Способ определения капиллярного давления в образце горной породы Советский патент 1984 года по МПК E21B49/00 

pus.i

, // 1 Изобретение относится к нефтяной и газовой промьшшенности, в частности к способам онределения характерис тик продуктивных пластов, и может быть использовано для определения величины и направления действия капиллярного давления в призабойной зоне пласта в процессе вскрытия его бурением. Известен способ измерения величины капиллярного давления в образце пробы, отобранном из продуктивного пласта, по величине давления вытеснения из образца насыщенной жидкости с помощью манометра ij . Недостатком этого способа является то, что оНу не рассчитан для работы с газонасьпценными образцами и, кроме того, с его помощью определяется величина капиллярного давления без учета кинетики процесса капиллярной пропитки. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному способу является способ определения капиллярного давления в образце горной породы, вклгочающий погружение образца горной породы в жидкость, его пропитку и опр деление веса жидкости, поступающей образец 2J . Недостатком данного способа явля ется то, что принудительный характер вытеснения жидкости или газа из образца горной породы искажает истинное значение регистрируемой величины капиллярного давления и делает невозможным учет кинетики процесса пропитки путем определения направле ния действия капиллярного давления в процессе пропитки. Целью изобретения является повышение информативности способа путем определения величины и направления действия результирующей капиллярных сил. Поставленная цель достигается тем что согласно способу определения капиллярного давления в образце гор ной породы, включающему погружение образца горной породы в жидкость, его пропитку и определение веса жид кости,, поступающей в образец, непре рывно регистрируют изменение веса образца, определяют вес жидкости, п ступившей в образец, определяют раз ность между весом жидкости, поступив шей Б образец, и изменением веса образца в процессе пропитки, по которой определяют величину и направление действия результирующей капиллярных сил и величину капиллярного давления. На фиг.1 представлена схема регистрации силы, действующей на образец горной породы 1, погруженный в жидкость 2, с помощью измерителя силы 3, соединенного с образцом с помощью стержня 4 и регистратора 5; на фиг.2 изображены зависимости от -г времени пропитки С веса жидкости, проникающей в образец (кривая l), изменения начальной силы, действующей на стержень 4 в смачивающей жидкости (кривая 2) и несмачивающей жидкости (кривая 3). Пример. Образец породы 1 погружают в жидкость 2. Для исключения влияния боковых эффектов боковая поверхность образца покрывается слоем изолирующего материала, например эпоксидной смолой. Образец подвешивается на стержне 4, сигнал от которого передается на измеритель силы 3 и фиксируется регистратором 5. За начало отсчета принимают начальное значение силы F(), действующей на стержень 4. В зависимости от направления действия результирующей капиллярных сил изменение веса образца, фиксируемого по изменению действующей силы, может 1ЩТИ как в сторону.увеличения (bpy/qpi ) , так и в сторону снижения начального веса (-FKQQ ) . Поскольку одновременно в образец поступает жидкость, вес которой С.Й) увеличивает вес образца, то измеритель 3 регистрирует сумму капиллярных сил и силы от веса жидкости, поступивщей в образец. Результирующая капиллярная сила определяется из выражения )-с (). Разность между весом жидкости, поступившей в образец, и изменением веса образца в этот момент является величиной капиллярной силы. Капиллярное давление в этот момент соответствует зтой силе, отнесенной к площади поперечного сечения пор образца. Определение количества жидкости, проникающей в образец, может производиться любым известньм методом, в том числе по данньм капиллярной про3питки. Для этого процесс пропитки проводят до полного насыщения образ да, т.е. до момента прекращения дей ствия капиллярных сил на образец, когда uF()G( ь) . Известно, что координата фронта пропитки X и изменение веса жидкости G.j(C) связана следующей зависимостью с продолжительностью процесса:() где D - коэффициент капилляропроводимости;с - время. Следовательно, имея конечную координату фронта пропитки (в конце процесса координата X равна длине образца) и время-, в течение которог проникающая в образец жидкость полностью заполнила поровое пространст во, можно получить зависимость веса жидкости, пропитывающей образец, от времени пропитки см.фиг.2). Накладывая эту зависимость на регистриру емое во времени изменение начальног усилия на образец, получают один из вариантов пропитки с положительной или отрицательной величиной капиллярной силы. ,В таблице приводится пример опре деления капиллярного давления по предлагаемому способу для образца песчаника, проницаемость 31,8 мкм , пористость 11,7%, длина 0,55 см, диаметр 1,15 см, 16% остаточной воды 0,1 H.NaCl), пропитываемого филь тратом пресного бурового раствора, обработанного 1% карбоксиметилцеллю лозыСк Щ). Как показано в таблице стабилиза ция показаний наступила через 381 м Этому моменту соответствовало прекращение действия капиллярной силы 1 t и изменение веса образца, равное , 1 1 О Н, за-счет жидкости, которая внедрилась в образец. Для определения веса жидкости, поступивщей в образец, в различные этапы пропитки необходимо перемножить показатель С/- (для приведенного примера показатель равен 54 i «ig;;2 Н) и величину корйя квадратного из времени. Разность графы 2 и 3 даст величину капиллярной силы (графа 4j, а учет площади поперечного сечения пор - величину капиллярного давления (графа 5). Предложенньм способом можно определить величину капиллярного давления на образец, действующего в процессе капиллярной пропитки. Имея эти значения, можно целенаправленно управлять процессами капиллярной пропитки, в том числе в промысловых условиях для ограничения глубины проникновения фильтрата бурового раствора в продуктивный коллектор под действием капиллярных сил. Для выполнения исследований предлагаемым способом требуется значительно меньше времени. Способ дает более точное значение величины капиллярного давления и позволяет определить направление действия капиллярной силы. За счет сокращения времени на производство экспериментов и их обработку ожидается получить экономию 2 руб. на один эксперимент. Поскольку по одной скважине производится около 200 определений, то экономический эффект только за счет сокращения времени на лабораторные исследования составит 400 руб. на одну скважину.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАПИЛЛЯРНОГО ДАВЛЕНИЯ В ОБРАЗЦЕ ГОРНОЙ ПОРОДЫ, включающий погружение образца горной породы в жидкость, его пропитку и определение веса жидкое- ти, поступающей в образец, отличающийся тем, что, с целью повышения его информативности путем определения величины и направления действия результирующей капиллярных сил, непрерывно регистрируют изменение веса образца, определяют вес жидкости, поступившей в образец, определяют разность между весом жидкости, поступившей в образец, и изменением веса образца в процессе пропитки, по которой определяют величину и направление действия резуль- и тирующей капиллярных сил и величину (Л капиллярного давления. Ю 4 Peeuctrtpofnop

«-5,4

15,0 . .+8,1

21,0 +27,1

37,0 +48,3

48,0 +51,4

53,0 +54,1

54,0

7,9

0,083

21,7

10,6

8,1

3,9

1,3 О

Фив. 2

Т

.