, в которых участвуют пористые. среды (ПС) и жидкости с различными физическими свойствами, Цель - повышение эффективности определения проницаемостей Изобретение относится к инженерно- геологическим, гидрогеологическим и геофизическим исследованиям и может быть использовано для обоснования проектов разработки месторождений руд металлов методом подземного выщелачивания, месторождений нефти и газа методом площад,ного вытеснения, строительства различных сооружений, дорог и мелиоративных систем, а также в различных технологических путем увеличения объема и достоверности получаемой информации о гидродинамических параметрах изучаемой среды за счет обеспечения учета влияния на эти параметры трехмерного характера и неоднородности структуры порового пространства, Первоначально определяют среднюю длину межпорового расстояния в исследуемой ПС.Одновременно с измерением величины капиллярного давления между фильтрующими фазами с различными физическими свойствами при каждом значении насыщенности среды смачивающей жидкостью измеряют электропроводность исследуемого объема данной ПС также при каждом значении насыщенности ПС смачивающей жидкостью, Значения относительных фазовых проницаемостей устанавливают по полученным зависимостям капиллярного давления и электропроводности исследуемого объема ПС от его насыщенности смачивающей жид- й) костью и величине средней длины межпорового расстояния в исследуемой ПС.Относительные фазовые проницаемости ус- а танавливают путем расчета по заданной О, формуле, 1 3 пф лы, 6 ил. О процессах, в которых участвуют пористые среды и жидкости с различными физически- в ми свойствами.Цель изобретения - повышение эффективности определения фазовых проницаемостей пористых сред путем увеличения объема и достоверности получаемой информации о гидродинамических параметрах изучаемой среды за счет обеспечения учета влияния на эти параметры трехмерного ха5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 рактера и неоднородности структуры порового пространства.Представление о структуре порового пространства как о трехмерной пространственной сетке капилляров обусловливает определение периода этой сетки, т,е, среднюю длину межпорового расстояния б, Если в одномерной модели длина поровых каналов предполагается бесконечной, то для определения характера движения и распределения фаз в решетке пересекающихся капилляров требуется знать ее период б. Определение величины б должно быть проведено до начала измерения зависимостей капиллярного давления от насыщенности среды Р(з) и электропроводности от насыщенности среды о(з), чтобы последующие воздействия на пористую среду (например, нагнетание ртути) не внесло изменения в геометрические параметры невозмущен ной пористой среды. Проведение одновременно с измерением капиллярного давления измерения электропроводн".сти позволяет получить информацию не только о подсистеме пор-узлов, которую характеризует Р(з), но и о подсистеме пор-связей;Изменение капиллярного давления с изменением насыщенности любой из фаз отражает процесс перераспределения фаз в поровом пространстве. При этом изменение насыщенности будет отражать изменение количества крупных узлов, заполненных данной фазой, Об изменении количества паровых каналов, заполненных этой фазой, по изменению Р(3) судить нельзя.В то же время о количестве таких капилляров, заполненных данной фазой и участвующих в образовании для нее проводящих каналов, можно судить по электропроводности исследуемой среды при известной насыщенности. Как электропроводность, так и гидропроводность любой цепочки капилляров, заполненных жидкостью, определяется прежде всего наиболее тонкими капиллярами. Поэтому изменение электропроводности среды с изменением насыщенности означает, что часть капилляров с наименьшими радиусами, которые ранее содеркали электропроводную жидкость, теперь ее не содержат. Таким образом, по изменению электропроводности можно следить за тем, капилляры какого радиуса при данной насыщенности содержат электропроводную жидкость и, соответственно, проводят не только электрический ток, но и являются гидропроводными для этой жидкости,Поэтому, измеряя одновременно Р(з) и п(з), получаем информацию о существенно разномасштабных подсистемах пор-узлов и пор-связей в неоднородной по структуре образующих ее пустот пористой среде; Причем измерения капиллярного давления и электропроводности среды. должны проводиться одновременно, а не в произвольной последовательности, так как процесс измерения Р(з) для данного объема среды (например, методом нагнетания ртути) делает невозможным повторное использование изучаемого обьема среды. Такое увеличение объема получаемой информации позволяет учесть неоднородный характер парового пространства,Использование для определения относительных фазовых проницаемостей Цз) по измеренным значениям капиллярного давления, электропроводности и средней длине межпорового расстояния позволяет учитывать в полном объеме содержащуюся в этих зависимостях информацию о неоднородности структуры порового пространства, а также его трехмерность. При этом поровое пространство представляется не в виде связки линейных одномерных капилляров различного радиуса, а в виде пространственной трехмерной сетки, в узлах которой расположены поры, соединенные поровыми каналами (капиллярами) различного радиуса.На фиг,1 и 2 показаны типичные примеры шлифов кернов соответственно зернистой и кавернозной пористых сред, отражающих структуру их порового пространства; на фиг.З - модель парового пространства в виде трехмерной сетки, состоящей из пор-узлов и пор-связей: на фиг,4 - схема измерения величин Р и о в процессе нагнетания в исследуемый обьем, предварительно насыщенный смачивающим флюидом (например, воздухом); ртути; на фиг.5 - построенные по результатам проводимых измерений кривые зависимостей Рз) и ст(з) (кривая 1 - Рз), кривая 2 - о (з; на фиг.6 - полученные в результате применения предлагаемого способа относительные фазовые проницаемости (К 1(з) - кривая 1 и 12(з) - кривая 2),Способ осуществляется следующим образом.Вначале определяют исходные параметры исследуемого объема пористой среды и фильтрующихся фаз известными методами: пористостып, длинуи площадь сечения Р объема Л - прямым измерением, удельную электроп роводность ртути д, коэффициент поверхностного натяжения навания. Соответствующие измеренные зна чения Гт для удобства дальнейшего использования также наносят на плоскость о - з, где по оси абсцисс отложены значения 3 с интервалом з/(в ф а по оси ординат - о (кривая 2 на фиг.5). Имея измеренные для данной пористой среды значения капилляр- ного давления Р,(э) электропроводности объема Ь - п(з) и средней длины межпорового расстояния б определяют относительные фазовые проницаемости: 11(з) - для З 5 смачивающей жидкости, 12(з) - для несмачивающей.Затем определяют фазовые проницаемости по соотношению 403 Е (гс 3) Р(г)1 - Е (г)(1 Г (гЯОф(г, Сг б)СГ8 45 50 ются функциями электропроводности г(в) 55 границе ртуть - воздух ри угол смачивания ртутью поверхности капилляров в присутствии воздуха 7- по справочникам, Далее по образцу ненарушенного исходного исследуемого материала устанавливают среднюю длину межпорового расстояния б. После этого объем Ь включают в электрическую схему с источником тока е, как показано на фиг.4, это позволяет определять его проводимость 0= /Ч, где токизмеряется амперметром А, а падение напряжения Ч - вольтметром Ч. Затем измеряют капиллярное давлением при различных насыщенностях, например, методоМ нагнетания ртути и при этом одновременно с измерением Рк измеряют с помощью указанной схемы электропроводность объема Лтакже после завершения нагнетания очередной порции ртути. При реализации данного способа капиллярное давление может быть определено различными путями: методом нагнетания ртути, пропитки в поле тяжести, принудительной пропитки, центрифугиро(з), е(гс) -Р(Г) 1 - е (г)(1 - Б (г) 0( ) (г, О; б) бго=1,2,где= 1 в случае смачивающей жидкости,= 2 - для несмачивающей;з - насыщенность среды смачивающейжидкостью, доли ед.;лОф (г, о, б) =а (;Г (з г- полином1=ои-й степени, коэффициенты которого являи средней длины межпорового расстоянияб;1 мР(г) - первообразная О") (г, сг,б), а Р(г) -обратная к Е(г);Р 1(г)- первообразная 0"(г, сг 4) г"; 5 10 15 20 О (з) - электропроводность исследуемого объема среды, измеряемая в эксперименте, см;б - средняя длина межпорового расстояния в исследуемой пористой среде, м;г - немая переменная;а 1 = О, аг = 2 у соз./Р,(з);Рк(з) - капиллярное давление, измеряемое в эксперименте, Па;у - коэффициент поверхностного натяжения на границе фильтрующихся фаз, н/м;; - угол смачивания, град;гс = РЯВ 1) - 1/4, м;В = а 1, В = а,Формула изобретения1, Способ определения относительныхфазовых проницаемостей пористой среды;включающий измерение пористости среды,насыщенности ее смачивающей жидкостьюи величины капиллярного давления междуфильтрующимися фазами с различными физическими свойствами при каждом значении насыщенности среды смачивающейжидкостью и по зависимости капиллярногодавления от насыщенности среды смачивающей жидкостью - расчет относительныхфазовых проницаемостей, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышенияэффективности определения проницаемостей путем увеличения объема и достоверности получаемой информации огидродинамических параметрах изучаемойсреды путем обеспечения учета глияния наэти параметры трехмерного характера инеоднородности структуры порового пространства, первоначально определяютсреднюю длину межпорового расстояния висследуемой пористой среде, одновременно с измерением величины капиллярногодавления между фильтрующимися фазами сразличными физическими свойствами прикаждом значении насыщенности среды смачивающей жидкостью измеряют электропроводность исследуемого объемапористой среды также при каждом значениинасыщенности среды смачивающей жидкостью, а значения относительных фазовыхпроницаемостей устанавливают по полученным зависимостям капиллярного дав- .ления и электропроводности исследуемогообъема среды от его насыщенности смачивающей жидкостью и величине средней длины межпорового расстояния в исследуемойпористой среде,2, Способпоп.1;отличающийся тем, что относительные фазовые проницаемости устанавливают путем расчета по соот- ношению,7 Г (гс 3) -Е(Г 1 - .е (г) 1 - Е И О(") (г, О с)бг1г(гц) - Е(гЯ" р- г ИЦ 1 - Гз и а(г 0(г,о д) дго1,2где= 1 для смачивающей жидкости;2 - для несмачивающей жидкости; з - насыщенность среды смачивающей жидкостью (доли ед,);0"(г,п 4)-8(а(Я г - полинам)=Ои-й степени, коэффициенты которого являются функциями электропроводности о(з) и средней длины межпорового расстояния б". Цг) - первообраэная О")г, о, б);Е 1(г) - первообраэная Ощ(г, и 4) г ;о (з) - электроп роводность исследуемого объема среды, измеряемая в эксперимен те,См;б - средняя длина межпорового расстояния в исследуемой пористой среде, м;г - немая переменная;а 1= 0; а 2 = 2 созО/Рк(з): 10 Рк(з) - капиллярное давление, измеряемое в эксперименте, Па;- коэффициент поверхностного натяжения на границе фильтрующихся фаэ, Н/м;О - угол смачивания, град;гс= ЕЯВ) - 1/4 м1695176 Фиг Редактор М.Келемеш Корректор Т.Палий аказ 4156 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Рк 6 Составитель Н,РуденкТехред М,Моргентал оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1