Способ определения коэффициента проницаемости при изменении термобарических условий на образцах керна Российский патент 2019 года по МПК G01N33/24 G01N15/08 E21B49/00 

Описание патента на изобретение RU2680843C1

Изобретение относится к области исследования физических свойств горных пород, в частности, к определению фильтрационных свойств пористых коллекторов нефти, и может быть использовано при разработке нефтяных месторождений.

Изменение давления и температуры, состава нефти, происходящие в процессе добычи, могут вызвать выпадение и формирование асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО). Парафины и асфальтены могут скапливаться на различных участках системы добычи, начиная с пор пласта и заканчивая насосами, колонной НКТ, устьевой арматурой, выкидными линиями и наземным оборудованием. Осаждение и выпадение данных компонентов пластовых флюидов потенциально может привести к кольматации порового пространства пласта, изменению его смачиваемости, стабилизации водонефтяных эмульсий, образованию АСПО, закупорке внутрискважинного и наземного оборудования и др., что значительно осложняет работу скважины и снижает ее производительность.

Как известно, борьба с данными явлениями в процессах добычи нефти ведётся по следующим направлениям: предотвращение фазовых переходов, предотвращение образования АСПО и удаление уже образовавшихся отложений. Выбор оптимальных способов борьбы и их эффективность зависит от многих факторов, в частности, от способа добычи, термобарического режима течения, состава и свойств добываемой продукции. Таким образом, исследование процесса осаждения АСПО на металлических поверхностях нефтепромыслового оборудования, серьезно осложняющего его эксплуатацию, является весьма важной и наукоемкой задачей.

На данный момент, основными методами для термобарических исследований служат фотометрические, визуальные, фильтрационные, ультразвуковые методы, метод дифференциальной калориметрии, реализованные в оборудовании различных фирм. Исследования в данной области ведутся, в основном, на дегазированных нефтях или на модельных жидкостях.

Известен способ (ОСТ 39-235-89. Нефть. Метод определения фазовых проницаемостей в лабораторных условиях при совместной стационарной фильтрации.- 35 с.), позволяющий определять фазовые проницаемости коллекторов нефти и газа.

Процесс испытания по способу заключается в осуществлении совместной стационарной фильтрации 2-х фаз (нефти и воды, нефти и газа) или нефти, газа и воды через исследуемый образец при условиях, максимально приближенных к пластовым. В качестве исследуемого образца выступает образец породы-коллектора порового типа, отобранный из продуктивных пластов. Условия испытания должны обеспечивать сохранение или воспроизведение естественных физико-химических характеристик системы «порода – пластовые флюиды», а также поддержание в процессе эксперимента значений температуры и давления, соответствующих пластовым.

Недостатком существующего способа является использование моделей нефти для определения коэффициентов проницаемости на керновых образцах. Для приготовления модели нефти используется дегазированная безводная нефть, разбавленная растворителем. Кроме того, в существующем способе, контейнеры жидкостные, предназначенные для рабочих жидкостей и газа, не рассчитаны на использование пластовых нефтей при пластовом давлении и температуре.

Задачей изобретения является определение коэффициента проницаемости на образцах керна в процессе фильтрации пластовой(газированной) пробы нефти при моделировании изменений термобарических условий с учетом выпадения и формирования АСПО в поровом пространстве породы-коллектора, то есть в условиях, максимально приближенных к условиям естественного залегания пород.

Фильтрационные исследования выпадения и формирования парафинов проводят на образцах керна в режиме ступенчатого снижения пластовой температуры с поддержанием постоянного горного давления и пластового давления. Температуру ступенчато снижают от пластовой температуры до температуры на 5-10 градусов ниже температуры выпадения парафинов. На каждой ступени температуры пластовую (газированную) пробу нефти продолжительное время перемешивают для максимальной гомогенизации флюида и прокачивают через керновую модель.

Строят график зависимости коэффициента проницаемости от температуры на образце керна (фиг.1).

Фильтрационные исследования выпадения и формирования асфальтенов проводят на образцах керна в режиме ступенчатого снижения пластового давления с поддержанием постоянного горного давления и пластовой температуры. Давление ступенчато снижают от пластового давления до давления насыщения растворенных газов. На каждой ступени давления пластовую (газированную) пробу нефти также продолжительное время перемешивают.

Строят график зависимости коэффициента проницаемости от давления на образце керна (фиг.2).

Начало процесса выпадения и формирования АСПО определяют по резкому изменению кривой проницаемости на графиках.

Исследования выпадения и формирования парафинов производят раздельно с исследованиями выпадения и формирования асфальтенов. Для каждого фильтрационного эксперимента необходимо использовать различные образцы керна и глубинные пробоотборники в силу того, что после проведения экспериментов возможна закупорка пор и пустот образцов керна АСПО и нарушение естественных условий залегания нефти в пласте. В связи с этим целесообразным является проводить только фильтрационные исследования выпадения и формирования парафинов (например, при отсутствии или ничтожно малом количестве асфальтенов в исследуемых нефтях) или только фильтрационные исследования выпадения и формирования асфальтенов (например, при отсутствии или ничтожно малом количестве парафинов).

Исследования проводились на лабораторной установке УИК-5. Для обеспечения возможности проводить фильтрацию глубинной (газированной) пробы нефти установка модернизировалась путем подключения пробоотборника с передвижной обогревательной системой. Принципиальная схема фильтрационной установки представлена на фиг.3.

Способ осуществляется следующим образом. Для обеспечения возможности проводить фильтрацию глубинной (газированной) пробы нефти установка модернизировалась путем подключения пробоотборника с передвижной обогревательной системой.

Передвижная обогревательная система предназначена для нагрева и перемешивания пробы для гомогенизации флюида. Система обеспечивает перемешивание проб качанием в ручном режиме на регулируемый угол наклона с поддержанием температуры и контролем давления в пробоотборнике. Контроль давления осуществляется масляными насосами высокого давления 1 фильтрационной системы. Контроль температуры осуществляется регулятором - измерителем температуры 2.

Перед экспериментом образцы керна, насыщенные керосином с остаточной водой, устанавливают в кернодержатель 3 фильтрационной системы, создают заданные термобарические условия пласта, т.е. давление и температура. После поднятия давления в фильтрационной системе керосин прокачивают в объеме 3–4 объемов пор образца. После этого в передвижной обогревательной системе 4 создают термобарические условия, аналогичные тем, которые установлены в кернодержателе 3. Керосин замещается на пластовую (газированную) нефть посредством подключения передвижной обогревательной системы 4 совместно с находящимся в ней пробоотборником 5 в гидравлическую схему фильтрационной установки.

Всю систему термостатируют, выдерживают при поддержании заданного давления и температуры. Пластовую нефть прокачивают в объеме не менее 3–4 объемов пор образца, создавая начальную нефтенасыщенность в модели. Определяют коэффициент проницаемости согласно ОСТ 39-235-89. «Нефть. Метод определения фазовых проницаемостей в лабораторных условиях при совместной стационарной фильтрации». Контроль горного давления в кернодержателе 3 при этом осуществляется масляными насосами высокого давления 6.

После этого фильтрационная система и передвижная обогревательная система 4совместно с находящимся в ней пробоотборником 5 изолируются друг от друга.

В фильтрационной системе и установке для подготовки и передвижной обогревательной системе 4 меняют значение температуры при проведении фильтрационных исследований необходимых для определения влияния процесса выпадения парафинов в сторону понижения до одинакового значения, подключают передвижную обогревательную систему 4 совместно с находящимся в ней пробоотборником 5 в гидравлическую схему фильтрационной системы. Система термостатируется. Определяется проницаемость согласно ОСТ 39-235-89. «Нефть. Метод определения фазовых проницаемостей в лабораторных условиях при совместной стационарной фильтрации».

При проведении фильтрационных исследований необходимых для определения влияния процесса выпадения асфальтенов в фильтрационной системе и передвижной обогревательной системе 2 меняют значение пластового давления при проведении фильтрационных исследования необходимых для определения влияния процесса выпадения асфальтенов в сторону понижения до одинакового значения, подключают передвижную обогревательную систему 4 совместно с находящимся в ней пробоотборником 5 в гидравлическую схему фильтрационной системы. Определяется проницаемость согласно ОСТ 39-235-89. «Нефть. Метод определения фазовых проницаемостей в лабораторных условиях при совместной стационарной фильтрации».

Операция повторяется до ступенчатого достижения необходимых значений пластового давления или пластовой температуры.

Компоновка всех необходимых узлов в единой гидравлической схеме в фильтрационной установке позволяет проводить потоковые исследования на керновом материале с применением глубинных (газированных) проб нефти, что значительно повышает достоверность и представительность результатов исследований.

Эти данные могут быть использованы при построении уточненныхгеолого-гидродинамических моделей, которые будут приближены к реальным условиям разработки месторождений, в течение всего планируемого времени её эксплуатации.

Это приводит к изменению технико-экономического обоснования коэффициентов извлечения нефти и делает его более достоверным.

Похожие патенты RU2680843C1

название год авторы номер документа
Способ освоения сложнопостроенных залежей с низкими пластовыми давлениями и температурой 2019
  • Рябков Иван Иванович
  • Иванец Александр Анатольевич
  • Карлов Александр Михайлович
RU2710050C1
Автоматизированная установка для исследований фильтрационных пластовых процессов 2021
  • Соколов Александр Федорович
  • Ваньков Валерий Петрович
  • Алеманов Александр Евгеньевич
  • Троицкий Владимир Михайлович
  • Мизин Андрей Витальевич
  • Монахова Ольга Михайловна
  • Рассохин Андрей Сергеевич
  • Николашев Вадим Вячеславович
  • Костевой Никита Сергеевич
  • Николашев Ростислав Вадимович
  • Скороход Роман Андреевич
  • Курочкин Александр Дмитриевич
  • Усанов Александр Викторович
  • Алексеевич Михаил Юрьевич
  • Чураков Илья Михайлович
  • Колесников Максим Владимирович
  • Скороход Наталья Владимировна
RU2775372C1
Способ определения относительных фазовых проницаемостей 2024
  • Гимазов Азат Альбертович
  • Сергеев Евгений Иванович
  • Муринов Константин Юрьевич
  • Гришин Павел Андреевич
  • Черемисин Алексей Николаевич
  • Зобов Павел Михайлович
  • Бакулин Денис Александрович
  • Мартиросов Артур Александрович
  • Юнусов Тимур Ильдарович
  • Маерле Кирилл Владимирович
  • Бурухин Александр Александрович
RU2818048C1
Способ определения коэффициента вытеснения нефти в масштабе пор на основе 4D-микротомографии и устройство для его реализации 2021
  • Кадыров Раиль Илгизарович
  • Глухов Михаил Сергеевич
  • Стаценко Евгений Олегович
  • Нгуен Тхань Хынг
RU2777702C1
Способ определения водонасыщенности горных пород 1988
  • Губанов Юрий Семенович
  • Нестеренко Николай Юрьевич
  • Багнюк Михаил Никитович
SU1571229A1
Устройство для определения фазовых проницаемостей и соответствующих насыщенностей образцов горных пород 2017
  • Пуртов Олег Викторович
  • Ложкин Михаил Георгиевич
RU2660772C1
Кернодержатель 2018
  • Троицкий Владимир Михайлович
  • Рассохин Сергей Геннадьевич
  • Соколов Александр Федорович
  • Ваньков Валерий Петрович
  • Мизин Андрей Витальевич
  • Алеманов Александр Евгеньевич
RU2685466C1
Способ оценки изменения проницаемости призабойной зоны пласта 2023
  • Паршуков Иван Александрович
  • Рогалев Максим Сергеевич
  • Ашихмин Юрий Алексеевич
RU2807536C1
Фильтрационная установка для физического моделирования процессов вытеснения нефти 2018
  • Мохов Михаил Альбертович
  • Вербицкий Владимир Сергеевич
  • Деньгаев Алексей Викторович
  • Игревский Леонид Витальевич
  • Ламбин Дмитрий Николаевич
  • Грачев Вячеслав Валерьевич
  • Федоров Алексей Эдуардович
  • Ракина Анастасия Геннадьевна
RU2686139C1
Способ оценки изменения характеристик пустотного пространства керновой или насыпной модели пласта при проведении физико-химического моделирования паротепловой обработки 2023
  • Болотов Александр Владимирович
  • Минханов Ильгиз Фаильевич
  • Кадыров Раиль Илгизарович
  • Чалин Владислав Валерьевич
  • Тазеев Айдар Ринатович
  • Варфоломеев Михаил Алексеевич
RU2810640C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 680 843 C1

Реферат патента 2019 года Способ определения коэффициента проницаемости при изменении термобарических условий на образцах керна

Изобретение относится к области исследования физических свойств горных пород и может быть использовано при разработке нефтяных месторождений. Способ заключается в том, что образцы керна, насыщенные керосином с остаточной водой, устанавливают в кернодержатель фильтрационной системы, создают заданные термобарические условия, прокачивают керосин в объеме 3–4 объемов пор образца, в передвижной обогревательной системе с помещенным в нее пробоотборником с пробой нефти создают термобарические условия, аналогичные установленным в кернодержателе, замещают керосин на нефть посредством подключения передвижной обогревательной системы в гидравлическую схему фильтрационной установки, определяют коэффициент проницаемости, устанавливают пластовую температуру, пластовое давление и горное давление, установку модернизируют путем подключения пробоотборника с передвижной обогревательной системой, в которую помещают пластовую пробу нефти, перед подключением в гидравлическую схему фильтрационной установки перемешивают её качанием в ручном режиме с контролем температуры и давления в пробоотборнике для максимальной гомогенизации флюида, начало процесса формирования твердых фаз парафинов и асфальтенов регистрируют по резкому уменьшению коэффициента проницаемости. Достигается повышение надежности определения при возможности приближения к реальным условиям разработки месторождений. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула изобретения RU 2 680 843 C1

1. Способ определения коэффициента проницаемости при изменении термобарических условий на образцах керна, заключающийся в том, что образцы керна, насыщенные керосином с остаточной водой, устанавливают в кернодержатель фильтрационной системы, создают заданные термобарические условия, прокачивают керосин в объеме 3-4 объемов пор образца, замещают керосин на нефть, в условиях эксперимента определяют коэффициент проницаемости, отличающийся тем, что для обеспечения возможности проводить фильтрацию глубинной газированной пробы нефти в фильтрационной установке устанавливают пластовую температуру, пластовое давление и горное давление, установку модернизируют путем подключения пробоотборника с передвижной обогревательной системой, в пробоотборник помещают пластовую газированную пробу нефти, перед подключением в гидравлическую схему фильтрационной установки пробу нефти перемешивают качанием в ручном режиме с контролем температуры и давления для максимальной гомогенизации флюида, проводят фильтрационные исследования выпадения и формирования парафинов и асфальтенов, начало процесса формирования твердых фаз парафинов и асфальтенов регистрируют по резкому уменьшению коэффициента проницаемости.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фильтрационные исследования выпадения и формирования парафинов проводят на образцах керна в режиме ступенчатого снижения пластовой температуры с поддержанием постоянного горного давления и пластового давления, температуру снижают от пластовой температуры до температуры на 5-10 градусов ниже температуры выпадения парафинов.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фильтрационные исследования выпадения и формирования асфальтенов проводят на образцах керна в режиме ступенчатого снижения пластового давления с поддержанием постоянного горного давления и пластовой температуры, давление снижают от пластового давления до давления насыщения растворенных газов.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2019 года RU2680843C1

Машина для изготовления проволочных гвоздей 1922
  • Хмар Д.Г.
SU39A1
Метод определения фазовых проницаемостей в лабораторных условиях при совместной стационарной фильтрации
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Способ определения восстановления проницаемости горных пород 2002
  • Паникаровский В.В.
  • Щуплецов В.А.
  • Романов В.К.
  • Паникаровский Е.В.
  • Мацук С.Н.
RU2224105C1
Способ определения относительных фазовых проницаемостей при двухфазной фильтрации 1989
  • Губанов Юрий Семенович
  • Малахов Василий Федорович
  • Нестеренко Николай Юрьевич
SU1749779A1
Способ определения проницаемости горной породы,слагающей стенки скважины и устройство для его осуществления 1982
  • Булатов Анатолий Иванович
  • Ахметов Рустем Ахатович
  • Ильясов Евгений Панфилович
  • Дзюба Анатолий Феодосиевич
  • Письменный Александр Владимирович
SU1068590A1
US 4253327 A, 03.03.1981
US 4773254 A, 27.09.1988
CN 105403497 A, 16.03.2016.

RU 2 680 843 C1

Авторы

Юрьев Александр Вячеславович

Пустова Елена Юрьевна

Звонков Михаил Алексеевич

Лобанов Алексей Александрович

Белозеров Иван Павлович

Хлань Михаил Васильевич

Даты

2019-02-28Публикация

2018-03-15Подача