СПОСОБ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ И КОНТРОЛЯ КИСЛОТНОЙ ОБРАБОТКИ КАРБОНАТНОГО ПЛАСТА Российский патент 2014 года по МПК E21B43/27 

Изобретение относится к разработке нефтяных и газовых месторождений с применением кислотных методов воздействия на призабойную зону пласта и может быть использовано для оценки эффективности кислотной обработки и повышения результативности воздействия на призабойную зону продуктивного пласта.

Известен способ выделения в разрезе скважины интервалов для солянокислотной обработки, включающий отбор образцов керна, изготовление, экстракцию спиртобензольной смесью, кислотную обработку, промывку дистиллированной водой, с последующим расчетом количества растворившихся в кислоте компонентов породы-коллектора, с использованием данных магнитного каротажа (RU 2205951, МПК E21B 43/27, G01V 3/08, опубл. 2003 г.). Однако известный способ не позволяет получить полную информацию о распределении прореагировавшего кислотного состава в пространстве породы-коллектора, форме и характере образовавшихся каналов растворения, а также детальный числовой расчет площади и глубины проникновения кислотного состава. Кроме того, магнитная восприимчивость растворившихся в кислоте компонентов породы, связанная с присутствием в составе пород железистых хлоритов, существенно ограничивает применение метода.

Известен способ контроля кислотной обработки продуктивного пласта, включающий отбор керна, изготовление образцов керна для фильтрационных исследований, прокачку через образцы керна химических реагентов различной концентрации с различными промежутками времени, изготовление шлифов из образцов керна, отбор шлифов с сохраненной структурой породы, определение отношения количества пор на шлифах со стороны входа химических реагентов к количеству пор на шлифах со стороны выхода химических реагентов, определение оптимальной концентрации химических реагентов для обработки продуктивного пласта по максимальному отношению количества пор на шлифах. (RU 2057918, МПК E21B 43/27, опубл. 1996 г.). Известный способ недостаточно эффективен в связи с низкой визуальной информативностью об эффективности применения кислотного состава и длительностью подсчета, большой погрешностью расчета отношения количества пор на шлифах со стороны входа химических реагентов к количеству пор на шлифах со стороны выхода химических реагентов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ оценки эффективности и контроля кислотной обработки карбонатного пласта, включающий отбор керна, изготовление образцов керна, исследование их на сканирующем электронном микроскопе, прокачку через образцы керна химического реагента, изготовление шлифов со стороны входа и выхода химреагента, исследование рентгеновским томографом образцов керна после прокачки химреагента, сравнение изображений и выделение наиболее эффективных форм каналов растворения, расчет коэффициента импакции методом компьютерной обработки величин характеристик полученных с помощью томографа изображений путем помещения изображений в графический редактор и выбор минимального значения коэффициента импакции в качестве критерия наибольшей эффективности кислотной обработки (патент РФ по заявке №2012121869/03, приоритет 25.05.2012, МПК E21B 43/27). Однако в данном способе существует вероятность возникновения неточностей в вычислении данных, т.к. необходимо вручную обводить контур помещенного в графический редактор изображения червоточины. Это усложняет задачу, требует значительных затрат времени.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности оценки эффективности и контроля кислотной обработки, и ускорение процесса расчета характеристик воздействия кислотного состава.

Поставленная задача решается так, что в способе оценки эффективности и контроля кислотной обработки карбонатного пласта, включающем отбор керна, изготовление образцов керна, исследование их на сканирующем электронном микроскопе, прокачку через образцы керна химического реагента, изготовление шлифов со стороны входа и выхода химреагента, исследование рентгеновским томографом образцов керна после прокачки химреагента, сравнение изображений и выделение наиболее эффективных форм каналов растворения, расчет численного значения эффективности кислотной обработки методом компьютерной обработки величин характеристик изображений, полученных с помощью томографа, и выбор минимального численного значения эффективности в качестве критерия наибольшей эффективности кислотной обработки, в качестве численного значения эффективности кислотной обработки используют величину стимуляции, причем сначала с помощью программного обеспечения автоматически определяют объем распространения червоточины, затем глубину проникновения кислотного раствора, после чего рассчитывают величину стимуляции по формуле:

где St - величина стимуляции, мм², V - объем распространения червоточины, мм³, g - глубина проникновения кислотного раствора, мм.

Способ осуществляют следующим образом.

Производят отбор керна и изготовление образцов керна. Далее проводят исследование этих образцов на сканирующем электронном микроскопе. Осуществляют прокачку химреагента через образцы. Затем образцы керна после прокачки химреагента исследуют рентгеновским томографом путем сравнения изображений и выделяют наиболее эффективные формы каналов растворения. Для оценки эффективности кислотной обработки, проводят определение величины стимуляции методом компьютерной обработки полученных данных. Эффективным результатом применения кислотных реагентов является образование доминантной червоточины. Рассчитывают объем распространения червоточины (V). На рис.3 представлено изображение объема червоточины.

Затем определяют автоматически с помощью программного обеспечения Avizo Fire 7.1 глубину проникновения состава (g, рис.4). Используя эти данные, рассчитывают величину стимуляции St - отношение значений V к g для каждого структурно-генетического типа карбонатной породы. После этого проводят анализ полученных результатов и при минимальном значении величины стимуляции делают вывод о наибольшей эффективности кислотной обработки.

Исследования проводят на образцах керна месторождений Республики Татарстан. Для обработки образцов карбонатной толщи среднего карбона используют следующие кислотные составы:

1. Соляная кислота + замедлитель реакции СНПХ-8903А (10% от соляной кислоты по массе, ТУ 2458-314-05765670-2006 с изм.1). Соляную кислоту берут концентрации 12%, ГОСТ 3118-77. В качестве замедлителя реакции СНПХ-8903А используют состав по патенту РФ №2467164.

2. Соляная кислота (12%, ГОСТ 3118-77);

3. Уксусная кислота (10%, ГОСТ 19814-74).

Прокачку кислотных составов производят на установке для фильтрации жидкости (УИПК-1М) через образец породы.

Приводим пример конкретного выполнения.

Пример 1. Отбирают керн, из него изготавливают пять образцов керна. При помощи алмазного круга вырезают образцы с обеих торцевых поверхностей кернов, из которых затем изготавливают прозрачные шлифы. Далее осуществляют визуальное исследование на сканирующем электронном микроскопе для установления особенностей пустотно-порового пространства, определения принадлежности к определенному структурно-генетическому типу карбонатной породы путем изучения фотографий. На фотографиях (рис.1а, ИБЗ-1 - известняк биокластово-зоогенный первого типа; 1б, ИБЗ-2 - известняк биокластово-зоогенный второго типа; 1в, ИП - пелитоморфный; 1г, ИС - строматолитовый; 1д, ИЛ - литокластовый) прослеживаются различия в структурно-генетических типах карбонатной породы, из чего следует необходимость дальнейшего исследования на томографе.

Затем проводят прокачку 12% соляной кислоты+замедлителя СНПХ-8903А в соотношении 10:1 через выбранные образцы керна на установке УИПК-1М, с рабочим давлением P_раб=4-6 атм, давлением обжима P_обж=8 атм, средней скоростью закачки v_зак=1 м/сут. Далее керн исследуют на рентгеновском томографе, изучая полученные изображения (томограммы) каналов растворения (рис.2). Повторяют те же операции с другими образцами.

Проводят сравнение томограмм каждого образца, визуально выделяют наиболее эффективные формы каналов растворения, после чего проводят расчет численного значения эффективности кислотной обработки. Для оценки эффективности кислотной обработки, используют метод компьютерной обработки величин характеристик изображений, полученных на томографе - программное обеспечение Avizo Fire 7.1.

В качестве численного значения эффективности кислотной обработки используют величину стимуляции. Для этого сначала определяют объем распространения червоточины (V), затем глубину проникновения кислотного раствора (g).

Расчет объема червоточины (V, рис.3) и определение глубины проникновения кислотного раствора g (рис.4) проводят по рентгеновским снимкам автоматически с помощью программного обеспечения Avizo Fire 7.1. Расчет приведен для известняка биокластово-зоогенного первого типа. На рис.3, полученном на томографе с помощью программного обеспечения Avizo Fire 7.1, видны:

объем распространения червоточины - V=319,7199 мм (рис.3), глубина проникновения кислотного состава - g=30,0 мм (рис.4). Рассчитывают величину стимуляции по формуле:

.

Аналогично рассчитывают все показатели для остальных четырех структурно-генетических типов известняков после воздействия на них соляной кислотой.

Пример 2-3 выполняют аналогично примеру 1, меняя тип кислотного реагента. Состав №2 - HCl + замедлитель СНПХ-8903А, состав №3 - уксусная кислота).

После прокачки кислотного состава №2 через образцы керна исследуют их на рентгеновском томографе, сравнивают изображения и проводят оценку эффективности кислотной обработки с помощью расчетов методом компьютерной обработки изображений.

Расчет для состава №2:

Объем распространения червоточины - V=1767,978 мм³,

Глубина проникновения кислотного состава - g=11,0 мм,

Величина стимуляции - ,

Расчет для состава №3:

Объем распространения червоточины - V=328,415 мм³,

Глубина проникновения кислотного состава - g=28,0 мм,

Величина стимуляции - .

Кислотный состав по полученным данным считают оптимальным, при минимальном значении величины стимуляции St.

Расчеты величины стимуляции St для всех структурно-генетических типов известняков показали, что наиболее эффективным кислотным составом является HCl+СНПХ-8903-А (состав №1).

Предлагаемый способ повышает точность оценки эффективности и контроля кислотной обработки карбонатного пласта и позволяет ускорить процесс расчета характеристик воздействия кислотного состава.

Данное изобретение позволяет обеспечить адекватную визуализацию степени изменения порового пространства пород-коллекторов, слагающих продуктивную часть разреза в зоне проведения кислотного воздействия с целью повышения продуктивности скважин. При сопоставлении всех результатов исследований, ранжировании каналов фильтрации, получают объективную визуальную и численную характеристику распределения кислотного состава в прискваженной зоне с учетом структурно-генетических особенностей продуктивного пласта-коллектора.

Предложенный способ является наиболее приемлемым неразрушающим методом исследования структуры образца керна после кислотного воздействия, решает задачу повышения точности определения растворяющих свойств кислотного состава, его пространственного распределения за счет проведения сверхточной компьютерной томографии образцов керна, визуальной информативности способа и оценки эффективности кислотной обработки пласта, позволяет с большей определенностью установить дальнейшую тактику обработки призабойной зоны пласта. Полученные данные на образцах керна по распределению кислотного воздействия по поровому пространству позволяют спроецировать их на масштаб обработки прискважинной зоны пласта, при которых будет получен наибольший прирост дебита по нефти.

Изобретение относится к разработке нефтяных и газовых месторождений с применением кислотных методов воздействия на призабойную зону пласта и может быть использовано для оценки эффективности кислотной обработки и повышения результативности воздействия на призабойную зону продуктивного пласта. Техническим результатом является повышение точности оценки эффективности и контроля кислотной обработки, и ускорение процесса расчета характеристик воздействия кислотного состава. Способ включает отбор керна, изготовление образцов керна, исследование их на сканирующем электронном микроскопе, прокачку через образцы керна химического реагента, изготовление шлифов со стороны входа и выхода химреагента, исследование рентгеновским томографом образцов керна после прокачки химреагента, сравнение изображений и выделение наиболее эффективных форм каналов растворения, расчет численного значения эффективности кислотной обработки методом компьютерной обработки величин характеристик изображений, полученных с помощью томографа, и выбор минимального численного значения эффективности в качестве критерия наибольшей эффективности кислотной обработки. При этом в качестве численного значения эффективности кислотной обработки используют величину стимуляции, причем сначала с помощью программного обеспечения автоматически определяют объем распространения червоточины, затем глубину проникновения кислотного раствора, после чего рассчитывают величину стимуляции по математической формуле. 3 пр., 4 ил.

Способ оценки эффективности и контроля кислотной обработки карбонатного пласта, включающий отбор керна, изготовление образцов керна, исследование их на сканирующем электронном микроскопе, прокачку через образцы керна химического реагента, изготовление шлифов со стороны входа и выхода химреагента, исследование рентгеновским томографом образцов керна после прокачки химреагента, сравнение изображений и выделение наиболее эффективных форм каналов растворения, расчет численного значения эффективности кислотной обработки методом компьютерной обработки величин характеристик изображений, полученных с помощью томографа, и выбор минимального численного значения эффективности в качестве критерия наибольшей эффективности кислотной обработки, отличающийся тем, что, в качестве численного значения эффективности кислотной обработки используют величину стимуляции, причем сначала с помощью программного обеспечения автоматически определяют объем распространения червоточины, затем глубину проникновения кислотного раствора, после чего рассчитывают величину стимуляции по формуле:
,
где St - величина стимуляции, мм²,
V - объем распространения червоточины, мм³,
g - глубина проникновения кислотного раствора, мм.