Петрофизические исследования керна. Краткое описание методик проводимых работ

 

 Из керна, доставленного в лабораторию, согласно ГОСТ 26450.0-85 «Породы горные. Общие требования к отбору и подготовке образцов/проб для определения коллекторских свойств» /1/, высверливался цилиндр (длиной - 30мм, диаметром – 30мм) параллельно напластованию. Из слабосцементированных и деформированных разностей отбирались кусочки неправильной формы. Цилиндры и кусочки экстрагировались спиртобензольной смесью. На образцах цилиндрической формы определялись коллекторские и электрические свойства. На кусочках определялась открытая пористость, плотность. Согласно календарному плану, отбирались кусочки пород на исследование карбонатности.

  Экстрагирование керна    проводилось в спиртобензольной смеси (1:3) на аппаратах Сокслета. Дополнительно образцы отмывались от солей дистиллированной водой путем отмачивания. Воду периодически меняли до полного отсутствия солей в очередной порции воды.

Открытая пористость (Кп) определялась согласно ГОСТ 26450.1-85 «Породы горные. Метод определения коэффициента открытой пористости жидкостенасыщением» /2/. Исследования проводились на образцах цилиндрической и неправильной формы, при весе образца не менее 20 грамм.  Мерой пористости является отношение суммарной емкости пустот (пор, каверн, трещин) к объему образца, выраженное в процентах. Кп определялся методом взвешивания. Образцы предварительно высушивались до постоянной массы, вакуумировались и насыщались моделью пластовой воды, что позволяло в дальнейшем использовать насыщенные образцы для измерений удельного электрического сопротивления, скорости распространения упругих волн, а затем и исследовать водоудерживающую способность пород косвенным методом.

Фильтрационные свойства пород характеризуются значениями газопроницаемости, которая определяется по ГОСТ 26450.2-85 «Породы горные. Метод определения коэффициента абсолютной газопроницаемости при стационарной и нестационарной фильтрации» /3/. Исследования проводились на калибровочной установке «Дарсиметр», позволяющей проводить высокоточные измерения газопроницаемости образцов горных пород. Проэкстрагированный и высушенный образец помещался в кернодержатель, в котором обжимается боковая поверхность образца с помощью резиновой манжеты, таким образом, чтобы не допустить проскальзывания воздуха между боковой поверхностью образца и манжетой. При стационарной фильтрации редуктором от источника давления создается разность давлений на входе и выходе из образца.

При нестационарной фильтрации создавалось разрежение в системе кернодержателя и пьезометров. Проводилось трехкратное измерение расхода газа через образец. Скорость тоже определялась известным объемом, прошедшим через образец за фиксированный отрезок времени, но при переменном давлении на входе и выходе из образца.  Коэффициент газопроницаемости рассчитывался по формуле Дарси.

Объемная и минералогическая плотностиопределялись расчетным путем после взвешивания образца в жидкости и в воздухе. ГОСТ 26450.1-85 «Породы горные. Метод оценки объемной плотности вычислением по данным взвешивания, выполненных для определения коэффициента открытой пористости» /4/.

Измерениеудельного электрического сопротивления проводилось согласно ГОСТ 25494-82 «Породы горные. Метод определения удельного электрического сопротивления горных пород» /5/ на установке «Петроом». Использовались образцы цилиндрической формы (без сколов и трещин), проэкстрагированные, высушенные и насыщенные моделью пластовой воды. Образец помещался в кернодержатель с электродами, изготовленными из нержавеющей стали. Замер УЭС проводился с помощью цифрового моста сопротивления. Замер УЭС проводился как на полностью насыщенных образцах (получен Рп - параметр пористости), так и на частично насыщенных образцах (получен Рн - параметр насыщения). Моделирование частичного насыщения проводилось методом центрифугирования.

Методика выполнения измерений (МВИ) удельной активности радионуклидов Ra-226, Th-232, R-40  проводилась посредством измерения аналитическим комплексом «Радэк» активности радионуклидов  в образцах керна. Метод измерения предполагает изготовление образца керна, который позволяет обеспечить идентичность радионуклидного состава и равенство значений удельной активности радионуклидов, изготовленного счетного образца. ГОСТ 30108-94. «Определение удельной эффективной активности радионуклидов» /6/.

Водоудерживающая способность пород определялась согласно свидетельству  № 222.0187/01.00258/2013 «Породы горные. Методика  измерений остаточной водонасыщенности горных пород методом центрифугирования» /7/. Проэкстрагированные,  высушенные и насыщенные моделью пластовой воды образцы помещались в центрифугу. Центрифугировались 30-40 минут при режиме вращения ротора 6000 оборотов в минуту. У 55% образцов исследовалась водоудерживающая способность поэтапно (в трех точках):

- при вращении ротора 3000 оборотов в минуту;

- при вращении ротора 4000 оборотов в минуту;

- при вращении ротора 6000 оборотов в минуту.

Объем порового пространства в процентах, занимаемый водой, оставшейся после центрифугирования, рассчитанный путем взвешивания образцов до и после центрифугирования, характеризует водоудерживающую способность породы.

Оценка измерений коэффициента вытеснения нефти в образцах горных пород включает основные параметры эксперимента при определении полноты извлечения нефти из образца нефтесодержащей горной породы за счет фильтрации через него воды до практически полной обводненности. При этом условия вытеснения нефти максимально приближаются к пластовым за счет применения пластовых или модельных жидкостей с обязательным созданием и поддержанием пластовых температуры и давления согласно свидетельству

 № 222.0188/01.00258/2013«Породы горные. Метод определения коэффициентов вытеснения нефти в образцах горных пород» /8/.

Оценка фильтрационных характеристик пород-коллекторов для воды и нефти осуществляется на моделях экспериментального изучения процессов фильтрации двух несмешивающихся жидкостей согласно свидетельству     № 222.0189/01.00258/2013 «Методика измерений относительной фазовой проницаемости образцов горных пород» /9/.

Определение остаточной водонефтенасыщенности пород - коллекторов нефти и газа прямым дистилляционно-экстракционным способом проводилось на аппаратах Закса согласно СТП 1.11-97 «Породы горные. Метод определения остаточной нефтенасыщенности» /10/. Современная и надежная герметизация отобранных кернов позволяет сохранить естественную водонефтенасыщенность в течение длительного срока до начала исследований в лаборатории.

Дистилляционно-экстракционный способ заключается в том, что пары воды, отогнанной из образца, поступают вместе с парами растворителя и легких погонов нефти в холодильник, где они конденсируются. Вода улавливается в ловушке-мернике, растворитель и легкие погоны нефти возвращаются в испаритель. В результате контакта образца с парами и самим растворителем нефть и битумы экстрагируются и аккумулируются в растворителе. Содержание воды определяют по отсчету ее уровня в ловушке, нефти - по потере в весе образца с учетом плотности нефти и объему воды.

Определение массового содержания кальцита и доломита в измельченном образце определялось на «Карбонатомере» КМ-04-С, согласно СТП 1.4-97 «Породы горные. Метод определения карбонатности (содержания кальцита, доломита и нерастворимого осадка)» /11/.

Принцип работы основан на взаимодействии карбонатных веществ, содержащихся в измельченном образце горной породы, с водным раствором соляной кислоты, приводящим к выделению двуокиси углерода (СО₂) в соответствии с реакциями для кальцита и для доломита.

Увеличение давления в реакционной камере происходит пропорционально объему выделяемого газа, зависящему от массового содержания карбонатных минералов в образце. Различие в скорости протекания реакции взаимодействия кальцита и доломита с соляной кислотой позволяет рассчитывать массовое содержание (СаСО₃)карбонатных веществ в исследуемой породе. Контроль температуры обеспечивает корректировку изменения давления, связанного с влиянием температуры. Система управления и обработки обеспечивается программным управлением «Сarbon 12.0.0.5» установленным на компьютер, и программы КМ 2.1, записанной в энергонезависимую память микропроцессора.

Вывод на дисплей измеренных значений содержания карбонатных веществ в образце производится автоматически, с помощью микропроцессора, с передачей всех данных в архив.

Петрографическое описание породы в шлифах проводилось с целью уточнения ее литолого-петрографического типа, ранее установленного при макроописании керна, и детальной характеристики ее микроструктуры, строения твердой фазы и порового пространства. Оценен вещественный состав обломочной и цементирующей частей пород с количественной оценкой минералогии и гранулометрии, выполнены цветные фотографии шлифов.

Профильная проницаемость проводилась согласно требованиям ГОСТ 26450.2-85. Породы горные. Метод определения коэффициента абсолютной газопроницаемости при стационарной и нестационарной фильтрации, ГОСТ 211511.0-75 Породы горные. Отбор проб и общие требования к методам физических испытаний «Породы горные. Методы определения коэффициента абсолютной газопроницаемости при стационарной и нестационарной фильтрации».

Установка «Петрозонд» позволяет измерить относительное распределение газопроницаемости Кпр в автоматическом режиме по всей поверхности колонки керна и в  любой из точек на образце керна, т.е. можно проследить изменения Кпр в любом направлении на плоскости образца.

Петрозонд является измерительным зондом, который прилагают к поверхности образца, пропуская газ (азот) через отверстие в образец.