СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕЖФАЗНОГО НАТЯЖЕНИЯ МЕЖДУ ДВУМЯ ФЛЮИДАМИ Российский патент 2020 года по МПК G01N13/02 

Изобретение относится к способам определения межфазного натяжения (МН) между двумя флюидами, и позволяет проводить необходимые измерения вне зависимости от оптической прозрачности исследуемых флюидов.

Сегодня трудно представить, чтобы разработка нового нефтегазового месторождения или существенная коррекция в текущем плане добычи выполнялась без тщательного моделирования процессов в пласте с использованием какого-либо из множества доступных пластовых симуляторов. Безусловно, адекватность результатов такого моделирования полностью зависит от корректного задания входных параметров. В частности, процессы транспорта флюидов в пористых средах, определяющие значения остаточной нефтенасыщенности и коэффициента извлечения углеводородов для месторождений, контролируются совокупностью вязких и капиллярных сил. Последние критическим образом зависят от величины межфазного натяжения, которое характеризует сродство между двумя флюидами. Например, между нефтью и пластовой водой. Таким образом, повышение точности и релевантности измеряемых значений межфазного натяжения является актуальной и критически значимой задачей для нефтегазового промысла.

В силу существенной зависимости МН от температуры, давления и состава флюидов (в частности, нефти) принципиальным является определение значения этой величины в пластовых условиях. К сожалению, процедура измерения МН при пластовых условиях с использованием существующих методов является чрезвычайно трудоемкой и весьма дорогостоящей. Поэтому на практике часто используют результаты измерений МН на дегазированной нефти в атмосферных условиях, что пагубно сказывается на качестве получаемых данных.

Также хорошо известно, что МН системы углеводородная смесь (нефть) - пластовая вода, в первую очередь, определяется поверхностно активными компонентами сырой нефти, которые аккумулируются на границах раздела нефть - пластовая вода. Молекулярные перестроения, происходящие на границах раздела фаз, влияют на величину МН. Данный процесс может протекать в течение нескольких часов и даже дней до достижения равновесия на межфазной границе. Информация о временах релаксации и равновесном значении МН может быть получена из кривых зависимости наблюдаемого МН от времени наблюдения. Отметим, что измерения должны быть организованы так, чтобы обеспечить совпадение равновесных значений МН в эксперименте и в пласте. Основная трудность заключается в постановке эксперимента таким образом, чтобы количества нефти, задействованного в измерении, было достаточно для соблюдения условия пренебрежимо малого изменения концентрации поверхностно активных компонент в объеме, связанного с их сосредоточением на межфазной границе. В противном случае, концентрация поверхностно активных компонент на межфазной границе будет занижена по сравнению с пластовыми условиями, и измеренное значение МН будет неверным.

Среди существующих методов измерения МН широкое распространение в нефтегазовой индустрии получил метод висящей капли (см., например, J. Drelich, С. Fang, C.L. White, Measurement of interfacial tension in fluid-fluid systems, Encyclopedia of Surface and Colloid Science, second ed., vol. 4, CRC Press, Boca Raton, 2006., pp. 3152 - 3166). Схожий по физике метод лежащей капли используется гораздо реже в силу меньшей точности. Эти подходы основаны на том, что форма капель обусловлена балансом гравитационных и межфазных сил. Оба метода предполагают получение изображения (фотографии) капли и определение ее формы с высокой точностью.

В стандартных установках для измерения МН по форме капли, капля создается внутри прозрачной камеры, заполненной другим флюидом (жидкостью или газом). Камера, как правило, освещается с задней стороны специальным источником света, а фотокамера делает снимок спереди. За последние десятилетия технологии анализа формы капли существенно продвинулись за счет успехов в области цифровой съемки и обработки изображений, что превратило кропотливую и утомительную рутину поиска оптимального решения уравнения Юнга-Лапласа в удобную автоматическую процедуру в реальном времени. Тем не менее, основные требования к постановке эксперимента остались без изменений: 1) внешний флюид должен быть оптически прозрачным; 2) контраст между каплей и окружающим флюидом должен быть достаточным для определения формы капли. В результате наличия этих ограничений, измерения МН для системы нефть -пластовая вода проводятся в постановке «капля нефти в воде», то есть вода всегда выступает в качестве «внешней» фазы.

Такая схема имеет следующий ряд недостатков:

1) Объем нефтяной фазы чрезвычайно мал (типичный объем капли не превышает несколько десятков микролитров). Миграция поверхностно активных веществ (ПАВ) к межфазной границе значительно снижает их объемную концентрацию, что приводит к отклонению измеренного равновесного значения МН от истинного пластового, или, в лучшем случае, намного увеличивает время его достижения, т.к. диффузия ПАВ из емкости с нефтью по подводящим линиям в каплю протекает чрезвычайно медленно. В любом случае, доверие к получаемым равновесным значениям МН оказывается под вопросом, увеличивается время эксперимента, и исключается возможность корректного измерения динамики МН.

2) Для измерения МН при пластовых условиях необходимо использовать ячейку высоких давления и температуры с двумя оптически прозрачными окнами. Такие ячейки имеют высокую стоимость и достаточно неудобны в использовании и обслуживании. В частности, эти ячейки имеют сложную форму внутреннего пространства, что затрудняет их очистку. При этом очистка ячейки между экспериментами является критически важной процедурой. Нефть по своей природе представляет собой многокомпонентную жидкость, содержащую большое количество ПАВ. Последовательные измерения на разных образцах нефти требуют проведения тщательной очистки всех емкостей и подводящих линий, что занимает значительное время.

3) Поскольку живая/пластовая нефть содержит растворенный газ, то формирование капли при давлении и температуре близким к двухфазной области осложняется риском выделения газа и, как следствие, потери капли.

Все указанные проблемы решаются при обратном расположении фаз (капля воды в нефти). К сожалению, непрозрачность сырой нефти делает невозможной использование такой конфигурации в стандартных аппаратах по измерению МН. Данное изобретение позволяет обойти ограничение на оптическую прозрачность внешнего флюида.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в обеспечении возможности определения МН между двумя флюидами с высокой точностью при заданных условиях (в том числе пластовых) с обеспечением динамики релаксации, соответствующей заданным условиям, и гарантированным достижением равновесных значений МН.

Указанный технический результат достигается тем, что в соответствии с предлагаемым способом определения межфазного натяжения между двумя флюидами предварительно определяют плотность флюидов при заданных давлении и температуре и проводят сравнительный анализ содержания поверхностно-активных веществ в рассматриваемых флюидах. По результатам такого анализа в качестве внешнего флюида выбирают флюид, содержащий большее количество ПАВ, а флюид, содержащий меньшее количество ПАВ, в качестве внутреннего флюида. Затем, заполняют внешним флюидом рентгенопрозрачную термоустойчивую ячейку высокого давления. Устанавливают в ячейке заданные давление и температуру. Далее, по меньшей мере один раз, закачивают в заполненную внешним флюидом ячейку внутренний флюид, создавая внутри внешнего флюида каплю внутреннего флюида заданного размера. После чего, по меньшей мере один раз, осуществляют рентгеновскую съемку капли внутреннего флюида во внешнем флюиде и получают по меньшей мере одну проекционную рентгенограмму. Затем осуществляют обработку полученных проекционных рентгенограмм и на основе анализа формы капли внутреннего флюида на проекционной рентгенограмме рассчитывают значения межфазного натяжения между внешним и внутренним флюидами.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения рентгеновскую съемку осуществляют непосредственно после формирования капли внутреннего флюида заданного размера и получают начальное значение межфазного натяжения между внешним и внутренним флюидом.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения рентгеновскую съемку осуществляют по истечении времени с момента формирования капли, достаточного для достижения равновесного значения межфазного натяжения между внешним и внутренним флюидами, и определяют равновесное значение межфазного натяжения между флюидами.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения рентгеновскую съемку осуществляют в течение времени, достаточного для достижения равновесного значения межфазного натяжения, в результате чего получают временную зависимость значения межфазного натяжения между внешним и внутренним флюидом; из полученной временной зависимости межфазного натяжения между внешним и внутренним флюидом может быть определено время достижения межфазным натяжением своего равновесного значения.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения в качестве внешнего флюида используют нефть, а в качестве внутреннего флюида - воду.

В другом варианте осуществления изобретения в качестве внутреннего флюида может быть использован газ.

В одном из вариантов осществления изобретения заданные значения давления и температуры могут соответствовать пластовым.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения в один из флюидов добавляют рентгеноконтрастный агент. Предварительно может быть проведена оценка констрастности флюидов, в этом случае рентгеноконтрастный агент добавляют по результатам оценки при недостаточной контрастности.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения в случае добавления контрастного агента создание капли внутреннего флюида внутри внешнего флюида в ячейке и рентгеновскую съемку капли внутреннего флюида во внешнем флюиде с последующей обработкой полученных проекционных рентгенограмм осуществляют по меньшей мере три раза при разных значениях концентрации рентгеноконтрастного агента для возможности аппроксимации рассчитанных значений межфазного натяжения на случай нулевой концентрации рентгеноконтрастного агента.

Обработка полученных проекционных рентгенограмм и расчет межфазного натяжения могут быть осуществлены параллельно с процессом съемки или после его завершения.

Термоустойчивая ячейка высокого давления может быть выполнена термостабилизированной.

Изобретение поясняется чертежами, где на Фиг. 1 показаны возможные положения капли в ячейке для различных соотношений плотностей жидкостей и режимов висящей и лежащей капель, соответственно; на Фиг. 2 приведена схема измерительной системы для режима висящей капли, на Фиг. 3 - схема измерительной системы для режима инвертировано висящей капли. На Фиг. 4 приведена схема измерительной системы для режима висящей капли с термостабилизированной ячейкой высокого давления. На Фиг. 5 продемонстрирован пример получаемого проекционного изображения висящей капли. Фиг. 6 иллюстрирует этапы обработки получаемых в результате рентгеновской съемки изображений. На Фиг. 7 приведен пример экспериментально полученной зависимости значения МН от времени наблюдения.

В соответствии с предлагаемым изобретением перед началом измерений определяют плотность флюидов при заданных давлении и температуре. Эта информация необходима для расчета значения МН из формы капли, а также нужна для понимания того, в верхней или нижней части термоустойчивой ячейки высокого давления будет создаваться капля, что зависит от отношения плотностей «внешнего» и «внутреннего» флюидов и реализуемого метода (висящая или лежащая капля) (см. Фиг. 1). Изобретение может быть реализовано как в варианте висящей капли, так и в варианте лежащей капли.

На Фиг. 1 приведены схематичные изображения системы с возможными вариантами положения капли в ячейке. На Фиг. 1 показаны корпус ячейки (заштрихован), капля внутреннего флюида (сплошной черный) и калиброванная трубка (капилляр, игла) для подачи внутреннего флюида (сплошной серый). Верхние чертежи соответствуют ситуации, при которой плотность «внутреннего» флюида меньше плотности «внешнего». В этом случае капля «внутреннего» флюида стремится всплыть вверх. Следовательно, области инжекции и наблюдения висящей (в данном случае, инвертировано висящей) капли следует расположить в нижней части ячейки. После отрыва капля движется вверх, формируя в итоге лежащую каплю на верхней внутренней поверхности ячейки. Противоположная конфигурация наблюдается в случае, когда плотность «внутреннего» флюида больше плотности «внешнего» (нижние чертежи на Фиг. 1). Значения плотностей могут быть измерены в лаборатории при помощи стандартных пикнометров или, если состав каждого из флюидов хорошо известен и/или флюид был подробно изучен ранее, необходимые значения могут быть взяты из литературы.

Перед началом измерений также проводят сравнительный анализ содержания поверхностно-активных веществ (ПАВ) в каждом флюиде, то есть определяют, какой из флюидов содержит больше ПАВ. Эта информация необходима для понимания, какой из флюидов будет использоваться в качестве внешнего, а какой будет внутренним. Выводы о содержании ПАВ могут быть сделаны на основе детального химического анализа флюидов или общих преставлений о природе рассматриваемых флюидов. Так, например, в паре жидкостей нефть-вода, в подавляющем большинстве случаев, наибольшим содержанием ПАВ обладает нефть (поверхностно-активными веществами являются, в частности, содержащиеся в пластовой нефти асфальтены и карбоновые кислоты), поэтому, именно нефть следует использовать в роли «внешнего» флюида, заполняющего ячейку.

В соответствии с одним из вариантов реализации описываемого изобретения предварительно определяют, являются ли рассматриваемые флюиды достаточно контрастными на получаемых изображениях, что необходимо для надежного определения на изображении границы капли. Поскольку распознавание капли и ее границы на изображении может быть осуществлено с использованием различных подходов к обработке изображения, достаточность контрастности определяется применимостью конкретного метода определения границы капли. В соответствии с одним из вариантов реализации изобретения, для оценки достаточности контрастности флюидов, при атмосферном давлении и комнатной температуре, в подходящей емкости создают каплю внутреннего флюида во внешнем флюиде. Емкость помещают между источником рентгеновского излучения и детектором рентгеновского излучения и получают пробное изображение капли внутреннего флюида во внешнем флюиде.

В другом варианте реализации изобретения, при невозможности работы с флюидами в атмосферных условиях (например, когда один из флюидов это «живая» пластовая нефть, т.е. содержащая в себе растворенный газ, который в атмосферных условиях выделяется из нефти, что сопровождается изменением значения МН), для оценки достаточности контрастности флюидов используют термоустойчивую ячейку высокого давления (схема ячейки представлена на Фиг. 2 и 3) которую помещают на свое штатное место в измерительной системе (см. Фиг. 2 и 3), подключают к прецизионным насосным системам инжекции, заполняют внешним флюидом и создают каплю внутреннего флюида при целевых термобарических условиях.

Как показано на Фиг. 2 и 3, для измерения межфазного натяжения используют ячейку 1 высокого давления с рентгенопрозрачными стенками, располагаемую между источником 2 и детектором 3 рентгеновского излучения (например, в рентгеновском микротомографе) для получения проекционного изображения 4 капли внутреннего флюида. Ячейка 1 подключена через соединяющие трубки 5 и 6 к прецизионным насосным системам (см., например, https://www.chandlereng.com/products/reservoiranalysis/core-flow/quizix-precision-pumps/qxseries) 7 и 8 высокого давления, обеспечивающим подачу, соответственно, внешнего и внутреннего флюида. Внутри ячейки 1 установлена калиброванная трубка (капилляр, игла) 9, на конце которой формируется капля 10 внутреннего флюида посредством подачи внутреннего флюида от прецизионной насосной системы 8 высокого давления через соединяющую трубку 6 к калиброванной трубке (капилляру, игле) 9. Предварительно внутреннюю полость ячейки 1 заполняют внешним флюидом 11 с помощью прецизионной насосной системы 7 высокого давления через соединяющую трубку 5. В процессе проведения измерений прецизионную насосную систему 7 высокого давления используют как вспомогательную для поддержания рабочего давления.

Поскольку значение МН сильно зависит от температуры, лабораторные измерения следует проводить при заданной температуре, например, температуре пласта, что повысит достоверность получаемых результатов. Это может быть достигнуто путем оснащения ячейки системой термостабилизации. На Фиг. 4 показана схема системы для реализации способа измерения МН с термостабилизированной ячейкой высокого давления, где ячейка высокого давления 1 дополнительно помещена в термостабилизированный кожух 12, в котором предусмотрены рентгенопрозрачные окна (отверстия) 13, расположенные диаметрально противоположно друг другу для наблюдения за областью формирования капли 10. Рентгенопрозрачные окна 13 должны обеспечивать получение проекционного изображения 4 всей капли 10 на детекторе 3. Для стабилизации температуры измерительной ячейки может применяться любой доступный метод, например омический нагрев, циркуляция жидкости заданной температуры, применение термоэлектрического преобразователя (элемент Пельтье) и т.п.

Способ измерения МН между двумя флюидами осуществляется следующим образом. В соответствии с одним из вариантов реализации изобретения, предварительно проверяют контрастность получаемых изображений. В случае невозможности осуществления такой проверки в атмосферных условиях (например, когда один из флюидов это «живая» пластовая нефть), используют ячейку 1 высокого давления. Перед началом измерений заполняют внутренним флюидом линию подачи от прецизионной насосной системы 8 высокого давления (Фиг. 2 и Фиг. 3) через соединяющую трубку 6 к калиброванной трубке (капилляру, игле) 9. Затем, внутреннюю полость ячейки 1 заполняют внешним флюидом 11 с помощью прецизионной насосной системы 7 высокого давления через соединяющую трубку 5 и доводят давление внутри ячейки до заданного. Далее выдерживают ячейку в течение некоторого времени, достаточного для термодинамической стабилизации, и формируют каплю 10 внутреннего флюида на конце калиброванной трубки 9 с помощью прецизионной насосной системы 8 высокого давления. В процессе проведения измерения прецизионная насосная система 7 высокого давления используется как вспомогательная для поддержания рабочего давления.

После создания капли внутреннего флюида осуществляют получение пробной проекционной рентгенограммы капли 10 внутреннего флюида во внешнем флюиде. На основе анализа пробного изображения принимают решение о необходимости добавления в один из флюидов рентгеноконтрастного агента.

В соответствии с одним из вариантов реализации изобретения, в случае необходимости повышения контрастности изображения в один из флюидов добавляют рентгеноконтрастный агент (РКА), например, йодид калия или йодид цезия при добавлении РКА в водную фазу, или йододекан при добавлении РКА в углеводородную фазу. Поскольку добавление РКА в один из флюидов может повлиять на МН непредсказуемым образом, при использовании в экспериментах ренгтгеноконтрастного агента измерения МН рекомендуется проводить по меньшей мере три раза при разных значениях концентрации рентгеноконтрастного агента для последующей экстраполяции результатов на случай нулевого содержания РКА. Хотя, в соответствии с предлагаемым изобретением, РКА может добавляться как во внутренний, так и во внешний флюид, с практической точки зрения (используемые объемы, простота изменения концентрации РКА во флюиде), добавление РКА во внутренний флюид выглядит предпочтительнее. При дальнейшем описании реализации изобретения будет рассматриваться именно такой вариант, что, однако, не должно рассматриваться как лимитирующее условие.

На следующем этапе, если это не было сделано на этапе принятия решения о добавлении РКА, ячейку 1 высокого давления, помещенную на свое штатное место в рентгеновской измерительной системе (см. Фиг. 2-4) и подключенную к прецизионным насосным системам 7 и 8 высокого давления для инжекции внешнего и внутреннего флюидов, заполняют внешним флюидом и доводят до заданных значений температуры и давления. Прецизионная насосная система 8 высокого давления для инжекции внутреннего флюида (Фиг. 2-4) должна обеспечивать возможность закачки заданного объема флюида. Прецизионная насосная система 7 высокого давления для инжекции внешнего флюида (Фиг. 2-4) должна обеспечивать возможность поддержания заданного давления с высокой точностью. Исходя из размеров и конструкции ячейки, предполагается, что внутренний флюид перед подачей в ячейку и формированием капли приведен к тем же термобарическим условиям, что созданы во внешнем флюиде.

Затем, при помощи прецизионной насосной системы 8 высокого давления в термоустойчивой ячейке 1 высокого давления, заполненной внешним флюидом и приведенной к целевым термобарическим условиям, формируется капля 10 внутреннего флюида.

Как только капля 10 внутреннего флюида желаемого размера сформирована в ячейке 1, запускают процесс рентгеновской съемки (радиография) с помощью рентгенографической установки для проекционной 2D съемки, т.е. установки, включающей в себя по меньшей мере один источник рентгеновского излучения 2 (например, рентгеновская трубка), один детектор рентгеновского излучения 3 (например, ПЗС-матрица) для регистрации распределения интенсивности рентгеновского излучения, прошедшего через объект исследования, а также системы управления источником, детектором и положением объекта исследования, системы сбора и обработки рентгеновских изображений.

В соответствии с одним из вариантов реализации изобретения получают лишь одну проекционную рентгенограмму в заданный момент времени относительно момента формирования капли. Например, рентгенограмма, полученная сразу после формирования капли, дает возможность оценить значение МН на границе между двумя флюидами при быстром движении границы раздела (например, при вытеснении водой нефти из породы при больших скоростях закачки). Это значение МН соответствует максимально возможному для выбранной пары флюидов. С другой стороны, проекционные рентгенограммы, полученные по истечении значительного промежутка времени (часы, дни) после формирования капли, позволяют получить равновесные значения МН. Более информативным является вариант осуществления изобретения, при котором осуществляют длительную рентгеновскую съемку, т.е. получают множество проекционных рентгенограмм в разные момента времени относительно момента создания во внешнем флюиде капли внутреннего флюида. В таком случае удается получить временную зависимость значения МН от начального до равновесного и, тем самым, определить время достижения равновесного значения МН. Для этого рентгеновскую съемку осуществляют в течение времени, достаточного для достижения равновесного значения МН, в результате чего получают временную зависимость значения МН между внешним и внутренним флюидом, из которой можно определить время достижения межфазным натяжением своего равновесного значения.

В соответствии с одним из вариантов реализации изобретения, цифровую обработку двумерных проекционных рентгенограмм и расчет межфазного натяжения производят одновременно с получением рентгенограмм («на лету»). В соответствии с другим вариантом реализации изобретения, цифровую обработку двумерных проекционных рентгенограмм и расчет межфазного натяжения производят после получения всего набора двумерных проекционных рентгенограмм.

В соответствии с изобретением, расчет МН производят на основе анализа формы капли с использованием уравнения Юнга-Лапласа (см., например, Joseph D. Berry, Michael J. Neeson, Raymond R. Dagastine et al. Measurement of surface and interfacial tension using pendant drop tensiometry. Journal of Colloid and Interface Science. 454 (2015) 226-237).

Для этого на полученных двумерных проекционных рентгенограммах выделяют область капли и определяют ее границы. С целью автоматизации данной процедуры, а также повышения точности определения границ, используют компьютер с соответствующим программным обеспечением для цифровой обработки получаемых двумерных проекционных рентгенограмм. Обработка может включать в себя подавление шума, удаление артефактов и т.п. В соответствии с одним из вариантов реализации изобретения, обработка изображения включает коррекцию на профиль пучка и размеры источника рентгеновского излучения.

Если в ходе измерений в один из флюидов добавляли РКА (с ненулевой концентрацией), то этапы создания капли внутреннего флюида внутри внешнего флюида в ячейке и этап рентгеновской съемки системы с последующей обработкой полученных проекционных рентгенограмм и расчетом МН осуществляют при разных концентрациях РКА достаточное количество раз (рекомендуется получить не менее трех значений МН при разных значениях концентрации РКА для каждого рассматриваемого момента времени) для аппроксимации полученного(ых) значения(ий) к случаю нулевой концентрации РКА.

Рассмотрим реализацию изобретения на примере измерения во времени значения МН для системы пластовая вода - пластовая нефть при пластовом давлении (215 атм) и температуре (102°С). В такой системе содержание ПАВ в нефти всегда больше, чем в воде и, соответственно, согласно изобретению, в качестве внешнего флюида использована нефть, а в качестве внутреннего флюида - вода. При плотности нефти в пластовых условиях равной 0.859 г/см³ и плотности пластовой воды равной 1.057 г/см³, изобретение реализуется в постановке висящей капли в верхней части термоустойчивой ячейки высокого давления. Предварительно для проведения тестовой съемки на дне термоустойчивой ячейки высокого давления создают каплю пластовой воды, после чего ячейку помещают на штатное место в рентгенографическую систему согласно Фиг. 4 и присоединяют к линиям подачи флюидов. Затем, ячейку заполняют пластовой нефтью и осуществляют получение тестовой рентгенограммы (Фиг. 5). После подтверждения факта того, что для системы пластовая вода - пластовая нефть получающиеся изображения являются достаточно контрастными, производят приведение системы к требуемым значением температуры и давления. После этого внутрь термоустойчивой ячейки 1 высокого давления через калиброванную трубку 9 подают пластовую воду, которая на выходе из трубки образует каплю 10. После чего запускают процесс рентгеновской съемки с обработкой изображения и расчетом МН в режиме анализа «на лету» (Фиг. 6). Для примера на Фиг. 6а показаны необработанные изображения (проекционные рентгенограммы) капли, полученные в разное время относительно момента формирования капли заданного объема (через 0, 15 и 50 минут). Фиг. 6б иллюстрирует результат выделения на изображении капли и калиброванной трубки (соответствующая область окрашена черным цветом). Наконец, Фиг. 6в соответствует окончательно определенному контуру капли, анализ формы которого позволяет определить значение МН. Полученные значения МН наносятся на график, отражающий зависимость МН от времени (Фиг. 7). По достижении равновесия МН (выходе на плато зависимости МН от времени, для зависимости на Фиг. 7 соответствует 45 мин) получение изображений прекращают. Поскольку РКА не использовался, полученная зависимость МН от времени адекватно отражает динамику, а также начальное и равновесное значения МН в пластовых условиях (в приведенном примере эти значения равны 30.2 и 21.9 мН/м, соответственно), и может быть использована при расчетах оптимального плана разработки месторождения с использованием пластовых симуляторов.

Если в описанном выше примере реализации изобретения проводится получение единственной проекционной рентгенограммы через 45 (или более) минут, то для рассматриваемых флюидов получим пример реализации изобретения для определения равновесного значения МН (в приведенном примере это значение равно 21.9 мН/м).

Аналогично, если в описанном выше проводится получение единственной проекционной рентгенограммы в начальный момент времени (сразу после формирования капли), то для рассматриваемых флюидов получим пример реализации изобретения для определения начального значения МН (в приведенном примере это значение равно 30.2 мН/м).

Изобретение относится к способам определения межфазного натяжения (МН) между двумя флюидами. Техническим результатом является повышение точности определения МН между двумя флюидами. В соответствии с изобретением предварительно определяют плотность флюидов при заданных давлении и температуре и проводят сравнительный анализ содержания поверхностно-активных веществ (ПАВ) в рассматриваемых флюидах. По результатам анализа выбирают флюид, содержащий большее количество ПАВ, в качестве внешнего флюида, а флюид, содержащий меньшее количество ПАВ, в качестве внутреннего флюида. Заполняют ренттенопрозрачную термоустойчивую ячейку высокого давления внешним флюидом и устанавливают в ячейке заданные давление и температуру. По меньшей мере один раз закачивают в заполненную внешним флюидом ячейку внутренний флюид и создают внутри внешнего флюида каплю внутреннего флюида заданного размера. После формирования капли внутреннего флюида по меньшей мере один раз осуществляют рентгеновскую съемку капли внутреннего флюида во внешнем флюиде и получают по меньшей мере одну проекционную рентгенограмму. Осуществляют обработку полученных проекционных рентгенограмм и на основе анализа формы капли внутреннего флюида на проекционной рентгенограмме рассчитывают значение межфазного натяжения между внешним и внутренним флюидами. 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ определения межфазного натяжения между двумя флюидами, в соответствии с которым:

- определяют плотность флюидов при заданных давлении и температуре и проводят сравнительный анализ содержания поверхностно-активных веществ в каждом флюиде,

- по результатам сравнительного анализа выбирают флюид, содержащий большее количество поверхностно-активных веществ, в качестве внешнего флюида, а флюид, содержащий меньшее количество поверхностно-активных веществ, в качестве внутреннего флюида,

- заполняют рентгенопрозрачную термоустойчивую ячейку высокого давления внешним флюидом и устанавливают в ячейке заданные давление и температуру,

- по меньшей мере один раз закачивают в заполненную внешним флюидом ячейку внутренний флюид и создают внутри внешнего флюида каплю внутреннего флюида заданного размера,

- после формирования капли внутреннего флюида заданного размера по меньшей мере один раз осуществляют рентгеновскую съемку капли внутреннего флюида во внешнем флюиде и получают по меньшей мере одну проекционную рентгенограмму,

- осуществляют обработку полученных проекционных рентгенограмм и на основе анализа формы капли внутреннего флюида на проекционной рентгенограмме рассчитывают значение межфазного натяжения между внешним и внутренним флюидами.

2. Способ по п. 1, в соответствии с которым рентгеновскую съемку осуществляют непосредственно после формирования капли внутреннего флюида заданного размера и получают начальное значение межфазного натяжения между внешним и внутренним флюидами.

3. Способ по п. 1, в соответствии с которым рентгеновскую съемку осуществляют по истечении времени с момента формирования капли, достаточного для достижения равновесного значения межфазного натяжения между внешним и внутренним флюидами, и определяют равновесное значение межфазного натяжения между флюидами.

4. Способ по п. 1, в соответствии с которым рентгеновскую съемку осуществляют в течение времени, достаточного для достижения равновесного значения межфазного натяжения, в результате чего получают временную зависимость значения межфазного натяжения между внешним и внутренним флюидами.

5. Способ по п. 4, в соответствии с которым из полученной временной зависимости межфазного натяжения между внешним и внутренним флюидами определяют время достижения межфазным натяжением своего равновесного значения.

6. Способ по п. 1, в соответствии с которым в качестве внешнего флюида используют нефть, а в качестве внутреннего флюида - воду.

7. Способ по п. 1, в соответствии с которым в качестве внутреннего флюида используют газ.

8. Способ по п. 1, в соответствии с которым заданные значения давления и температуры соответствуют пластовым.

9. Способ по п. 1, в соответствии с которым в один из флюидов добавляют рентгеноконтрастный агент.

10. Способ по п. 9, в соответствии с которым предварительно оценивают контрастность флюидов и рентгеноконтрастный агент добавляют по результатам оценки при недостаточной контрастности.

11. Способ по п. 9, в соответствии с которым создание капли внутреннего флюида внутри внешнего флюида в ячейке и рентгеновскую съемку капли внутреннего флюида во внешнем флюиде с последующей обработкой полученных проекционных рентгенограмм осуществляют по меньшей мере три раза при разных значениях концентрации рентгеноконтрастного агента для возможности аппроксимации рассчитанных значений межфазного натяжения на случай нулевой концентрации рентгеноконтрастного агента.

12. Способ по п. 1, в соответствии с которым обработку полученных проекционных рентгенограмм и расчет межфазного натяжения осуществляют в процессе съемки.

13. Способ по п. 1, в соответствии с которым обработку полученных проекционных рентгенограмм и расчет межфазного натяжения осуществляют после завершения рентгеновской съемки.

14. Способ по п. 1, в соответствии с которым термоустойчивая ячейка высокого давления является термостабилизированной.