Способ определения эффективной проницаемости пористых коллекторов нефти и газа Советский патент 1985 года по МПК G01N15/08 

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

Известен способ определения эффективной проницаемости 1 .

Однако этот способ достаточно трудоемок и базируется на использовании сложного лабораторного прибора

Наиболее близким к изобретению является способ определения эффективной проницаемости пористых коллекторов нефти и газа путем принудительной фильтрации флюида через образец заданной геометрической формы, насьщенньш дистиллированной водой, и измерения характеристик процесса фильтрации 2. .

Козтффициент эффективной проницаемости образца вычисляется по формуле

lOO-rj -B-u-Pg

-fO Флл

Q - расход,газа (или жидкости)

где

MVc|

1 - вязкость, Па с, 2 - длина образца, м; РБ - барометрическое давление.

Па;

лР- разность давлений на концах образца. Па; S - площадь образца, м. Недостатками этого способа являются длительность и сложность определения .

Цель изобретения - ускорение и упрощение определения.

Указанная цель достигается тем, что при способе определения эффективной проницаемости пористых коллекторов нефти и газа путем принудительной фильтрации флюида через образец заданной геометрической формы, насыщенньй дистиллированной водой, и измерения характеристик процесса фильтрации, дополнительно измеряют коэффициент открытой пористости Kf, , в качестве флюида используют раствор электролита, фильтрацию осуществляют электроосмотически при приложении к торцам образца, контактирующим соответственно с раствором электролита и дистиллированной водой, постоянного напряжения, регистрируют величину электрического тока до его

стабилизации, а величину эффективной проницаемости К рассчитывают по формуле

KclLbLL

ф«

S площадь поперечного сечения образца, S длина образца, м;

к„ коэффициент открытой пористости, %;

- вязкость. Па с;

Ч Т

время исследования образца, с;

5

J - сила тока, А. Вычисление коэффициента эффективной проницаемости, исходя из предлагаемого способа, основывается на аналогии уравнения фильтрации Дарси с

0 уравнением Гельмгольца-Смолуховского для электроосмоса.

Уравнение фильтрации Дарси для пористо-капиллярных сред записывается в виде

5

.„3 .2

-10 фм

к

дР5

коэффициент проницаемости,

где К характеризующий пористую среду;

0

Q объемный расход жидкости в единицу времени, длина образца, м; вязкость. Па - с;

.1 ЙР перепад гидравлического

5 давления на концах образца. Па;

5 площадь поперечного сечения образца, м. Подставляя значение

0 SlKu -T

где Кр- коэффициент открытой пористости, %;

Т - время исследования образ5ца, с,

в уравнении фильтрации Дарси, получ

ем

,.

5-Г-йР

0

Из анализа уравнения фильтрации Дарси становится очевидным линейный характер зависимости Q от ДР при постоянстве параметров, характери55зукяцих пористо-капиллярную среду и фильтрукяцуюся жидкость.

Уравнение Гельмгольца-Смолуховского для электроосмоса в пористокапиллярных средах записывается в виде .15 Б, где 5 - электрический потенциал; 1 - вязкость, Па -с; г - удельная электропровод1ность жидкости,- : СММ , Q - объемньш расход жидкости единицу времени, м/с; Е - диэлектрическая постоянна 3 - сила тока, А. Из анализа уравнения Гельмгольца Смолуховского следует, что движение ионов диффузионного слоя под действием электрического поля увлекает всю массу жидкости, которая заполня ет капилляры и поры, со скоростью Q в направлении поля. При этом очевид на линейность зависимости Q от 3 при постоянстве параметров, характе ризующих пористо-капиллярную среду и фильтрующуюся жидкость. Таким образом, применяя метод аналогии, уравнение фильтрации Даре можно выразить через объемный расхо жидкости и перепад давления т.е. а СлР},. а уравнение Гельмгольда-Смолуховско го, имеющее линейньш характер зависимости fi от J - через объемньй расход жидкости и величину силы тока, т.е. Q.f( J ). . Линейность зависимости обьемного расхода жидкости Q от перепада гидравлического давления д Р в уравнении фильтрации Дарси и линейность зависимости объемного расхода жидкости Q от величины силы тока J в уравнении Гельмгольца-Смолуховского для электроосмоса являются необходимым и достаточным условием для получения адекватного уравнения фильтрации, но записанного в параметрах электроосмотического переноса ионов хлора. Тогда, приведя в соответствие гидравлическое давление и плотность тока подстановкой в уравнение фильтрации Дарси вместо &Р плотности тока (7ГгЬ коэффициент эффективной проницаемос ти по предлагаемому способу вычисляется из уравнения 1. 104 На чертеже показана схема осуществления предлагаемого способа. На схеме обозначены образец 1 горной породы, самоуплотняняцаяся манжета 2, стеклянные сосуды 3 и 4, электроды 5, источник 6 постоянного напряжения и aMnepMeTf) 7. Пример, Образцу пористой породыгколлектора придают форму цилиндра длиной 3-5 см и диаметром 2,8-3,0 см в соответствии с.требованиями на стандартность размеров образцов, подготовленных для исследования . Затем экстрагируют содержащиеся в нем соли и углеводороды.Экстракция от остаточных солей считается удовлетворительной, если в пробах экстракта отсутствуют ионы хлора при реакции с азотно-кислым серебром, которое является индикатором на ионы хлора. Далее образец породы высушивают до постоянной массы в сушильном шкафу при t 103-105°С, после чего для охлаждения помещают в эксикатор (для предотвращения адсорбции .образцом влаги из воздуха) и взвешивают . Затем образец насыщают под вакуумом дистиллированной водой и определяют массу насыщенного образца, после чего определяют коэффициент открытой пористости весовым способом. После этого образец помещают в резиновую самоуп-потняющуюся манжету, для чего образец извлекают из-эксикатора, где он хранится после насыщения дистиллированной водой и взвешивания, и предварительно обтирают его фильтровальной бумагой, так как пленка воды на поверхности образца создает дополнительную (поверхностную проводимость), что изменяет величину измеряемого тока. Затем приготавливают электроды, предварительно обезжирив их спиртом и промыв дистиллированной водой, для уменьшения зависимости сопротивления R от плотности тока ff электроды перед каждой серией изме- рений опускают, в водный раствор 0,5 н. химически чистого хлористого натрия и пропускают через них ток частотой 50 Гц при напряжении ДО 60 В для уменьщения пассивирования их поверхности. Приготовленный 0,5 н. раствор химически чистого хлористого натрия 5 затем используется при проведении измерений. Далее концы резиновой самоуплотняющейся манжеты соединяют со стеклянными сосудами и собранную установку размещают в горизонтальной плоскости, контролируя горизонтальность уровнем. В один .сосуд наливают дистиллированную воду и вводят электрод, приблизив его к торцовой части образца, а в другой сосуд наливают 0,5 н. раствор хлористого натрия и вводят другой электрод, также приблизив его к торцовой части образца. При заполнении сосудов дистиллированной водой и раствором хлористого натрия уровни их в сосудах устанавливаются на одной высоте с целый исключения влияния гидростатического давления. В качестве электродов используют медные диски с диаметром, равным диаметру образца. После установки электродов подключают источник постоянного напряжения (например В; 10 А) к электродам таким образом, что положительный электрод оказывается в сосуде с дистиллированной водой, а отрицательньш .- в сосуде с водным раствором хлористог натрия. При наложении постоянного, электрического поля производят ис10следование процесса переноса ионов хлора через образец. В ходе исследования по показаниям амперметра наблюдают за изменением во времени силы тока, протекакицего через образец и электроды, относительно начальной силы тока. Исследование считается оконченным, если наблюдается стабилизация силы тока во времени и отмечается при реакции с азотнокислым серебром наличие ионов хлора в сосуде 3. . Предлагаемый способ имеет следующие преимущества: массовость определений (5-10. образцов одновременно), отсутствие необходимости в удалении свободной воды, что дает существенное сокращение времени и затрат труда на проведение определений при повышении достоверности их, простота схемы используемого оборудования, значительное снижение суммарного времени на определение коэффициента эффективной проницаемос.ти одного образца. При этом регистрация параметров по предлагаемому способу не вызывает затруднений и не требует выполнения таких трудоемких операций, как предварительная наладка оборудования и градуировка контрольно-измерительных приборов.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПОРИСТЫХ КОЛЛЕКТОРОВ НЕФТИ И ГАЗА путем принудитель ной фильтрации флюида через образец заданной геометрической формы, насьщенный дистиллированной водой, и измерения характеристик процесса фильтрации, отличающийся тем, что, с целью ускорения и упрощения определения, дополнительно коэффициент открытой поизмеряют Kj,,B качестве флюида исристости пользуют раствор электролита, фильтрацию осуществляют электроосмотически при приложении к торцам образца, контактирующим соответственно с раствором электролита и дистиллированной водой, постоянного напряжения, регистрируют величину электрического тока до его стабилизации, а величину k расэффективной проницаемости считывают по формуле 5t-K К Флл ТЗ 5 С -площадь поперечного сечегде ния образца, (Л -длина образца, м; Кп - коэффициент открытой пористости, %; гх - вязкость. Па .-с; Т - время исследования образца, с; 3 - сила тока, А. Од 00 ю

4

г У У х Л{4:ЛлХ/хУ

/f

1