Способ оценки степени кольматации пробуренных горных пород Советский патент 1982 года по МПК G01V3/32 

Изобретение относится к исследованиям нефтяных и газовых залежей, преимущественно к керновому анализу и может быть использовано при исследова нии керна, грунтов и шлама, выборе объектов и режимов испытаний их в открытом стволе скважины и интерпритации материалов промыслово-геофизи-. ческих методов. При бурении нефтяных и газовых скважин в результате фильтрации буроЁого рас.твора в проницаемые породы в их порах задерживается дисперсная фаза раствора и образуется так называемая зона кольматации. Кольматацйя приводит к перераспределению пор по размерам и увеличению поровой глинистости пород и тем самым к снижению их проницаемости. Наличие зоны кольматации существенно влияет на производительность работы скважины. Глубина проникновения глинистых частиц бурового раствора зависит в основном от размеров поровых каналов и дисперс ной фазы раствора. В noposbix и мелкокавернозных коллекторах глубина зоны кольматации не превышает Л216 мм, а в Трещинных может быть очень большой. При неизменных свойствах бурового раствора изменение коллекторских свойств в закольматированной части породы контролируется ее порометрической характеристикой. Известен способ оценки степени кольматации породы, основанной на изучении ее порометрической характеристики по шлифам под микроскопом. Для определения глубины проникновения твердой фазы глинистого раствора в породу и характера заполнения ее пор исследуют таким способом ряд срезов tl. Недостатком указанного способа является его трудоемкость и длительность, что не позволяет проводить определение степени кольматации поролы в промышленном масштабе. 3Э Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ оценки степени кольматации пробуренных пород путем отбора образцов керна и определения их порометрических характеристик, причем п рометрические характеристики определяют с помощью ртутной порометрии. Степень кольматации оценивают по результатам изучения порометрической характеристики породы в зоне кольматации и за ней 2. Недостатком ртутной порометрии является сложность ее экспериментал ной установки и поэтому такой способ оценки кольматации не нашел шир кого применения. Кроме того, ртутна порометрия неприменима для сжимаемы и амальгимируемых объектов, к которым относятся практически все осадочные породы. Цель изобретения - повышение точности оценки степени кольматации пробуренных горных пород. Поставленная цель достигается тем, что в способе оценки степени к льматации пробуренных горных Пород путем отбора образцов керна и определения их порометрических характеристик, отбирают образцы на разных расстояниях по радиусу от оси скважины, отобранные образцы экстрагируют, высушивают, насыщают под ваку умом водой затем с помощью импульс ного ядерного магнитного резонанса (ЯМР) измеряют кривые продольной релаксации указанных образцов, по которым определяют порометрические xapaкtёpиcтики образцов и по послед ним оценивают степень кольматации по|эод. Дополнительно с помощью импульсного ЯМР измеряют кривую продольной релаксации дисперсной фазы бурового раствора, по которой уточняют порометрические характеристики отобранных образцов. На чертеже изображены кривые про дольной релаксации. При определении степени кольмата ции необходимо учитывать, что ЯМР имеет свои специфические особенности, поэтому технология подготовки образцов для измерений должна их уч тывать. Подготовка образцов включает операции придания образцу определенной формы и размера и насыщения его жидкостью. Форма и размер образцов определяется датчиком аппа ратуры ЯМР. Размер образцов выбирают из условия наиболее полного заполнения объема датчика, а длина определяется зоной чувствительности последнего. В нашем случае образцы изготавливают в виде цилиндров диаметром 18 мм и высотой 30 мм. Поскольку степень кольматации пробуренной породы изменяется с увеличением расстояния от стенки скважины по ее радиусу, то отбираемые образцы должны располагаться соответствующим образом. В случае использования большого керна сравниваемые цилиндрические образцы выбуривают -из него алмазными коронками, а их торцы подрезают алмазно-абразивным кругом. Оси выбуриваемых цилиндров располагаются по радиусу большого керна и параллельно оси последнего. При использовании керна, отобранного боковым сверлящим керноотборником (его диаметр порядка 20 мм, который допускает датчик релаксометра ЯМР) сравниваемые образцы изготавливают путем распиливания исходного керна по плоскости, перпендикулярной его оси. Так как наличие остаточной нефти и битума в образцах затрудняет определение порометрической характеристики породы, то производят экстракцию образцов известным способом. После этого образцы сушат при 105°С до полного удаления влаги. Следующим этапом подготовки сравниваемых образцов к измерениям является их насыщение одинаковой жидкостью с известным содержанием водорода, В качестве насыщающей жидкости используют воду, так как в этом случае существует однозначная связь мех{ду измеряемой кривой продольной релаксации и порометрической характеристикой исследуемого образца породы. Для удаления парамагнитных примесей, которые оказывают существенное влияние на релаксационные параметры жидкости, производят двойную дистилляцию воды. Поскольку амплитуда измеряемого сигнала ЯПР пропорциональна количеству ядер водорода насыщающей образец жидкости, то для точного определения порометрической характеристики породы необходимо полное насыщение всех пор, что достигается при насыщении под вакуумом З-Ю ммрт.ст. Установка для создания такого вакуума позволяет с достаточной полнотой удалять кислород из жидкости и образцов породы. Откачку кислорода из воды производят в течение 20 мин, а обезгаживание образцов породы в течение одного часа. -Для ускорения процесса обезгаживание производят при подогреве образцов до . После этого образ-цы заливают водой и продолжают их вакуумирование еще в течение 30 мин Затем прекращают откачку и выдерживают в течение 12 ч до полного насыщения под вакуумом.

В случае исследования пород, глинистый материал которых способен к набуханию, в качестве насыщающей жидкости используют водный раствор минеральной соли, эквивалентный по содержанию солей пластовой воде. Подготовленный к измерению образец помещают в датчик релаксометра ЯМР.

Кривую продольной релаксации измеряют с помощью импульсной послеlO (.

90 следуюдовательности 90 щим образом.

Измеряют интервал времени между первым и вторым импульсом и измеряют при.этом амплитуду сигнала свободной прецессии, следующего за вторым импульсом, строят по этим данным зависимость величины протонной намагниченности от времени. Измеренная кривая продольной релаксации представляет собой сумму компоненто со своими вpe eнaми продольной релаксации, из которой определяют порометрические характеристики.

Полученные таким образом порометрические характеристики,, отражающие распределение пор пО размерам в исследуемой породе, для образцов, отобранных из зоны кольматации и вне ее, сравнивают между собой и по результатам сравнен11я , оценивают степень кольматации пор соответствующего размера.

Пример. Проводят оценку степени кольматации породы по керну большого размера ( мм), который был отобран из скважины 37 Пальяновской площади ХЗападная Сибирь)/Из этого керна изготавливают образцы диаметром 0 18 мм и высотой h 30 мм, которые располагают по радиусу керна в зоне кольматации и за ней, Изготовленнь1е образцы насыщаются под вакуумом дистиллированной водой иисследуются на релаксОметре ЯМР. Измеренные кривые продольной релаксации (чертеж) разлагают на компонентные составляющие, которые находятся по методу наимень ших квадратов. Времена релаксации Т выделенных компонент отражают рапределение пор по размерам. Большим временам Т соответствует больший размер пор. Удельный вес выделеных компонент отражает количество пор соответствующего им размера в общем объеме порового пространства породы.

Результаты исследования приведены в таблице.

Как видно из сравнения компонентного состава кривых продольной релаксации образцов, приведенногр в таблице, процесс кольматации контролируется изменением порораспределения в породе. Если до кольматации доля больших пор (Т 116 мс) в общем объеме порового пространства составляет 0%, то после нее она .

снижается до 2k% при некотором увеличении их глинизации (Т 380 мс), В то же время удельный вес более мелких пор возростает с 16,5 до З. Относительное содержание самых мелких пустот в общем объеме пор практически не изменяется.

Использование предлагаемого способа оценки степени кольматации пробуренных горных пород обеспечивает по сравнению с известными спо.собами оперативность оценок и аозможно(:ть их проведения в промышленном масштабе, комплексную оценку из менения коллекторских свойств пробуренных пород, обусловленных кольматацией, повышает точность определения коллекторских свойств пород по керну, грунтам и шламу, надежнос опробования коллекторов и достоверность интерпретации материалов промыслово-геофизических методов. Формула изобретения 1, Способ оценки степени кольматации пробуренных горных пород путем отбора образцов керна и определения их порометрических характерис тик, о т л и ч а ю 1Д и и с я тем, что, с целью повышения точности оце ки, отбирают образцы на разных расстояниях по радиусу от оси скважины, отобранные образцы экстрагируют, высушивают, насыщают под вакуz 8 умом водой, затем с помощью импульсного ядерного магнитного резонанса (ЯМР) измеряют кривые продольной релаксации указанных образцов, по которым определяют порометрические характеристики образцов и по последним оценивают степень кольматации пород. 2. Способ по п.1,0 т л и ч а ю щ и и с я тем, что дополнительно с помощью импульсного ЯМР измеряют кривую -продольной релаксации дисперсной фазы бурового раствора, по которой уточняют порометрические характеристики отобранных образцов. Источники информации, принятые во внимание при эксп ертизе 1,Алекперов В.П., Никитин В.В. КольматациЯ проницаемых пластов в процессе бурения и ее последствия. Нефтяное хозяйство, 1972, ff 8, с. 21-2, 2.Орлов Л.И. Влияние промывочной жидкости на физические свойства коллекторов нефти и газа. М., Недра, 1976, с. 29-33 (прототип).