СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА И СОХРАНЕНИЯ ОБРАЗЦОВ КЕРНА ИЗ КОЛЛЕКТОРА Российский патент 2020 года по МПК E21B25/08 E21B49/06 G01N33/24 

Уровень техники

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Варианты осуществления изобретения, в общем, относятся к получению и анализу образцов керна геологических пластов. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способам и системам для сохранения исходный свойств поровых текучих сред и горной породы в отобранных образцах керна, позволяющих оперативно получить изображение таких образцов.

Описание уровня техники

[0002] В горных породах можно бурить скважины для доступа к текучим средам, хранящимся в геологических пластах с углеводородами. Такие геологические пласты можно называть ʺколлекторамиʺ. Существует много различных методик для определения присутствия и количества углеводородов в таких коллекторах. В некоторых случаях образец горной породы и текучих сред (называемый ʺобразец кернаʺ) можно отбирать на забое в скважине и поднимать на поверхность для дополнительного анализа. Образец керна можно анализировать для определения количества и ценности углеводородов (например, нефти и газа) в коллекторе. Анализ образца керна может также определить темп, с которым идентифицированные нефть и газ можно добывать, а также помочь в идентификации методик для извлечения нефти и газа и максимизации извлечения из коллектора.

[0003] Вместе с тем, получение не измененного образца керна из коллектора может быть проблемным и может влиять на точный анализ образца и последующее количественное определение запасов углеводородов в коллекторе. Существующие методики получения образца керна из коллектора могут вызывать напряжение горных пород и текучих сред в образце и обуславливать изменения свойств горной породы, свойств текучей среды, или того и другого. Дополнительно, образцы керна, полученные по существующим методикам, могут иметь составы текучей среды, отличающиеся от природных составов текучей среды, в особенности, для образцов керна горной породы, имеющих относительно низкую проницаемость. Кроме того, для таких углеводородов, как газ в плотном сланце и нефть в плотном сланце, может быть трудно получить начальные геологические запасы газа, и образец керна из таких коллекторов может содержать летучие текучие среды и газы с высокой сжимаемостью, которые расширяются при снятии давления с образца во время извлечения на поверхность, что дополнительно влияет на анализ образца керна.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] Варианты осуществления изобретения в общем относятся к способам и системам отбора одного или более образцов керна и анализа одного или более образцов керна. В некоторых вариантах осуществления предложен способ, который включает в себя получение одного или более образцов керна из коллектора с применением инструмента отбора образцов горной породы и текучей среды, спущенного на забой в стволе скважины, проходящем от поверхности в коллектор. Инструмент отбора образцов горной породы и текучей среды включает в себя камеру, заполненную безводородной текучей средой. Способ дополнительно включает в себя закладку одного или более образцов керна в камеру, при этом один или более образцов керна вытесняют часть безводородной текучей среды, и один или более образцов керна погружаются в безводородную текучую среду. Камера дополнительно включает в себя пространство, не занятое одним или более образцами керна и безводородной текучей средой. Способ также включает в себя перемещение газа в камеру для заполнения не занятого пространства и уплотнение камеры посредством крышки на конце камеры.

[0005] В некоторых вариантах осуществления уплотнение камеры посредством крышки дает уплотненную камеру под давлением некоторой величины. В некоторых вариантах осуществления величина давления, по существу, равна давлению коллектора. В некоторых вариантах осуществления способ включает в себя подъем инструмента отбора образцов горной породы и текучей среды с камерой под давлением с забоя скважины на поверхность. В некоторых вариантах осуществления способ включает в себя получение изображения по меньшей мере одного из одного или более образцов керна в камере под давлением с применением по меньшей мере одного из следующего: нейтронной радиографии, рентгенографии, и ядерно-магнитно-резонансной визуализации. В некоторых вариантах осуществления получение одного или более образцов керна из коллектора с применением инструмента отбора образцов горной породы и текучей среды включает в себя получение одного или более образцов керна из боковой стенки ствола скважины с применением вращающегося устройства отбора керна.

[0006] В некоторых вариантах осуществления безводородная текучая среда является текучей средой на основе фторированного углеводорода. В некоторых вариантах осуществления газ включает в себя азот. В некоторых вариантах осуществления камера включает в себя эвтектический металлический компонент. В некоторых вариантах осуществления способ включает в себя спуск инструмента отбора образцов горной породы и текучей среды в стволе скважины. В некоторых вариантах осуществления способ включает в себя добавление безводородной текучей среды в камеру до спуска инструмента отбора образцов горной породы и текучей среды в ствол скважины. В некоторых вариантах осуществления получение одного или более образцов керна из коллектора с применением инструмента отбора образцов горной породы и текучей среды, спущенного на забой в ствол скважины, включает в себя получение первого образца керна на первой глубине в стволе скважины и получение второго образца керна на второй глубине в стволе скважины.

[0007] В некоторых вариантах осуществления способ включает в себя удаление некоторого количества газа, некоторого количества безводородной текучей среды, или того и другого. В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает в себя перемещение водного раствора в камеру для замены удаленного количества газа, удаленного количества безводородной текучей среды, или того и другого. В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает в себя получение изображения по меньшей мере одного образца керна из одного или более образцов керна в камере с применением по меньшей мере одного из следующего: нейтронной радиографии и компьютерной томографии (СТ). В некоторых вариантах осуществления способ также включает в себя определения насыщения водного раствора по меньшей мере в одном образце керна.

[0008] В некоторых вариантах осуществления способ включает в себя удаление некоторого количества газа, некоторого количества безводородной текучей среды, или того и другого. В некоторых вариантах осуществления способ также включает в себя перемещение двуокиси углерода в камеру для замены удаленного количества газа, удаленного количества безводородной текучей среды, или того и другого. В некоторых вариантах осуществления способ включает в себя получение изображения по меньшей мере одного образца керна из одного или более образцов керна в камере с применением компьютерной томографии (СТ). Способ также включает в себя определение впитывания двуокиси углерода по меньшей мере в один образец керна. В некоторых вариантах осуществления способ также включает в себя определения замены двуокиси углерода текучей средой по меньшей мере одного образца керна.

[0009] В некоторых вариантах осуществления способ включает в себя удаление некоторого количества газа, некоторого количества безводородной текучей среды, или того и другого, а также перемещение диборана в камеру для замены удаленного количества газа, удаленного количества безводородной текучей среды, или того и другого. Способ дополнительно включает в себя получение изображения по меньшей мере одного образца керна из одного или более образцов керна в камере с применением нейтронной радиографии.

[0010] в другом варианте осуществления предложен способ анализа образцов керна, отобранных из коллектора. Способ включает в себя обеспечение камеры под давлением, имеющей один или более образцов керна, погруженных в безводородную текучую среду. Камера под давлением содержит газ и уплотняется на забое в стволе скважины, проходящем в коллектор, после отбора одного или более образцов керна из коллектора. Способ также включает в себя нагрев камеры под давлением до некоторой температуры и уменьшение за один или более этапов давления камеры под давлением до атмосферного давления. Одна или более ступеней включают в себя выпуск некоторого количества газа, некоторого количества безводородной текучей среды, или того и другого, для уменьшения давления камеры под давлением на некоторую величину, и определение количества выпущенного газа, количества выпущенной безводородной текучей среды, или того и другого. Способ также включает в себя определение, после уменьшения давления камеры под давлением до атмосферного давления, общего количества выпущенного газа, безводородной текучей среды, и углеводородов и вычисление значения геологических запасов углеводородов из общего количества выпущенного газа, безводородной текучей среды, и углеводородов.

[0011] В некоторых вариантах осуществления температура, по существу, равна температуре коллектора. В некоторых вариантах осуществления величина давления является первой величиной давления, и способ включает в себя нагнетание давления в камере под давлением до второй величины давления перед уменьшением, за один или более этапов, давления камеры под давлением до атмосферного давления. В некоторых вариантах осуществления вторая величина давления, по существу, равна давлению коллектора.

[0012] В некоторых вариантах осуществления предложен инструмент отбора образцов горной породы и текучей среды. Инструмент отбора образцов горной породы и текучей среды включает в себя вращающееся устройство отбора бокового керна и камеру, имеющую эвтектический металлический компонент, причем камера выполнена с возможностью содержать один или более образцов керна коллектора. Один или более образцов керна получают вращающимся устройством отбора бокового керна из боковой стенки ствола скважины, проходящей от поверхности в коллектор. Инструмент отбора образцов горной породы и текучей среды дополнительно включает в себя контейнер, выполненный с возможностью хранения газа, и один или более клапанов, соединяющих контейнер с камерой. В некоторых вариантах осуществления инструмент отбора образцов горной породы и текучей среды является инструментом на вспомогательном канате для отбора образцов горной породы и текучей среды.

[0013] В некоторых вариантах осуществления предложен способ отбора одного или более образцов керна из ствола скважины. Способ включает в себя спуск инструмента отбора образцов горной породы и текучей среды в стволе скважины, проходящем от поверхности в коллектор, и извлечение образца керна из боковой стенки ствола скважины. Способ также включает в себя размещение образца керна в камере, причем камера содержит безводородную текучую среду, уплотнение камеры, перемещение газа в камеру, и подъем камеры на поверхность. В некоторых вариантах осуществления спуск инструмента отбора образцов горной породы и текучей среды в стволе скважины содержит спуск инструмента отбора образцов горной породы и текучей среды на вспомогательном канате, спускаемом в ствол скважины.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0014] Данные и другие признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения должны стать лучше понятными из следующего описания, формулы изобретения и прилагаемых чертежей. Следует заметить, что чертежи иллюстрируют только несколько вариантов осуществления изобретения и поэтому не должны рассматриваться ограничивающими объем изобретения, поскольку допускают другие, равно эффективные варианты осуществления.

[0015] На фиг. 1 показана блок-схема способа отбора одного или более образцов керна и сохранения исходных свойств поровых текучих сред и горной породы согласно варианту осуществления изобретения.

[0016] На фиг. 2 показана блок-схема способа определения геологических запасов углеводородов по одному или более образцам керна, отобранным согласно варианту осуществления изобретения.

[0017] На фиг. 3 показана блок-схема способа определения впитывания воды одним или более образцами керна, отобранными согласно варианту осуществления изобретения.

[0018] На фиг. 4 показана блок-схема способа определения впитывания двуокиси углерода одним или более образцами керна, отобранными согласно варианту осуществления изобретения.

[0019] На фиг. 5 показана блок-схема системы отбора образцов горной породы и текучей среды, с применением инструмента отбора образцов горной породы и текучей среды согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.

[0020] На фиг. 6 показана блок-схема керновой камеры под давлением инструмента отбора образцов горной породы и текучей среды согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0021] Настоящее изобретение описано более подробно ниже в данном документе со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые иллюстрируют варианты осуществления изобретения. Изобретение можно, вместе с тем, осуществить во многих отличающихся формах и не следует толковать, как ограниченное вариантами осуществления, изложенными в данном документе. Данные варианты осуществления обеспечены для придания раскрытию глубины и завершенности и должны полностью передавать объем изобретения специалисту в данной области техники.

[0022] Системы отбора образцов породы и текучей среды могут обеспечивать отбор на забое скважины образцов керна (например, образцов горной породы и текучей среды) из скважины в коллекторе. В некоторых случаях образцы керна могут отбирать и уплотнять в камере (именуется ʺотбором керна в уплотняемый керноприемникʺ). В некоторых системах отбора образцов горной породы и текучей среды могут заполнять камеру раствором формиата натрия и уплотнять камеру после отбора и размещения в камере образцов. Вместе с тем, когда камера охлаждается во время подъема с забоя на поверхность, камера может терять давление вследствие сокращения текучих сред внутри камеры. Как следствие, текучие среды внутри образцов керна могут выталкиваться. Дополнительно, водная фаза формиата натрия может впитываться в смоченные водой части образцов керна, выталкивая углеводороды и отрицательно влияя на последующий анализ впитывания воды в образцы керна. Водная фаза формиата натрия может также взаимодействовать с водовосприимчивыми частями горной породы образцов керна и может менять свойства таких водовосприимчивых частей.

[0023] С учетом приведенного выше примера, варианты осуществления изобретения включают в себя способы, устройство и системы отбора и сохранения образцов керна из коллектора и анализа законсервированных образцов керна в керновой камере под давлением (PCV). Методики, описанные в данном документе могут обеспечивать поддержание исходного давления коллектора в керновой камере под давлением, таким образом, предотвращая выталкивание текучих сред, находящихся внутри образцов керна или газов, выделяющихся из жидких фаз текучих сред внутри образцов керна. Таким образом, методики, описанные в данном документе могут обеспечивать получение изображений текучих сред в их исходном поровом местоположении внутри горных пород образцов керна. Дополнительно, методики, описанные в данном документе, могут предотвращать впитывание или другой вход посторонних текучих сред в образцы керна и обеспечивать последующий анализ впитывания воды и текучей среды на водной основе в образцы керна после подъема керновой камеры под давлением на поверхность. Дополнительно, методики, описанные в данном документе могут обеспечивать получение изображений с помощью нейтронной радиографии, рентгенографии и ядерно-магнитно-резонансной (ЯМР) визуализации образцов керна под давлением коллектора, когда образцы керна остаются в керновой камере под давлением.

[0024] Как описано ниже, керновая камера под давлением для отбора образцов керна может быть заполнена безводородной текучей средой (которая может включать в себя или называться ʺбезводородной инертной текучей средойʺ) до отбора образцов керна из коллектора, доступного в стволе скважины. При использовании в данном документе, термин ʺзаполненʺ не требует, чтобы весь объем керновой камеры под давлением был занят. В некоторых вариантах осуществления удельная плотность безводородной текучей среды может быть выбрана на основе давления в коллекторе, температуры коллектора и такой плотности бурового раствора, применяемого во время бурения скважины, что удельная плотность безводородной текучей среды больше удельной плотности бурового раствора. Когда образец керна помещают в керновую камеру под давлением, безводородная текучая среда может быть вытеснена и занять пространство выше образца керна, таким образом погружая образец керна и предотвращая дополнительное загрязнение образца керна буровым раствором.

[0025] В некоторых вариантах осуществления газ (например, инертный газ, такой как азот или другой инертный газ) можно перемещать в керновую камеру под давлением, чтобы занять некоторое пространство в керновой камере под давлением (например, пространство, не занятое безводородной текучей средой и отобранными образцами керна, такое как пространство выше безводородной текучей среды). В некоторых вариантах осуществления инструмент отбора образцов горной породы и текучей среды для отбора и сохранения образцов керна может включать в себя клапаны и другие компоненты для содействия перемещению газа (например, инертного газа, такого как азот или другой инертный газ) в керновую камеру под давлением. Понятно, что пространство в керновой камере под давлением, занимаемое газом, может минимизировать снижение давления образцов керна при подъеме керновой камеры под давлением на поверхность.

[0026] После подъема керновой камеры под давлением на поверхность отобранные образцы керна можно анализировать внутри керновой камеры под давлением, применяя различные методики получения изображения, такие как нейтронная радиография, рентгенография, и визуализация посредством ЯМР, поскольку безводородная текучая среда в керновой камере под давлением не эмитирует спектроскопически обнаруживаемой сигнатуры под действием данных методик получения изображения (т.e., безводородная текучая среда является прозрачной для нейтронов и не имеет H-ЯМР сигнала). В некоторых вариантах осуществления, в керновой камере под давлением можно нагнетать исходное давление коллектора (если керновая камера под давлением не находится под исходным давлением коллектора) и осуществлять нагрев до исходной температуры коллектора для обеспечения определения количества углеводородов в образце коллектора. После уравновешивания образцов керна в керновой камере под давлением, давление внутри керновой камеры можно ступенчато уменьшать, и количество газа и текучих сред (включающих в себя, например, газ, ранее добавленный в камеру, безводородную текучую среду и углеводороды), выпущенных и отобранных на каждой ступени уменьшения давления, можно записывать. Уменьшение давления и запись по выпущенным газу и текучим средам можно повторять до сброса давления в керновой камере под давлением до атмосферного давления. Общий объем газа и текучих сред, выпущенных во время снижения давления, может обеспечивать оценку геологических запасов углеводородов коллектора.

[0027] В некоторых вариантах осуществления добавляемые газ и безводородную текучую среду в камере можно заменить водным раствором для определения впитывания воды или текучей среды на водной основе в отобранные образцы керна. В некоторых вариантах осуществления газ и безводородную текучую среду в керновой камере под давлением можно заменить водным раствором посредством нагнетания водного раствора в верхнюю часть керновой камеры под давлением и выведения безводородной текучей среды из нижней части керновой камеры под давлением. Можно вести мониторинг насыщения водного раствора (например, впитывания водной фазы раствора) в образцы керна посредством нейтронной радиографии, компьютерной томографии (CT) или того и другого.

[0028] В некоторых вариантах осуществления газ в керновой камере под давлением может быть удален и заменен двуокисью углерода относительно высокого давления. В таких вариантах осуществления безводородную текучую среду в камере можно выводить из нижней части камеры при перемещении двуокиси углерода в камеру. В таких вариантах осуществления давление в керновой камере под давлением можно поддерживать во время перемещения двуокиси углерода в керновую камеру под давлением. Можно вести мониторинг впитывания двуокиси углерода или замены двуокиси углерода газами или текучими средами в образцах керна, применяя, например, компьютерную томографию. В некоторых вариантах осуществления газ в керновой камере под давлением можно удалить и заменить на диборан (B₂H₆). В таких вариантах осуществления диборан (B₂H₆) может обеспечивать применение высококонтрастной нейтронной радиографии для получения изображений образцов керна в керновой камере под давлением. В других вариантах осуществления можно применять другие газы, которые имеют большой нейтронный сигнал и могут улучшать контраст в нейтронной радиографии, такие, например, как триметилборан ((CH₃)₃B), тетраборан (B₄H₁₁), трехфтористый бор (BF₃) или треххлористый бор (BCl₃). В других вариантах осуществления можно также применять жидкости с сильным нейтронным сигналом, которые могут улучшать контраст в нейтронной радиографии, такие, например, как пентаборан (B₅H₉), гексаборан (B₆H₁₀), триэтилборан (B(C₂H₅)₃), триметилборат (B(OCH₃)₃), триэтилборат (B(OC₂H₅)₃), трис(триметилсилокси)борат (((CH₃)₃SiO)₃B), трехбромистый бор (BBr₃), боразин (BH₃NH₃), двухлористый фенилбор (C₆H₅BCl₂), тетрафтороборат водорода (HBF₄), три-н-бутилборат (B(OC₄H₉)₃), триметоксибороксин ((CH₃O)₃B₃O₃), три-i-пропилборат (B(OCH(CH₃)₂)₃). В других вариантах осуществления можно также применять жидкие продукты присоединения производных борана или бора, в том числе, например, боран-пиридин (C₅H₅N:BH₃), боран-диметилсульфид ((CH₃)₂S:BH₃), трифторид бора-уксусная кислота (BF₃:2CH₃COOH), трифторид бора-этиловый эфир (BF₃:O(C₂H₅)₂).

[0029] Варианты осуществления изобретения могут включать в себя или быть реализованы в инструменте отбора образцов горной породы и текучей среды, имеющем керновую камеру под давлением. В некоторых вариантах осуществления, например, система отбора образцов горной породы и текучей среды может включать в себя вращающееся устройство отбора бокового керна, которое отбирает один или более образцов бокового керна в керновой камере под давлением, при этом образцы керна консервируют способом, описанным в данном документе. В некоторых вариантах осуществления инструмент отбора образцов горной породы и текучей среды может быть инструментом на канате для спуска в ствол скважины. В некоторых вариантах осуществления, инструмент отбора образцов горной породы и текучей среды может включать в себя керновую камеру под давлением, выполненную с эвтектическим металлическим компонентом, таким как эвтектическая металлическая вставка содержащаяся в керновой камере под давлением. В некоторых вариантах осуществления система отбора образцов горной породы и текучей среды может включать в себя вышеупомянутый инструмент отбора образцов горной породы и текучей среды и может включать в себя спускоподъемную систему (например, систему с вспомогательным канатом) и систему управления.

[0030] На фиг. 1 показан способ 100 отбора и сохранения одного или более образцов керна из коллектора согласно варианту осуществления изобретения. Как описано ниже, способ 100 может обеспечивать консервацию исходных свойств поровых текучих сред и горной породы одного или более образцов керна во время отбора и подъема одного или более образцов керна. Вначале можно выбрать безводородную текучую среду для применения в инструменте отбора образцов горной породы и текучей среды на основе температуры коллектора, давления в коллекторе, плотности бурового раствора или любой комбинации данных факторов (блок 102). Например, в некоторых вариантах осуществления условия в коллекторе, такие как температура коллектора и давление коллектора можно получить из ствола скважины во время бурения (например, посредством инструмента измерений во время бурения (MWD) или других работ. В некоторых вариантах осуществления безводородная текучая среда может быть текучей средой на основе фторированного углеводорода, такой, как одна из группы текучих сред Fluorinert™, производимых 3M, Maplewood, Minnesota, USA. В таких вариантах осуществления удельную плотность выбранной текучей среды на основе фторированного углеводорода можно принимать на основе температуры коллектора, давления в коллекторе, плотности бурового раствора или комбинации данных факторов. Выбранная безводородная текучая среда в керновой камере под давлением может не взаимодействовать с горной породой коллектора и текучими средами отобранных образцов керна, и может помогать поддерживать давление в керновой камере под давлением. Кроме того, как дополнительно объяснено ниже, безводородная текучая среда в керновой камере под давлением не эмитирует спектроскопически обнаруживаемой сигнатуры для некоторых методик получения изображения, таким образом улучшая последующую нейтронную радиографию, рентгенографию и получение изображений посредством ЯМР образцов керна после подъема керновой камеры под давлением на поверхность.

[0031] Затем, можно заполнить керновую камеру под давлением инструмента отбора образцов горной породы и текучей среды выбранной безводородной текучей средой (блок 104), и можно спустить инструмент отбора образцов горной породы и текучей среды в ствол скважины (блок 106). В некоторых вариантах осуществления инструмент отбора образцов горной породы и текучей среды может быть канатным инструментом, который спускают на вспомогательном канате в ствол скважины. В других вариантах осуществления можно применять отличающиеся спускоподъемные системы для спуска инструмента отбора образцов горной породы и текучей среды. Затем, можно отобрать один или более образцов керна в керновую камеру под давлением посредством инструмента отбора образцов горной породы и текучей среды (блок 108). Отбор образца керна может включать в себя вырезание образца горной породы коллектора и текучей среды и укладку образца в керновой камере под давлением. В некоторых вариантах осуществления один или более образцов керна могут включать в себя боковые керны, полученные из боковой стенки ствола скважины. Например, в некоторых вариантах осуществления образец горной породы коллектора и текучей среды может быть вырезан с применением вращающегося устройства отбора бокового керна инструмента отбора образцов горной породы и текучей среды. Понятно, что в таких вариантах осуществления можно отбирать многочисленные образцы керна на разных глубинах в стволе скважины. Например, первый образец керна может быть отобран на первой глубине, второй образец керна может быть отобран на второй глубине и так далее.

[0032] Когда образец керна отобран в керновую камеру под давлением, образец керна вытесняет безводородную текучую среду в керновой камере под давлением, при этом образец керна погружен в безводородную текучую среду и предотвращено или минимизировано загрязнение и изменение образца керна (например, загрязнение и изменение буровым раствором). Например, при вертикальной ориентации инструмента отбора образцов горной породы и текучей среды, уровень безводородной текучей среды может подниматься к верху керновой камеры под давлением, при погружении образцов керна и вытеснении безводородной текучей среды, таким образом обеспечивают покрытие всех образцов керна, отобранных в керновую камеру под давлением и предотвращают дополнительное загрязнение отобранных образцов керна.

[0033] После отбора всех образцов керна керновая камера под давлением может включать в себя пространство, не занятое образцами керна и безводородной текучей средой. Газ (например, инертный газ) можно переместить в керновую камеру под давлением, чтобы занять некоторую часть данного пространства и камеру можно уплотнять уплотняющей крышкой (блок 110). В некоторых вариантах осуществления газ может включать в себя азот. В некоторых вариантах осуществления газ может быть комбинацией азота и других инертных газов. Понятно, что перемещенный газ может образовать ʺподушкуʺ выше одного или более образцов керна, погруженных в безводородную текучую среду (например, между верхом керновой камеры под давлением и одним или более образцами керна и безводородной текучей средой). Пространство, занимаемое перемещенным газом в керновой камере под давлением может предотвращать или минимизировать снижение давления одного или более образцов керна при подъеме керновой камеры под давлением на поверхность.

[0034] Можно затем поднять керновую камеру под давлением из ствола скважины на поверхность (блок 112). Например, инструмент отбора образцов горной породы и текучей среды, который включает в себя керновую камеру под давлением можно поднять из ствола скважины на поверхность, посредством вспомогательного каната, спущенного в ствол скважины. При подъеме керновой камеры под давлением на поверхность газ в керновой камере под давлением может минимизировать снижение давления одного или более образцов керна, таким образом обеспечивая керновой камере под давлением подъем на поверхность под гидростатическим давлением на забое скважины или близким к нему. В некоторых вариантах осуществления керновая камера под давлением может иметь эвтектический металлический компонент (например, эвтектическую металлическую вставку), так что охлаждение и связанное с ним снижение давления одного или более образцов керна может быть дополнительно предотвращено или минимизировано. В таких вариантах осуществления комбинация перемещенного газа и эвтектического металлического компонента может дополнительно предотвращать или минимизировать уменьшение давления от исходного давления коллектора во время подъема керновой камеры под давлением на поверхность.

[0035] После подъема керновой камеры под давлением на поверхность можно получить изображение одного или более образцов керна в керновой камере под давлением, применяя одну или более методик получения изображения, таких как нейтронная радиография, рентгенография, получение изображения посредством ЯМР, или их комбинацию (блок 114). Безводороднаяй текучая среда не эмитирует спектроскопически обнаруживаемой сигнатуры под воздействием от данных методик получения изображения (т.e., безводородная текучая среда является прозрачной для нейтронов и не имеет сигнала от Н при ЯМР) и, таким образом, не вносит вклад в нейтронную радиографию и получение изображения посредством ЯМР одного или более образцов керна. Таким образом, керновая камера под давлением, заполненная безводородной текучей средой, может обеспечивать как нейтронную радиографию, так и получение изображения посредством ЯМР одного или более образцов керна, на которые нет воздействия от текучей среды, применяемой для поддержания давления в замкнутом объеме, когда они остаются погруженными в безводородную текучую среду, и без открытия камеры и удаления одного или более образцов керна. Дополнительно, безводородная текучая среда и перемещенный газ в керновой камере под давлением не впитываются в один или более образцов керна и не вытесняют текучие среды из их внутреннего объема, таким образом обеспечивая получение изображения поровых текучих сред в их исходных местоположениях в одном или более образцах керна. В некоторых вариантах осуществления может быть выполнен дополнительный анализ одного или более образцов керна в керновой камере под давлением (блок 116), как описано ниже.

[0036] На фиг. 2-4 показаны различные способы анализа одного или более образцов керна в керновой камере под давлением (т.e., без открытия керновой камеры под давлением и удаления одного или более образцов керна) согласно вариантам осуществления изобретения. Соответственно, на фиг. 2 показан способ 200 для определения геологических запасов углеводородов по одному или более образцам керна в керновой камере под давлением, отбираемым и консервируемым согласно варианту осуществления изобретения. Как описано ниже, давление в керновой камере под давлением можно ступенчато уменьшать со снижением давления в керновой камере под давлением до атмосферного давления. При каждом уменьшении давления, количество (например, объем) выпущенной текучей среды и газа можно записывать и применять в последующих подсчетах.

[0037] Как описано выше, можно получить керновую камеру под давлением, содержащую один или более образцов керна, погруженных в безводородную текучую среду и содержащую газ (например, инертный газ) (202). Если керновая камера под давлением не находится под исходным давлением коллектора, в керновой камере под давлением с одним или более образцами керна можно нагнетать давление до исходного давления коллектора (блок 204). Давление в керновой камере под давлением можно нагнетать, применяя подходящее нагнетательное устройство или сжатый газ, добавляемый в керновую камеру под давлением. Затем керновую камеру под давлением с одним или более образцами керна можно нагреть до исходной температуры коллектора (блок 206). Например, уплотняемый образец керна можно нагреть, применяя подходящий нагревательный прибор.

[0038] Затем можно уменьшить давление внутри находящейся под давлением керновой камеры под давлением на величину уменьшения давления (блок 208) с помощью выпуска и отбора газа, текучей среды или того и другого из керновой камеры под давлением. В некоторых вариантах осуществления величина уменьшения давления может быть основана на начальном давлении внутри находящейся под давлением керновой камеры под давлением, атмосферного давления, требуемого числа ступеней для сброса давления в керновой камере под давлением до атмосферного давления, или любой их комбинации. Количество газа и текучей среды, выпущенное и отобранное во время уменьшения давления может быть записано (блок 210). После уменьшения давления внутри керновой камеры под давлением может быть измерено давление для определения, находится ли керновая камера под давлением под атмосферным давлением (блок 212 принятия решения). Если давление внутри керновой камеры под давлением еще не достигло атмосферного давления (линия 214), давление внутри находящейся под давлением керновой камеры под давлением может быть уменьшено на некоторую величину уменьшения давления (блок 208) и количество газа и текучей среды, выпущенное и отобранное, может быть записано (блок 210) до уменьшения давления внутри керновой камеры под давлением до атмосферного давления. В некоторых вариантах осуществления при каждом уменьшении давления можно снижать давление внутри керновой камеры под давлением на одинаковую величину снижения давления. В других вариантах осуществления за один или более этапов уменьшения давления можно снижать давление внутри керновой камеры под давлением на отличающиеся величины снижения давления.

[0039] Когда давление внутри керновой камеры под давлением определено, как равное атмосферному давлению (линия 216), общее количество (например, объем) выпущенных газа и текучих сред может быть вычислено и применено для определения геологических запасов углеводородов коллектора (блок 218). В некоторых вариантах осуществления после определения геологических запасов углеводородов, описанного выше, керновую камеру под давлением можно открыть и один или более образцов керна можно переместить в другую керновую камеру под давлением для мониторинга выпускаемых углеводородов, как функции времени.

[0040] В некоторых вариантах осуществления можно получать изображение одного или более образцов керна в керновой камере под давлением во время снижения давления до атмосферного давления, как описано выше, для определения влияния снижения давления на чувствительные к давлению петрофизические и механические свойства горной породы. Например, в некоторых вариантах осуществления можно получать изображение одного или более образцов керна до, во время и после уменьшения давления на некоторую величину уменьшения давления. В некоторых вариантах осуществления такие чувствительные к давлению петрофизические и механические свойства горной породы могут включать в себя объемный модуль упругости, модуль сдвига, модуль Юнга, коэффициент Пуассона, скорость поперечной волны, скорость продольной волны, проницаемость, пористость и показатель вспучивания глин. В других вариантах осуществления может быть определено влияние снижения давления на другие петрофизические и механические свойства горной породы.

[0041] В некоторых вариантах осуществления полученные изображения находящихся под давлением одного или более образцов керна в керновой камере под давлением можно сравнивать с изображениями нe находящихся под давлением одного или более образцов керна в керновой камере под давлением для количественного определения растрескивания и повреждений, полученных образцами керна во время снижение давления. Например, в таких вариантах осуществления изображения одного или более образцов керна, полученные до первого уменьшения давления или после одной или более ступеней уменьшения давления, можно сравнивать с изображениями одного или более образцов керна, полученными после снижение давления до атмосферного.

[0042] В некоторых вариантах осуществления можно определять впитывание воды в один или более образцов керна в керновой камере под давлением. На фиг. 3 показан способ 300 для определения впитывания воды в один или более образцов керна в керновой камере под давлением, отбираемых и консервируемых согласно варианту осуществления изобретения. После подъема керновой камеры под давлением с одним или более образцами керна на поверхность, перемещенный газ и безводородную текучую среду можно удалить из керновой камеры под давлением (блок 302) и заменить водным раствором (блок 304). Водный раствор может включать в себя, например, воду или текучую среду на водной основе.

[0043] Затем можно получить изображение одного или более образцов керна в керновой камере под давлением, применяя нейтронную радиографию, компьютерную томографию (CT) или их комбинацию (блок 306). В некоторых вариантах осуществления получение изображения одного или более образцов керна можно выполнить до, во время и после впитывания водного раствора. Впитывание водного раствора в образец керна можно определить на основе результирующих изображений (блок 308). В некоторых вариантах осуществления изображения одного или более образцов керна до впитывания водной фазы (и когда один или более образцов керна погружены в безводородную текучую среду) можно сравнить с изображениями, полученными во время и после впитывания водной фазы, для идентификации гидрофильного порового пространства в одном или более образцах керна.

[0044] В некоторых вариантах осуществления можно определять впитывание двуокиси углерода (CO₂) в один или более образцов керна в керновой камере под давлением. На фиг. 4 показан способ 400 определения впитывания двуокиси углерода в один или более образцов керна в керновой камере под давлением, отбираемым и консервируемым согласно варианту осуществления изобретения. После подъема керновой камеры под давлением с одним или более образцами керна на поверхность можно выводить перемещенный газ и безводородную текучую среду из керновой камеры под давлением (блок 402), и двуокись углерода можно добавить в керновую камеру под давлением (блок 404). В таких вариантах осуществления давление текучих сред в керновой камере под давлением можно поддерживать во время добавления двуокиси углерода.

[0045] Затем можно анализировать образец керна в керновой камере под давлением, применяя компьютерную томографию (CT) для получения изображения (блок 406). Например, в некоторых вариантах осуществления с применением СТ для получения изображения, можно определить впитывание двуокиси углерода в один или более образцов керна или замену текучих сред в одном или более образцах керна на основе результатов получения изображения (блок 408). В других вариантах осуществления другие текучие среды можно применять для улучшения изображений одного или более образцов керна, генерируемых различными методиками получения изображения. Например, в некоторых вариантах осуществления можно применять ксенон для улучшения рентгенографических изображений (например, радиографических изображений и CT изображений). В другом примере, в некоторых вариантах осуществления и, как описано выше, образец керна в керновой камере под давлением можно анализировать применяя диборан (B₂H₆) для улучшения контраста в нейтронной радиографии (блок 410). В некоторых вариантах осуществления изображения одного или более образцов керна до впитывание или замены двуокиси углерода или других газов можно сравнивать с изображениями, полученными во время и после добавления двуокиси углерода или других газов для идентификации, например, впитывания газов, таких как двуокись углерода, в один или более образцов керна или замены текучих сред в одном или более образцах керна.

[0046] На фиг. 5 показана система 500 отбора образцов горной породы и текучей среды с применением инструмента 502 отбора образцов горной породы и текучей среды согласно варианту осуществления изобретения. Варианты осуществления изобретения могут включать в себя, например, модификацию (например, модернизацию) существующей серийной системы отбора образцов горной породы и текучей среды для включения в состав признаков и операций, описанных в данном документе. Скважинная система 500 отбора образцов горной породы и текучей среды включает в себя инструмент 502 отбора образцов горной породы и текучей среды, ствол 504 скважины (также называемый ʺскважинойʺ), выполненный в коллекторе 506 и имеющий продольную ось 508, спускоподъемную систему 510 и систему управления 512. Как показано в проиллюстрированном варианте осуществления, инструмент 502 отбора образцов горной породы и текучей среды может быть установлен в ствол 504 скважины с нижним концом 514 первым входящим в ствол 504 скважины, за которым следует верхний конец 516. Хотя на фиг. 5 показан ствол 504 скважины и инструмент 502 отбора образцов горной породы и текучей среды, в общем, в вертикальной ориентации, понятно, что в других вариантах осуществления можно применять другие варианты ориентации.

[0047] Ствол 504 скважины может включать в себя ствол любой формы, выполненный в геологическом пласте. В некоторых вариантах осуществления ствол 504 скважины может включать в себя ствол скважины, создаваемый для разведки и добычи углеводородов или других запасов коллектора 506. Например, коллектор 506 может включать в себя коллектор нефти и газа, и ствол 504 скважины может включать в себя ствол скважины, пробуренный в коллектор 506 для разведки и добычи из него нефти, газа и других углеводородов.

[0048] Хотя проиллюстрированный участок ствола 504 скважины включает в себя, по существу, прямую, вертикальную колонну, ствол 504 скважины может иметь различные подходящие формы /направления. В некоторых вариантах осуществления ствол 504 скважины может отклоняться от вертикали на отрезке своей длины в результате бокового отклонения бурового долота в процессе бурения (например, бурового долота, произвольно смещающегося, или в некоторых случаях специально принудительно смещаемого влево или вправо в процессе бурения). Как дополнительный пример, ствол 504 скважины может включать в себя наклонно-направленный ствол скважины, выполненный с применением методик наклонно-направленного бурения. При установке (например, спуске) в ствол скважины с изменяемым направлением, инструмент может в общем следовать направлению ствола скважины так, что его ось остается, по существу, совмещенной с осью стволов скважин.

[0049] Спускоподъемную систему 510 может обеспечивать спускоподъемные операции (транспортировку) инструментов и оборудования в подземный интервал и/или из него. В некоторых вариантах осуществления спускоподъемную систему 510 можно применять для транспортировки буровых долот, каротажных инструментов, стреляющих перфораторов, текучих сред гидроразрыва и/или т.п. для перемещения в подземный интервал ствола 504 скважины и/или из него. Например, спускоподъемная система 510 может включать в себя устройства для спуска инструмента 502 отбора образцов горной породы и текучей среды в ствол 504 скважины, и затем извлечения (подъема) инструмента 502 отбора образцов горной породы и текучей среды из нее. Тип и конфигурацию спускоподъемной системы 510 можно варьировать на основе характеристик ствола скважины и/или инструмента или оборудования спускоподъемные операции с которым выполняют.

[0050] В некоторых вариантах осуществления спускоподъемная система 510 включает в себя спускоподъемный элемент 518 (например, вспомогательный канат), на котором транспортируют инструмент 502 отбора образцов горной породы и текучей среды и/или с помощью которого поддерживают связь (например, электропитание и передачу данных) между инструментом 502 отбора образцов горной породы и текучей среды и системами на поверхности. Спускоподъемный элемент 518 может включать в себя первый (верхний) конец 518a, соединенный c наземной спускоподъемной установкой 520 и второй (нижний) конец 518b, соединенный c инструментом 502 отбора образцов горной породы и текучей среды. Тип спускоподъемного элемента 510 и/или наземной спускоподъемной установки 520 можно варьировать на основе применяемой методики спускоподъема. Например, если спускоподъемная система 510 является системой с вспомогательным канатом, спускоподъемный элемент 518 может включать в себя вспомогательный канат, и наземная спускоподъемная установка 520 может включать в себя барабан с вспомогательным канатом. В другом примере, если спускоподъемная система 510 является системой бурильных труб, спускоподъемный элемент 518 может включать в себя бурильные трубы, и наземная спускоподъемная установка 520 может включать в себя буровую установку. В еще одном примере, если спускоподъемная система 510 является системой гибкой насосно-компрессорной трубы (гибкая НКТ), спускоподъемный элемент 518 может включать в себя гибкую насосно-компрессорную трубу (гибкую НКТ), например, с установленным внутри вспомогательным канатом, и наземная спускоподъемная установка 520 может включать в себя катушку с гибкой НКТ. В некоторых вариантах осуществления спускоподъемная систему 510 может включать в себя спускоподъемное устройство со скважинным трактором. Скважинный трактор можно применять вместо описанных выше методик спускоподъема или в комбинации с ними. Например, спускоподъемная система 510 может включать в себя как спускоподъемный элемент 518 по типу вспомогательного каната, так и скважинный трактор, установленный выше или ниже инструмента 502 отбора образцов горной породы и текучей среды для обеспечения физической силы для помощи в проталкивании и/или протягивании инструмента 502 отбора образцов горной породы и текучей среды вверх и/или вниз в стволе 504 скважины.

[0051] Система управления 512 может управлять различными аспектами работы системы 200 горной породы и текучей среды. Например, система управления 512 может включать в себя системы электронной схемы управления и обработки данных для обеспечения мониторинга и/или управления бурением, заканчиванием и эксплуатацией скважины. В некоторых вариантах осуществления система 512 управления включает в себя систему 522 управления отбором образцов горной породы и текучей среды, которая обеспечивает мониторинг и/или управление операциями отбора образцов с применением инструмента 502 отбора образцов горной породы и текучей среды. Например, система 522 управления отбором образцов горной породы и текучей среды может управлять спускоподъемной системой 510 на основе передачи данных по каналу обратной связи со спускоподъемной системы 510 и/или инструмента 502 отбора образцов горной породы и текучей среды. Передача данных по каналу обратной связи может включать в себя, например, измерения глубины, передаваемые со спускоподъемной системы 510, данные, принимаемые с инструмента 502 отбора образцов горной породы и текучей среды, или то и другое.

[0052] Инструмент 502 отбора образцов горной породы и текучей среды может включать в себя различные компоненты для обеспечения отбора и сохранения образцов керна согласно методикам, описанным в данном документе. Как показано на фиг. 5, в некоторых вариантах осуществления инструмент 502 отбора образцов горной породы и текучей среды может включать в себя корпус 524 инструмента, электронную аппаратуру 526 инструмента, вращающееся устройство 528 отбора бокового керна, керновую камеру 530 под давлением и систему 532 хранения газа и клапанов.

[0053] В корпусе 524 инструмента можно размещать различные компоненты инструмента 502 отбора образцов и текучей среды. В некоторых вариантах осуществления корпус 524 инструмента может представлять собой жесткую конструкцию, такую как металлический цилиндр. Такая жесткая конструкция может обеспечивать компонентам постоянное или съемное крепление на ней. В таких вариантах осуществления корпус 524 инструмента может защищать электронную аппаратуру 526 инструмента, вращающееся устройство 528 отбора бокового керна и другие компоненты от повреждений во время эксплуатации (например, когда инструмент 502 отбора образцов горной породы и текучей среды спускают в ствол 504 скважины во время работы по отбору образцов).

[0054] Электронная аппаратура 526 инструмента может включать в себя электронные схемы (например, реализованные в устройствах обработки данных), которые управляют различными аспектами работы инструмента 502 отбора образцов и текучей среды. Например, электронная аппаратура 526 инструмента может управлять вращающимся устройством 528 отбора бокового керна и получением образцов из ствола 504 скважины. В некоторых вариантах осуществления электронная аппаратура 526 инструмента может поддерживать связь с другими устройствами системы 500 отбора образцов и текучей среды. Например, во время отбора образцов электронная аппаратура 526 инструмента может принимать команду (например, команду от системы управления) инициировать отбор образца керна. В ответ на команду электронная аппаратура 526 инструмента может передать нужные команды на вращающееся устройство 528 отбора бокового керна. В другом примере электронная аппаратура 526 инструмента может принимать команду завершить отбор образцов керна и может инициировать уплотнение керновой камеры 530 под давлением и нагнетание газа посредством системы 532 хранения газа и клапанов.

[0055] Как отмечено выше, вращающееся устройство 528 отбора бокового керна может обеспечивать отбор образцов керна из боковой стенки 534 ствола 504 скважины. В некоторых вариантах осуществления вращающееся устройство 528 отбора бокового керна может выдвигаться из корпуса 524 инструмента и взаимодействовать с боковой стенкой 534. После отбора образца керна из боковой стенки 534 ствола 504 скважины вращающееся устройство 528 отбора бокового керна может помещать отобранный образец керна в керновую камеру 530 под давлением. Как описано выше, керновая камера 530 под давлением может быть заполнена безводородной текучей средой так, что размещение образца керна в керновой камере 530 под давлением погружает образец керна в безводородную текучую среду (и вытесняет соответствующий объем безводородной текучей среды).

[0056] Керновая камера 530 под давлением может быть полностью заключена в корпус 524 инструмента или в некоторых вариантах осуществления может частично выступать из корпуса 524 инструмента. Керновая камера 530 под давлением может быть выполнена из металла и в вариантах осуществления, описанных в данном документе, может включать в себя эвтектический металлический компонент. В некоторых вариантах осуществления эвтектический металл может быть выбран на основе температуры плавления, скорости плавления /твердения, состава (например, из за интерференции с методиками получения изображения, такими как получение изображения посредством ЯМР), или любой их комбинации. В некоторых вариантах осуществления керновая камера 530 под давлением может включать в себя крышку, которая уплотняет керновую камеру 530 под давлением после отбора образцов керна из ствола 504 скважины.

[0057] Система 532 хранения газа и клапанов может включать в себя подходящие компоненты для хранения газа и введения газа в керновую камеру 530 под давлением. Например, в некоторых вариантах осуществления система 532 хранения газа и клапанов может включать в себя находящийся под давлением контейнер (например, газовый баллон) для хранения сжатого газа (например, азота). Дополнительно, в некоторых вариантах осуществления система 532 хранения газа и клапанов может включать в себя одну или более линий и один или более клапанов, соединяющих находящийся под давлением контейнер с керновой камерой 530 под давлением для обеспечения введения газа в керновую камеру 530 под давлением. Например, по завершении отбора образцов керна из ствола 504 скважины, газ можно добавлять в керновую камеру 530 под давлением, открывая нужный клапан или клапаны до добавления требуемого давления или объема газа в керновую камеру 530 под давлением. В некоторых вариантах осуществления различные датчики (например, датчики давления) можно включать в систему 532 хранения газа и клапанов, керновую камеру 530 под давлением, или то и другое для обеспечения мониторинга газа.

[0058] На фиг. 6 показана схема керновой камеры 530 под давлением, показаны образцы керна 600, отобранные и законсервированные согласно варианту осуществления изобретения. Как показано на фиг. 5, керновая камера 530 под давлением может содержать первый образец 600A керна, второй образец 600В керна, третий образец 60C керна и четвертый образец 600D керна. Понятно, что в других вариантах осуществления керновая камера под давлением может сохранять любое подходящее число образцов керна, такое как один или более образцов керна, два или больше образцов керна, три или больше образцов керна, четыре или больше образцов керна, пять или больше образцов керна, шесть или больше образцов керна, семь или больше образцов керна, восемь или больше образцов керна, девять или больше образцов керна или десять или больше образцов керна.

[0059] В некоторых вариантах осуществления керновая камера 530 под давлением может, в общем иметь цилиндрическую форму. В других вариантах осуществления керновая камера 530 под давлением может иметь другие формы. Керновая камера 530 под давлением может быть выполнена из металла. В некоторых вариантах осуществления, как рассмотрено выше, керновая камера 530 под давлением может включать в себя эвтектическую металлическую вставку 608. В некоторых вариантах осуществления некоторые части керновой камеры 530 под давлением могут быть выполнены из металла, и другие части могут быть выполнены из других материалов.

[0060] В некоторых вариантах осуществления например, каждый из образцов керна 600 может быть отобран на отличающихся глубинах в стволе скважины. Например, первый образец 600A керна может быть отобран на первой глубине, второй образец 600В керна может быть отобран на второй глубине (например, второй глубине больше первой глубины), и так далее. Как показано на фиг. 6 и как упомянуто выше, керновая камера 530 под давлением может быть заполнена безводородной текучей средой 602. При добавлении каждого образца керна в керновую камеру 530 под давлением, безводородная текучая среда 602 вытесняется в керновой камере 530 под давлением и закрывает образец керна. Таким образом, как показано на фиг. 6, уровень безводородной текучей среды 602 расположен выше четвертого образца 600D керна, так что все образцы 600A, 600B, 60C и 600D керна погружены в безводородную текучую среду 602.

[0061] В некоторых вариантах осуществления керновую камеру 530 под давлением можно уплотнять посредством уплотняющей крышки 604. В некоторых вариантах осуществления например, уплотняющая крышка 604 может включать в себя один или более уплотнительных компонентов (например, колец круглого сечения), которые взаимодействуют со стенками керновой камеры 530 под давлением и изолируют керновую камеру 530 под давлением. В некоторых вариантах осуществления изолирующая крышка 604 может включать в себя компонент для соединения с системой 532 хранения газа и клапанов для обеспечения добавления газа в керновую камеру 530 под давлением. Как рассмотрено выше, газ может быть добавлен в керновую камеру 530 под давлением для заполнения пространства 606, не занятого безводородной текучей средой 602 и образцами керна 600. Таким образом, некоторое пространство 606 керновой камеры 530 под давлением, показанной на фиг. 6, может быть заполнено газом для минимизации или предотвращения потери давления и поддержания исходного давления образцов керна 600, когда керновую камеру 530 под давлением поднимают на поверхность.

Дополнительные модификации и альтернативные варианты осуществления различных аспектов раскрытия понятны специалисту в данной области техники, ознакомившемуся с данным описанием. Соответственно, данное описание следует толковать только, как иллюстративное и служащее передаче специалисту в данной области техники общей концепции реализации вариантов осуществления, описанных в данном документе. Понятно, что формы, показанные и описанные в данном документе, следует считать примерами вариантов осуществления. Элементы и материалы, проиллюстрированные и описанные в данном документе, можно менять, части и способы можно реверсировать или исключать, и некоторые признаки можно применять независимо, все как понятно специалисту в данной области техники, воспользовавшемуся данным описанием. В элементах, описанных в данном документе, можно делать изменения без отхода от сущность и объема изобретения, определенного в следующей формуле изобретения. Титулы, примененные в данном документе служат только для организации не должны применятьcя для ограничения объема описания.

Группа изобретений относится к способам отбора одного или более образцов керна и к инструменту отбора образцов горной породы и текучей среды. Технический результат заключается в сохранении исходных свойств поровых текучих сред и горной породы в отобранных образцах керна. Способ отбора одного или более образцов керна включает в себя этапы, на которых: получают один или более образец керна из коллектора с применением инструмента отбора образцов горной породы и текучей среды, спущенного на забой в стволе скважины, проходящем от поверхности в коллектор, причем инструмент отбора образцов горной породы и текучей среды содержит камеру, заполненную безводородной текучей средой; закладывают один или более образец керна в камеру, при этом один или более образец керна вытесняет часть безводородной текучей среды, и один или более образец керна погружен в безводородную текучую среду, при этом камера содержит пространство, не занятое одним или более образцами керна и безводородной текучей средой; подают газ в камеру для заполнения не занятого пространства; и уплотняют камеру посредством крышки на конце камеры. 3 н. и 29 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ отбора одного или более образцов керна, включающий в себя этапы, на которых:

получают один или более образец керна из коллектора с применением инструмента отбора образцов горной породы и текучей среды, спущенного на забой в стволе скважины, проходящем от поверхности в коллектор, причем инструмент отбора образцов горной породы и текучей среды содержит камеру, заполненную безводородной текучей средой;

закладывают один или более образец керна в камеру, при этом один или более образец керна вытесняет часть безводородной текучей среды, и один или более образец керна погружен в безводородную текучую среду, при этом камера содержит пространство, не занятое одним или более образцами керна и безводородной текучей средой;

подают газ в камеру для заполнения не занятого пространства; и

уплотняют камеру посредством крышки на конце камеры.

2. Способ по п. 1, в котором уплотнение камеры посредством крышки обеспечивает камеру под давлением некоторой величины.

3. Способ по п. 2, в котором величина давления, по существу, равна давлению коллектора.

4. Способ по пп. 1, 2 или 3, включающий в себя этап, на котором извлекают инструмент отбора образцов горной породы и текучей среды, содержащий уплотненную камеру, с забоя скважины на поверхность.

5. Способ по пп. 1, 2, 3 или 4, включающий в себя этап, на котором получают изображение по меньшей мере одного из одного или более образцов керна в камере под давлением с применением по меньшей мере одного из нейтронной радиографии, рентгенографии, и ядерно-магнитно-резонансной визуализации.

6. Способ по пп. 1, 2, 3, 4 или 5, в котором получение одного или более образцов керна из коллектора с применением инструмента отбора образцов горной породы и текучей среды включает в себя этап, на котором получают один или более образец керна из боковой стенки ствола скважины с применением вращающегося устройства отбора керна.

7. Способ по пп. 1, 2, 3, 4, 5 или 6, в котором безводородная текучая среда представляет собой фторуглероды.

8. Способ по пп. 1, 2, 3, 4, 5, 6 или 7, в котором газ представляет собой азот.

9. Способ по пп. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 или 8, в котором камера содержит эвтектический металлический компонент.

10. Способ по пп. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 или 9, включающий в себя этап, на котором спускают инструмент отбора образцов горной породы и текучей среды в ствол скважины.

11. Способ по п. 10, включающий в себя этап, на котором добавляют безводородную текучую среду в камеру до спуска инструмента отбора образцов горной породы и текучей среды в ствол скважины.

12. Способ по пп. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 или 11, включающий в себя этапы, на которых:

удаляют некоторое количество газа, некоторое количество безводородной текучей среды, или того и другого;

подают водный раствор в камеру для замены удаленного количества газа, удаленного количества безводородной текучей среды, или того и другого;

получают изображение по меньшей мере одного образца керна из одного или более образцов керна в камере с применением по меньшей мере одного из нейтронной радиографии и компьютерной томографии (СТ).

13. Способ по пп. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 или 12, включающий в себя этапы, на которых:

удаляют некоторое количество газа, некоторое количество безводородной текучей среды, или того и другого;

подают двуокись углерода в камеру для замены удаленного количества газа, удаленного количества безводородной текучей среды, или того и другого;

получают изображение по меньшей мере одного образца керна из одного или более образцов керна в камере с применением компьютерной томографии (СТ).

14. Способ по пп. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 или 13, включающий в себя этапы, на которых:

удаляют некоторое количество газа, некоторое количество безводородной текучей среды, или того и другого;

подают диборан в камеру для замены удаленного количества газа, удаленного количества безводородной текучей среды, или того и другого;

получают изображение по меньшей мере одного образца керна из одного или более образцов керна в камере с применением нейтронной радиографии.

15. Способ по пп. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 или 14, в котором получение одного или более образцов керна из коллектора с применением инструмента отбора образцов горной породы и текучей среды, спущенного на забой в стволе скважины, включает в себя этапы, на которых:

получают первый образец керна на первой глубине в стволе скважины; и

получают второй образец керна на второй глубине в стволе скважины.

16. Способ по п. 2, включающий в себя этапы, на которых:

нагревают камеру под давлением до некоторой температуры;

уменьшают за один или более этапов давление камеры под давлением до атмосферного давления, причем каждый этап включает в себя этапы, на которых:

выпускают некоторое количество газа, некоторое количество безводородной текучей среды, некоторое количество углеводородов или любой их комбинации, для уменьшения давления камеры под давлением на некоторую величину;

определяют количество выпущенного газа, количество выпущенной безводородной текучей среды, количество выпущенных углеводородов или любой их комбинации;

определяют после уменьшения давления камеры под давлением до атмосферного давление общего количества выпущенного газа, безводородной текучей среды и углеводородов; и

вычисляют значение геологических запасов углеводородов на основе общего количества выпущенного газа, безводородной текучей среды и углеводородов.

17. Способ по п. 16, в котором температура, по существу, равна температуре коллектора.

18. Способ по п. 16 или 17, в котором величина давления является первой величиной давления, причем способ включает в себя этап, на котором нагнетают давление в камере под давлением до второй величины давления до уменьшения, за один или более этапов, давления камеры под давлением до атмосферного давления.

19. Способ по п. 18, в котором вторая величина давления, по существу, равна давлению коллектора.

20. Способ по пп. 16, 17, 18 или 19, в котором безводородная текучая среда представляет собой фторуглероды.

21. Способ по пп. 16, 17, 18, 19 или 20, в котором газ представляет собой азот.

22. Способ по пп. 16, 17, 18, 19 или 20, в котором камера содержит эвтектический металлический компонент.

23. Инструмент отбора образцов горной породы и текучей среды, содержащий:

вращающееся устройство отбора бокового керна;

камеру, содержащую эвтектический металлический компонент, причем камера выполнена с возможностью содержать один или более образцов керна коллектора, причем один или более образец керна получен посредством вращающегося устройства отбора бокового керна из боковой стенки ствола скважины, проходящей от поверхности в коллектор,

контейнер, выполненный с возможностью хранения газа; и

один или более клапанов, соединяющих контейнер с камерой.

24. Инструмент по п. 23, который содержит инструмент на вспомогательном канате для отбора образцов горной породы и текучей среды.

25. Инструмент по п. 23 или 24, в котором газ является азотом.

26. Инструмент по пп. 23, 24 или 25, в котором камера содержит безводородную текучую среду.

27. Инструмент по пп. 23, 24, 25 или 26, в котором безводородная текучая среда представляет собой фторуглероды.

28. Способ отбора одного или более образцов керна из ствола скважины, включающий в себя этапы, на которых:

спускают инструмент отбора образцов горной породы и текучей среды в стволе скважины, проходящем от поверхности в коллектор;

извлекают образец керна из боковой стенки ствола скважины;

размещают образец керна в камере, причем камера содержит безводородную текучую среду;

уплотняют камеру;

подают газ в камеру; и

извлекают камеру на поверхность.

29. Способ по п. 28, в котором спуск инструмента отбора образцов горной породы и текучей среды в ствол скважины включает в себя этап, на котором спускают инструмент отбора образцов горной породы и текучей среды на вспомогательном канате, спускаемом в стволе скважины.

30. Способ по п. 28 или 29, в котором безводородная текучая среда представляет собой фторуглероды.

31. Способ по пп. 28, 29 или 30, в котором газ представляет собой азот.

32. Способ по пп. 28, 29, 30 или 31, в котором камера содержит эвтектический металлический компонент.