Способ оценки степени кольматации пробуренных горных пород

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ(5ф. Кд,(22)Заявлено 10.12.80 (21) 3213589/18-25 а 01 Ч Зlзг с присое еее заявки М сударственный камите СССРлетень М 21 Дата опубликования опис я 07.06.8 обретения ноненко .и В.Д. Нерети 71) Заявите сесоюзный научно-исследовательский и ядерной геофизики и геохимии) СПОСОБ ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ КОЛЬМАТАЦИИ ПРОБУРЕННЬХ ГОРНЫХ ПОРОД ной фазы раствора. В поровых и мелкокавернозных коллекторах глубина эоны кольматации не превышает,12- 16 мм, а в трещинных может быть очень большой. При неизменных свойствах бурового раствора изменение коллек" торских свойств в эакольматированной части породы контролируется ее порометрической характеристикой.Известен способ оценки степени кольматации породы, основанной на изучении ее порометрической характеристики по шлифам под микроскопом. Для определения глубины проникновения твердой фазы глинистого раство" ра в породу и характера заполнения ее пор исследуют таким способом ряд срезов 11.Недостаткоявляется его льность, что неопределение с оро"ды в промышле Изобретение относится к исследова" ниям нефтяных и газовых залежей, преимущественно к керновому анализу, и может быть использовано при исследовании керна, грунтов и шлама, выборе объектов и режимов испытаний их в открытом стволе скважины и интерпритации материалов промыслово-геофизи-. ческих методов,При бурении нефтяных и газовых скважин в результате фильтрации бутО рового раствора в проницаемые породы в их порах задерживается дисперсная фаза раствора и образуется так назы" ваемая зона кольматации, КольматациятБ приводит к перераспределению пор по размерам и увеличению поровой глинистости пород и тем самым к снижению их проницаемости, Наличие зоны кольматации существенно влияет на производительность работы скважины. Глубина проникновения глинистых частиц бурового раствора зависит в основном от размеров поровых каналов и дисперс. м указанного способа трудоемкость и длитепозволяет проводить тепени кольматации и нном масштабе.3 93442Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ оценки степени кольматации пробуренных пород путем отбора образцов керна и определения их порометрических характеристик, причем порометрические характери:тики опре" деляют с помощью ртутной порометрии, Степень кольматации оценивают по результатам изучения порометрической характеристики породы в зоне кольматации и за ней 21.Недостатком ртутной порометрии является сложность ее экспериментальной установки и поэтому такой способ оценки кольматации не нашел широкого применения, Кроме того, ртутная порометрия неприменима для сжимаемых и амальгимируемых обьектов, к которым относятся практически все осадочные породы,Цель изобретения - повышение точности оценки степени кольматации пробуренных горных пород.Поставленная цель достигается тем, что в способе оценки степени кольматации пробуренных горных пород путем отбора образцов керна и определения их порометрических характеристик, отбирают образцы на разных расстояниях по радиусу от оси скважины, отобранные образцы экстрагируют, высушивают, насыщают под вакуумом водой, затем с помощью импульсного ядерного магнитного резонанса (ЯИР) измеряют кривые продольной релаксации указанных образцов, по которым определяют порометрические характеристики образцов и по последним оценивают степень кольматации40 пород.Дополнительно с помощью импульсного ЯИР измеряют кривую продольной релаксации дисперсной фазы бурового раствора, по которой уточняют порометрические характеристики отобран 45 ных образцов.На чертеже изображены кривые продольной релаксации.При определении .степени кольматации необходимо учитывать, что ЯИР имеет свои специфические особеннос" ти, поэтому технология подготовки образцов для измерений должна их учитывать. Подготовка образцов включает операции придания образцу определенной формы и размера и насыщения его жидкостью, Форма и размер образцов определяется датчиком аппаратуры ЯИР. Размер образцов выбирают из условия .наиболее полного заполнения обьема датчика, а длина определяется зоной чувствительностипоследнего. В нашем случае образцыизготавливают в виде цилиндров диаметром 18 мм и высотой 30 мм.Поскольку степень кольматациипробуренной породы изменяется сувеличением расстояния от стенкискважины по ее радиусу, то отбйраемыеобразцы должны располагаться соответствующим образом, В случае использования большого керна сравниваемыецилиндрические образцы выбуривают изнего алмазными коронками, а их торцы подрезают алмазно-абразивным кругом, Оси выбуриваемых цилиндров располагаются по радиусу большого кернаи параллельно оси последнего. При .использовании керна, отобранногобоковым сверлящим керноотборником(его диаметр порядка 20 мм, которыйдопускает датчик релаксометра ЯИР)сравниваемые образцы изготавливаютпутем распиливания исходного кернапо плоскости, перпендикулярной егооси.Так как наличие остатонной нефтии битума в образцах затрудняет определение порометрической характеристики породы, то производят экстракциюобразцов известным способом. Послеэтого образцы сушат при 105 С дополного удаления влаги,Следующим этапом подготовки сравнйваемых образцов к измерениям является их насыщение одинаковой жидкостью с известным содержанием водорода. В качестве насыщающей жидкостииспользуют воду, так как в этом случае существует однозначная связьмежду измеряемой кривой продольнойрелаксации и порометрической характеристикой исследуемого образцапороды. Для удаления парамагнитныхпримесей, которые оказывают существенное влияние на релаксационные параметры жидкости, производят двойнуюдистилляцию воды, Поскольку амплитуда измеряемого сигнала ЯИР пропорциональна количеству ядер водороданасыщающей образец жидкости, то длятонного определения порометрическойхарактеристики породы необходимополное насыщение всех пор, что достигается при насыщении под вакуумом "3 10 мм рт. ст. Установка для созда-Яния такого вакуума позволяет с дос934422 Компонентный составкривой продольнойрелаксации Образцы Незакольматированный123 Закольматированный 4.16 95 12 Т 1 мсУдельный вес, 4 62 8 34 42 380 40 165. 435 5таточной полнотой удалять кислородиз жидкости и образцов породы. Откачку кислорода из воды производятв течение 20 мин, а обеэгаживаниеобразцов породы в течение одногочаса. Для ускорения процесса обезгаживание производят при подогреве образцов до 50 С. После этого образцы заливают водой и продолжают ихвакуумирование еще в течение 30 мин.Затем прекращают откачку и выдерживают в течение 12 ц до полного насыщения под вакуумом.В случае исследования пород, глинистый материал которых способен кнабуханию, в качестве насыщающейжидкости используют водный растворминеральной соли, эквивалентный посодержанию солей пластовой воде,Подготовленный к измерению образецпомещают в датчик релаксометра ЯМР.Кривую продольной релаксации измеряют с помощью импульсной после"довательности 90 о - 90 следующим образом.25Измеряют интервал временимеждупервым и вторым импульсом и измеряют при.этом амплитуду сигнала свободной прецессии, следующего эа вторым импульсом, строят по этим данным зависимость величины. протоннойнамагниченности от времениИзмеренная кривая продольной релаксациипредставляет собой сумму компонентовсо своими временами продольной ре"лаксации, из которой определяют по. рометрические характеристики,Как видно из сравнения компонентного состава кривых продольной релаксации образцов, приведенного в таблице, процесс кольматации контролируется изменением порораспределения в породе. Если до кольматации доля больших пор (Т= 416 мс) в общем объеме порового пространства составляет 40 то после нее она 6Полученные таким образом поро" метрические характеристики стра" жающие распределение .пор по размерам в исследуемой породе, для образцов, отобранных из эоны кольма" тации и вне ее, сравнивают между собой и по результатам сравнения оценивают степень кольматации пор соответствующего размера. П р и м е р. Проводят оценку степени кольматации породы по керну большого. размера (ф = 74 мм), который был отобран из скважины 37 Пальяновской площади Западная Сибирь). Иэ этого керна изготавливают образцы диаметром ф = 18 мм и высо" той и = 30 мм, которые располагают по радиусу керна в зоне кольматации и за ней. Изготовленные образцы насыщаются под вакуумом дистиллированной водой и исследуются на релаксо" метре ЯМР Измеренные кривые продольной релаксации (чертеж) разлагают на компоненТные составляющие, которые находятся по методу наимень" ших квадратов, Времена релаксации Т выделенных компонент отражают распределение пор по размерам, Большим временам Т соответствует больший размер пор Удельный вес выделенных компонент отражает количество пор соответствующего им размера в общем объеме порового пространства породы.Результаты исследования приведены в таблице. снижается до 24 при некотором уве" личении их глинизации (Т= 380 мс). В то же время удельный вес более мелких пор возростает с 16,5 до 34 ь.Относительное содержание самых мел" ких пустот в общем объеме пор практически не изменяется,Использование предлагаемого способа оценки степени кольматации7 934422 8пробуренных горных пород обеспечи- умом водой, затем с помощью импульсвает по сравнению с известными спо- ного ядерного магнитного резонанса .собами оперативность оценок и воз" (ЯМР) измеряют кривые продольной реможность их проведения в промышлен- лаксации укаэанных образцов, по коном масштабе, комплексную оценку иэ" ю торым определяют порометрические менения коллекторских свойств про" характеристики образцов и по последбуренных пород, обусловленных коль- ним оценивают степень кольматации матацией, повышает точность опреде- пород.ления коллекторских свойств пород. 2. Способ по п.1, о т л и ч а юпо керну, грунтам и шламу, надежность 0 щ и й с я тем, что дополнительно с опробования коллекторов и достовер- помощью импульсного ЯМР измеряют ность интерпретации материалов про". кривую .продольной релаксации дисмыслово-геофизических методов. персной фазы бурового раствора, покоторой уточняют порометрические ха 15 рактеристики отобранных образцов,Формула изобретения1, Способ оценки степени кольма" тации пробуренных горных пород путем отбора образцов керна и опреде" 2 в ления их порометрических характеристик, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности оценки, отбирают образцы на разных рас" стояниях по радиусу от оси скважи- рз ны, отобранные образцы экстрагируют, высушивают, насыщают под вакуИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Алекперов В.П., Никитин В,В,,Кольматация проницаемых пластов впроцессе бурения и ее последствия,ЮНефтяное хозяйство", 1972, У 8,с. 21-24.2. Орлов Л,И. Влияние промывочной жидкости на физические свойства коллекторов нефти и газа, М.,934422 Составитель В. Иайоршин Грищанова Техред Д, Пекарь КоррективРедакто те сное а го коми ий и от т/5 13035 ушска Патент", г.ужгород, ул.Проектная,илца 3930/42ВНИИП Тираж 7 Государстве делам изобре москва, Ж