СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ГЕТЕРОГЕННОЙ СМЕСИ Российский патент 1996 года по МПК E21B49/00 E21B47/00 

Описание патента на изобретение RU2065042C1

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для определения технологических свойств пластов и содержания в них полезного ископаемого при оценке целесообразности их разработки, выборе наиболее эффективных и экологически приемлемых эксплуатационных технологий, контроле за полнотой извлечения полезного компонента, а также при сооружении подземных газохранилищ или могильников для захоронения промышленных отходов.

Известно достаточно большое количество способов построения петрофизических моделей горных пород, которые в настоящее время широко используются на практике, например, при определении емкостных свойств пород-коллекторов по их упругим, нейтронно-радиометрическим, электрическим и другим физическим характеристикам (Вендельштейн Б.Ю. Исследование разрезов нефтяных и газовых скважин методом собственных потенциалов. Недра, М. 1966; Дахнов В.Н. Геофизические методы определения коллекторских свойств и нефтегазонасыщения горных пород. Недра, М. 1975; Добрынин В.М. Вендельштейн Б.Ю. Кожевников Д.А. Петрофизика. Недра, М. 1991; Кожевников Д.А. Нейтронные характеристики горных пород и их использование в нефтегазопромысловой геологии Недра, М. 1974; Ларионов В.В. Радиометрия скважин. Недра, М. 1969; Вопросы промысловой геофизики. Сб. статей под ред. Дахнова В.Н. Гостоптехиздат, 1957).

Ближайшим по своей сути к предлагаемому способу является способ построения многомерных моделей, подробно изложенный в работе Элланского М.М. Петрофизические связи и комплексная интерпретация данных промысловой геофизики. Недра, М. 1978, с. 27-76.

Этот способ заключается в построении такой физической модели горной породы, в которой значение искомого интегрального параметра определяют через долевые вклады, физические свойства, размеры и форму каждой составляющей смесь компоненты. При этом при создании структурной компоновки из отдельных элементов размещают (n-1)-ю компоненту в пространстве, заполненном одной из компонент и образующем вмещающую среду, используя операции смешения и последовательного вложения. В результате применения изложенных приемов может быть, например, сконструирована модель горной породы, представленной трехкомпонентной смесью, из которых одна неэлектропроводна, а две другие характеризуются долями К1 и К2 и соответствующими электропроводностями σ1 и σ2. Интегральное значение электропроводности σ1-3 такой макрооднородной смеси описывается выражением вида:
σ1-3 = (K1•σк1

+ K2σк2
)1/к,
где к некий структурный коэффициент, значения которого в повсеместно встречающейся геофизической практике лежат в пределах от 0,5 до 1.

Основной принципиальный недостаток данного способа заключается в том, что позволяет сконструировать модели, применение которых требует тщательной жесткой увязки с результатами лабораторных исследований по коллекциям образцов конкретного месторождения. Это требует отбора большого количества кернового материала и выполнения специальных лабораторных исследований, после обработки которых составляются регрессионные уравнения, связывающие электропроводность породы с коллекторскими свойствами. Увязка осуществляется через подбор структурного коэффициента, который стоит в показателе степени. Он является обобщенным показателем для коллекции в целом и может отличаться от структурного коэффициента для каждого отдельно взятого пласта, а поскольку он стоит в показателе степени, то даже незначительные расхождения могут приводить к существенным ошибкам.

Эти обстоятельства приводят к тому, что на использование построенной таким образом модели накладываются ограничения по диапазону значений пористости, флюидонасыщения и глинистости, а также по соотношению электропроводностей глинистой компоненты и поровой жидкости, что в свою очередь влечет разделение в коллекции пластов на группы.

Предлагаемый способ в значительной степени устраняет изложенные недостатки за счет использования при построении петрофизических моделей структурной упаковки, которая, кроме упомянутых выше приемов, дополнительно позволяет учитывать возможность возникновения и одновременного существования в породе комбинации различных структур, образованных двухкомпонентными смесями гетерогенной среды.

Сущность способа можно пояснить на примере построения петрофизической модели для простейшей двухкомпонентной смеси.

В такой смеси возможно возникновение двух вариантов структурных построений, при которых поочередно рассматривают одну из сред в качестве вмещающей, в пространстве которой как включения определенной формы и размеров размещаются элементы другой среды. При этом допускается, что вероятность возникновения и одновременного существования структуры того или иного вида компоновки в общей смеси для пластичных, способных к деформации элементов, пропорциональна их долевому объему от суммарного количества обеих компонент. В то же время такая смесь не имеет анизотропии, т.е. рассматривается как макрооднородная.

Пример. Способ может быть реализован с помощью физического и математического моделирования на примере одного из вариантов структурной компоновки при построении петрофизической модели глинистого водонефтенасыщенного коллектора следующим образом.

Глинистый водонефтенасыщенный коллектор представим как сложно структурированный агрегат, состоящий из двух различных по свойствам (твердый скелет и обладающая текучестью нефть) неэлектропроводных частей и двух других (неизвлекаемая глинистая компонента и способная к перемещению вода) частей, каждая из которых обладает собственной электропроводностью. Таким образом коллектор pассматривается как агрегат объемом Vn, образованный твердым неэлектропроводным скелетом Vск, поровое пространство которого является гранулярной матрицей и равно Vгрм. Внутри последнего содержатся глинистая компонента (дисперсно рассеянные включения со связанной водой) объемом Vглкт с электропроводностью σгл.кт. и извлекаемые применяемой технологией вода объемом Vв с электропроводностью σв и нефть объемом Vн с нулевой электропроводностью. В соответствии с изложенным выше, в объеме I пространства гранулярной матрицы размещаются вложением две двухкомпонентные смеси, имеющие зеркально-противоположную структуру типа вода в глинистой компоненте и глинистая компонента в воде, а также две другие типа нефть в воде и вода в нефти.

При этом долевые вклады результирующих значений электропроводностей противоположно структурированных смесей в интегральную электропроводность коллектора определяются относительными объемами той компоненты, которая в смеси является вмещающей средой.

Удельную электропроводность глинистого водонефтенасыщенного коллектора определяют путем последовательного применения известных решений (например К. Максвелла) для двухэлементной среды. Далее при моделировании выбранного варианта с целью получения математического выражения для описания значения удельной электропроводности глинистого водонефтенасыщенного коллектора долевые вклады учитывают исходя из следующих соотношений.

Vn Vск + Vгрм Vск + Vглкт + Vэф Vск + Vглкт + Vв + Vн1,
где Vэф Vв + Vн объем пространства коллектора, в пределах которого при используемой технологии возможно перемещение или извлечение путем замены одного флюида другим полезного компонента.

Переходя к долевым вкладам получим, если разделим правую и левую части соотношения 1 на Vn, т.е.


где объемная доля скелета;
объемная доля гранулярной матрицы;
эффективная пористость;
объемная доля содержащейся в коллекторе технологически извлекаемой воды;
объемная доля содержащейся в коллекторе технологически извлекаемой нефти.

Из соотношения 2 следует, что
ωгр.м= ωгл.кт+ ωэф= ωгл.кт+ ωв+ ωн и ωэф= ωв+ ωн
Разделив в приведенных выражениях обе части соответственно на ωгр.м и ωэф, получим:


При использовании соотношений 2, 3 и 4 для получения математического описания принятой петрофизической модели учитывают, что единицы, стоящие в левых частях уравнений, не являются равновеликими, так как проведена нормировка на разные величины, т.е. они имеют смысл единиц различных масштабов измерения долевых вкладов.

В результате в выбранном варианте модели для значения удельной электропроводности глинистого водонефтенасыщенного коллектора (σdyп

) получено выражение вида:

Преимущества предлагаемого способа заключаются в том, что он позволяет создать класс петрофизических моделей, использующих лишь простейшую форму включений, с помощью которых удается избежать введения структурного коэффициента и в то же время охарактеризовать удельную электропроводность горной породы в широком практически встречающемся диапазоне. Кроме того, этот класс моделей за счет предложенной в способе структурной компоновки обеспечивает модели более гибкую внутреннюю связь, что позволяет устранить свойственные прототипу противоречия для предельных случаев, а также cпрогнозировать и объяснить причины реально наблюдаемых диапазона и закономерностей изменения электропроводности пород в коллекциях меньшим количеством независимых факторов. Данные выводы подтверждаются результатами расчетов по формуле 5, которые представлены на фиг. 1-5, иллюстрирующих возможности способа.

На приведенных рисунках кроме рассмотренных используются параметры, обычно применяемые в геофизической практике при определении коллекторских свойств пород, и в рамках построенной модели могут быть представлены в виде:
на фиг. 1 Р относительное сопротивление, равное где σdп

удельная электропроводность породы при 100% водонасыщенности эффективной пористости, значение которой может быть получено из 5 в случае ωв= ωэф;
на фиг. 2 Рп параметр пористости, равный , где σdп
σгл.кт.
удельная электропроводность породы при 100% водонасыщенности эффективной пористости, значение которой может быть получено из 5 в случае ωв= ωэф и σгл.кт.=0;
на фиг. 3 Пп параметр поверхностной проводимости, равный
на фиг. 4 Рdyн
параметр увеличения сопротивления, равный где σdyп
удельная электропроводность породы, эффективное поровое пространство которой заполнено смесью из воды с нефтью, а значение определяется формулой 5;
на фиг. 5 Рyн
параметр предельного увеличения сопротивления, равный где σyп
удельная электропроводность породы при 100% насыщении эффективной пористости нефтью, значение которой определяется формулой 5, когда ωв= 0 или σв=0, Тг гидравлическая извилистость, равная
Предлагаемый способ и представленная петрофизическая модель были широко опробованы и использовались при определении коэффициентов пористости и проницаемости, а также гидравлической извилистости и удельной поверхности на песчано-глинистых отложениях двух геологических ураноносных провинций с целью оценки пригодности разработки месторождений урана способом подземного выщелачивания.

Возможности способа изучались также на материалах литературных источников и некоторых конкретных нефтегазовых месторождений в Краснодарском крае и Западной Сибири. Полученные предварительные результаты свидетельствуют с хорошей сходимости расчетных и экспериментальных данных, которые близки к точности методик проведения работ при определении искомых параметров.

Похожие патенты RU2065042C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ГЕТЕРОГЕННОЙ СМЕСИ 1998
  • Орлов В.Н.
RU2149262C1
Способ определения геологических свойств терригенной породы в около скважинном пространстве по данным геофизических исследований разрезов скважин 2003
  • Афанасьев В.С.
  • Афанасьев С.В.
  • Афанасьев А.В.
RU2219337C1
СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ПРОДУКТИВНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ ПОРИСТОСТИ В ОТЛОЖЕНИЯХ БАЖЕНОВСКОЙ СВИТЫ 2006
  • Калмыков Георгий Александрович
RU2330311C1
Оценка смачиваемости поверхности порового пространства горных пород на основе диффузионно-адсорбционной активности 2018
  • Шишлова Людмила Михайловна
  • Гвоздик Семен Петрович
RU2681973C1
СПОСОБ ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ ТРЕЩИНОВАТОСТИ КАРБОНАТНЫХ ПОРОД ЧЕРЕЗ ПАРАМЕТР ДИФФУЗИОННО-АДСОРБЦИОННОЙ АКТИВНОСТИ 2010
  • Шишлова Людмила Михайловна
  • Адиев Айрат Радикович
RU2455483C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОНИЦАЕМОСТИ ТЕРРИГЕННЫХ ПОРОД-КОЛЛЕКТОРОВ 2009
  • Хабаров Владимир Васильевич
  • Хабаров Алексей Владимирович
  • Шпуров Игорь Викторович
  • Тимчук Александр Станиславович
RU2419111C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТЕРРИГЕННОЙ ПОРОДЫ 2009
  • Немирович Геннадий Михайлович
  • Немирович Татьяна Геннадьевна
RU2389875C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОРОДЫ ПЛАСТА-КОЛЛЕКТОРА 2016
  • Абашкин Владимир Викторович
  • Ялаев Тагир Рустамович
  • Сафонов Сергей Сергеевич
  • Динариев Олег Юрьевич
  • Казак Андрей Владимирович
  • Чехонин Евгений Михайлович
  • Попов Юрий Анатольевич
RU2636821C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОБВОДНЕННОСТИ И СОСТАВА ПРИТОКА НЕФТЯНОЙ СКВАЖИНЫ 2012
  • Белохин Василий Сергеевич
  • Калмыков Георгий Александрович
  • Кашина Наталия Леонидовна
RU2505676C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕФТЕНАСЫЩЕННЫХ ПЛАСТОВ 2012
  • Хисамов Раис Салихович
  • Халимов Рустам Хамисович
  • Торикова Любовь Ивановна
  • Мусаев Гайса Лёмиевич
  • Махмутов Фарид Анфасович
RU2487239C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 065 042 C1

Реферат патента 1996 года СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ГЕТЕРОГЕННОЙ СМЕСИ

Применение: для определения технологических свойств пластов и содержания в них полезного ископаемого в горной и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: способ определения физических параметров гетерогенной смеси содержит структурную компоновку смеси смешиванием и/или вложением элементов, по меньшей мере один из которых является вмещающей средой гетерогенной смеси в заданных сочетаниях и соотношениях. По меньшей мере для одной n-компонентной смеси дополнительно создают обратную сопряженную n-компонентную смесь, и на совокупности основной и дополнительной сопряженных смесей определяют интегральный параметр, причем долевой вклад каждой из сопряженных смесей в результирующий интегральный параметр пропорционален относительному содержанию элемента, образующего вмещающую среду. 5 ил.

Формула изобретения RU 2 065 042 C1

Способ определения физических параметров гетерогенной смеси, включающий структурную компоновку смеси смешиванием и/или вложением элементов, по меньшей мере один из которых является вмещающей средой гетерогенной смеси, в заданных сочетаниях и соотношениях, и определение интегрального параметра смеси, отличающийся тем, что дополнительно создают по меньшей мере для одной n-компонентной смеси обратную сопряженную n-компонентную смесь, а интегральный параметр определяют на совокупности основной и дополнительной сопряженных смесей, причем долевой вклад каждой из сопряженных смесей в результирующий интегральный параметр пропорционален относительному содержанию элемента, образующего вмещающую среду.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1996 года RU2065042C1

Элланский М.М
Петрофизические связи и комплексная интерпретация данных промысловой геофизики.- М.: Недра, 1978, с
Прибор с двумя призмами 1917
  • Кауфман А.К.
SU27A1

RU 2 065 042 C1

Авторы

Орлов Владимир Николаевич

Даты

1996-08-10Публикация

1995-06-17Подача