Руководства, Инструкции, Бланки

экстракция образцов керна img-1

экстракция образцов керна

Рейтинг: 4.9/5.0 (1904 проголосовавших)

Категория: Бланки/Образцы

Описание

Способ определения коэффициента эффективной пористости на образцах керна - патент РФ 2483291 - Индрупский Илья Михайлович, Коваленко Казимир Викторови

способ определения коэффициента эффективной пористости на образцах керна

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли. Сущность изобретения: образец керна после экстракции растворителями или после экстракции неагрессивным агентом или промытый неэкстрагированный образец керна высушивают до постоянной массы и насыщают под вакуумом моделью пластовой воды. Полностью насыщенный моделью пластовой воды образец взвешивают в модели пластовой воды и в вытесняющем флюиде. В образце путем вытеснения воды вытесняющим флюидом (воздухом, газом, керосином, моделью нефти) до прекращения выхода воды за счет центрифугирования при максимальных оборотах или за счет создания максимального давления в капилляриметре с полупроницаемой мембраной создают остаточную водонасыщенность. После создания остаточной водонасыщенности образец взвешивают в вытесняющем флюиде. Коэффициент эффективной пористости определяют по соотношению разницы веса образца, полностью насыщенного моделью пластовой воды в вытесняющем флюиде, и веса образца, насыщенного вытесняющим флюидом и остаточной водой, к разнице веса полностью насыщенного образца в вытесняющем флюиде и веса полностью насыщенного образца в пластовой воде.

Техническим результатом изобретения является повышение достоверности лабораторного определения коэффициента эффективной пористости коллектора на образцах керна, включая коллекторы с высоким содержанием разбухающей глинистой компоненты и неэкстрагированные или экстрагированные с применением неагрессивных агентов образцы керна.

Предлагаемое изобретение относится к нефтедобывающей отрасли, а именно к совершенствованию методов лабораторного определения петрофизических свойств коллектора нефтегазоносного пласта на образцах керна, а именно коэффициента эффективной пористости. Коэффициент эффективной пористости в петрофизике обозначается через Кп.эф. а в физике нефтегазового пласта - через mэф .

Коэффициент эффективной пористости Кп.эф (mэф ) является важной петрофизической характеристикой коллектора. Он равняется отношению эффективного объема пор - максимального объема пор элемента пласта, который может быть занят нефтью, газом или способной к движению пластовой водой - к общему объему элемента пласта.

Коэффициент эффективной пористости используется при подсчете запасов углеводородов (для зоны предельного насыщения пласта); при построении петрофизических зависимостей для проницаемости и других параметров коллектора - с целью прогноза их изменения в объеме пласта по данным геофизических измерений в скважинах; при гидродинамическом моделировании процессов разработки нефтяного или газового месторождения - в качестве параметра, характеризующего объем пор, в котором происходит течение пластовых флюидов.

Известен способ определения Кп.эф (mэф ) по данным лабораторных исследований образцов керна (Гудок Н.С. Богданович Н.Н. Мартынов В.Г. Определение физических свойств нефтеводосодержащих пород. М. ООО "Недра-Бизнесцентр", 2007. С.46, 48, 91-92, 97-99). Величина коэффициента эффективной пористости рассчитывается как

где Кпо (mo ) - коэффициент открытой пористости, Кво (Sво ) - коэффициент остаточной водонасыщенности, выраженный в долях единицы. Коэффициент открытой пористости по определению равен отношению объема сообщающихся пор элемента пласта к общему объему элемента пласта. Коэффициент остаточной водонасыщенности равняется отношению объема остаточной (неснижаемой, или гидродинамически невытесняемой) воды в порах к объему сообщающихся пор элемента пласта.

Для определения Кп.эф по формуле (1) сначала определяют величину Кпо. Наиболее распространенным является метод жидкостенасыщения. Предварительно проэкстрагированный с использованием растворителей образец керна высушивают до постоянной массы и определяют вес (в граммах) сухого образца Мсух. Затем его насыщают при вакуумировании рабочей жидкостью. В качестве таковой чаще всего используют керосин, модель пластовой воды или другую воду. Полностью насыщенный рабочей жидкостью образец взвешивают для определения его веса в воздухе Мп.нас и в рабочей жидкости М ж п.нас. По найденным значениям рассчитывают коэффициент открытой пористости:

После определения Кпо определяют величину Кво. Для этого производят следующие операции. В случае если в качестве рабочего агента для определения К по использовалась модель пластовой воды, принимают М п.нас.в = Мп.нас. Иначе образец полностью отмывают от рабочей жидкости, высушивают до постоянной массы и производят полное насыщение пор при вакуумировании моделью пластовой воды. Производят взвешивание образца в воздухе и определяют вес М п.нас.в. Затем осуществляют создание в образце остаточной водонасыщенности путем вытеснения воды другим флюидом (воздухом, газом, керосином, моделью нефти) до прекращения выхода воды за счет центрифугирования при максимальных оборотах или за счет создания максимального давления в капилляриметре с полупроницаемой мембраной. Образец с созданной остаточной водонасыщенностью вновь взвешивают в воздухе и определяют вес Мост.нас .

Если в качестве вытесняющего флюида использован воздух, то остаточную водонасыщенность Кво (Sво ) определяют по формуле:

В случае использования другого вытесняющего флюида дополнительно учитывают его массу в образце после создания остаточной водонасыщенности. По найденным величинам Кпо и Кво определяют Кп.эф (mэф ) с использованием формулы (1).

Указанный способ определения Кп.эф имеет следующие недостатки.

- Способ требует экстрагирования растворителями и высушивания образца для определения величины Мсух. Следовательно, он нереализуем на неэкстрагированных образцах или экстрагированных с применением неагрессивных агентов (например, керосина). В то же время известно, что экстракция растворителями приводит к необратимому изменению смачиваемости поверхности пор флюидами, и это сказывается на измеряемых величинах Кпо и Кп.эф. Поэтому исследования неэкстрагированных или экстрагированных с применением неагрессивных агентов образцов являются востребованными, в том числе для контроля изменения параметров коллектора при экстракции.

- Фактически измеренные значения Кпо при использовании разных рабочих агентов (керосина, воды разной минерализации) могут существенно различаться. Наиболее сильно это отличие проявляется для коллекторов с высоким содержанием разбухающей глинистой компоненты в составе цемента.

Кроме того, многие исследователи из величины открытой пористости исключают объем микропор глинистой компоненты, в пластовых условиях заполненный связанной водой. Тогда применение формулы (1) может приводить к ошибкам, связанным с двойным исключением этого объема из эффективной пористости.

- Формулы (2) и (3) предполагают, что плотность рабочей жидкости и модели пластовой воды в свободном состоянии и в порах образца одинакова. Однако для модели пластовой воды это условие не выполняется. Часть воды, насыщающей образец, находится в связанном (адсорбированном скелетом коллектора) состоянии, при котором она характеризуется существенно отличной от свободной воды плотностью (и минерализацией). Поэтому средняя плотность воды в порах образца отличается от ее плотности в свободном состоянии.

Целью предлагаемого способа является повышение достоверности лабораторного определения коэффициента эффективной пористости на образцах керна, включая коллектора с высоким содержанием разбухающей глинистой компоненты и неэкстрагированные или экстрагированные с применением неагрессивных агентов образцы керна.

Для достижения поставленной цели предлагаемый способ определения коэффициента эффективной пористости на образцах керна включает высушивание образца до постоянной массы, насыщение под вакуумом моделью пластовой воды, создание в образце остаточной водонасыщенности путем вытеснения воды вытесняющим флюидом (воздухом, газом, керосином, моделью нефти) до прекращения выхода воды за счет центрифугирования при максимальных оборотах или за счет создания максимального давления в капилляриметре с полупроницаемой мембраной и отличается тем, что используют для измерений образец после экстракции растворителями или после экстракции неагрессивным агентом или промытый неэкстрагированный образец; полностью насыщенный моделью пластовой воды образец взвешивают в модели пластовой воды и в вытесняющем флюиде; после создания остаточной водонасыщенности образец взвешивают в вытесняющем флюиде и определяют коэффициент эффективной пористости по соотношению разницы веса образца, полностью насыщенного моделью пластовой воды, и веса образца, насыщенного вытесняющим флюидом и остаточной водой, к разнице веса полностью насыщенного образца в вытесняющем флюиде и веса полностью насыщенного образца в пластовой воде.

Способ реализуют следующим образом.

1. Образец керна, предварительно прошедший процедуру экстракции растворителем или неагрессивным агентом (например, керосином), или промытый неэкстрагированный образец керна высушивают до постоянной массы.

2. Образец керна полностью насыщают моделью пластовой воды при вакуумировании.

В случае если керн отобран из водонасыщенной зоны пласта и не загрязнен технологическими жидкостями при отборе и транспортировке, экстракцию и/или промывку образца и его сушку (п.1) могут не проводить. В этом случае осуществляют только донасыщение образца моделью пластовой воды при вакуумировании до полного насыщения.

Полностью насыщенный моделью пластовой воды образец взвешивают в модели пластовой воды для определения веса (в граммах) М в п.нас.в .

Затем полностью насыщенный моделью пластовой воды образец взвешивают в вытесняющем флюиде, который будет в дальнейшем использован для создания остаточной водонасыщенности (воздух, газ, керосин, модель нефти), для определения веса М ф п.нас.в .

3. Осуществляют создание в образце остаточной водонасыщенности путем вытеснения модели пластовой воды вытесняющим флюидом до прекращения выхода воды. Вытеснение проводят методом центрифугирования при максимальных оборотах или методом капиллярометрии за счет создания максимального давления в капилляриметре с полупроницаемой мембраной.

4. Образец, насыщенный остаточной водой и насыщающим флюидом, взвешивают в вытесняющем флюиде для определения веса М ф ост.нас .

5. Значение коэффициента эффективной пористости рассчитывают по формуле:

Основное преимущество предлагаемого способа состоит в том, что все участвующие в расчетной формуле (4) величины измеряются при наличии в образце остаточной водонасыщенности. Благодаря этому выполняются следующие важные условия.

- Состояние норового пространства образца на протяжении всех проводимых измерений, даже для коллектора с разбухающей глинистой компонентой, соответствует наличию в порах связанной воды, моделирующей пластовую. При этом степень набухания глинистой компоненты соответствует ее взаимодействию с пластовой водой и не меняется на протяжении всех проводимых измерений.

- Масса связанной воды, содержащейся в образце, исключается при вычитании величин в числителе и знаменателе формулы (4), поэтому отличие плотности связанной воды от плотности воды в свободном состоянии не вносит погрешность в вычисления.

- Выполнение измерений может проводиться на неэкстрагированных или экстрагированных с использованием неагрессивных агентов образцах.

Пример реализации способа

Исследуется образец стандартного размера - диаметр 2,855 см, длина 3,06 см. Общий объем образца равен 19,59 см 3. Плотность модели пластовой воды - 1,005 г/см 3. плотность вытесняющего флюида (керосина) - 0,8 г/см 3 .

Вес полностью насыщенного образца моделью пластовой воды в вытесняющем флюиде составил 33,401 г, в модели пластовой воды - 29,385 г. Вес образца после вытеснения воды вытесняющим флюидом методом капиллярометрии составил в вытесняющем флюиде - 32,954 г.

Тогда коэффициент эффективной пористости составит:

Кп.эф =(33,401-32,954) / (33,401-29,385)=0,1113, или 11,13%.

Таким образом, предлагаемый способ определения коэффициента эффективной пористости на образцах керна позволяет повысить достоверность лабораторного определения данного параметра, включая коллекторы с высоким содержанием разбухающей глинистой компоненты, и реализуем в том числе на неэкстрагированных или экстрагированных с применением неагрессивных агентов образцах керна.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ определения коэффициента эффективной пористости на образцах керна, включающий высушивание образца до постоянной массы, насыщение под вакуумом моделью пластовой воды, создание в образце остаточной водонасыщенности путем вытеснения воды вытесняющим флюидом (воздухом, газом, керосином, моделью нефти) до прекращения выхода воды за счет центрифугирования при максимальных оборотах или за счет создания максимального давления в капилляриметре с полупроницаемой мембраной, отличающийся тем, что используют для измерений образец после экстракции растворителями или после экстракции неагрессивным агентом или промытый неэкстрагированный образец; полностью насыщенный моделью пластовой воды образец взвешивают в модели пластовой воды и в вытесняющем флюиде; после создания остаточной водонасыщенности образец взвешивают в вытесняющем флюиде и определяют коэффициент эффективной пористости по соотношению разницы веса образца, полностью насыщенного моделью пластовой воды в вытесняющем флюиде, и веса образца, насыщенного вытесняющим флюидом и остаточной водой, к разнице веса полностью насыщенного образца в вытесняющем флюиде и веса полностью насыщенного образца в пластовой воде.

Видео

Другие статьи

Лабораторная работа №1 технологии отбора керна из скважин и его подготовки к петрофизическим исследованиям

Лабораторная работа №1 технологии отбора керна из скважин и его подготовки к петрофизическим исследованиям

Основные источники геологической информации, получаемой в процессе геологоразведочных работ (ГРР) приведены на рисунке 1.1. В процессе нефтегазодобычи к ним добавляются результаты промысловых исследований скважин (залежи). Особое место среди перечисленных источников информации занимают результаты исследований каменного материала: керна, шлама, боковых образцов. Так, по разным оценкам, объем геологической информации об исследуемых геологических разрезах и объектах нефтегазодобычи результатам прямых исследований каменного материала может достигать 80-85 %. Керн, как прямой источник информации о составе и свойствах пород слагающих литосферу, следует рассматривать как национальное достояние, значение которого со временем и появлением новых технологий может только возрастать. По известным, очевидным причинам, основным предназначением его является петрофизическое

обеспечение геологической интерпретации материалов ГИС.

Отбор и подготовка образцов горных пород к исследованию

Отбор керна из скважин. Комплексная интерпретация материалов ГИС и высокая достоверность определения параметров пластов могут быть обеспечены только на основе изучения широкого круга физических свойств (электрических, акустических, коллекторских) продуктивных пород. Указанные свойства на образцах пород предварительно определяются в атмосферных условиях, а затем наиболее информативные из них (удельное сопротивление, скорость продольных волн, водонасыщенность. пористость и др.) устанавливаются на тех же образцах в термобарических условиях, моделирующих пластовые.

Физические свойства горных пород изучаются на образцах, которые отбираются с естественных выходов их на дневную поверхность (обнажений) или из горных выработок (скважин и шахт - цилиндрической горной выработки, которая характеризуется большим отношением длины к диаметру). В настоящее время основным способом отбора керна является колонковое бурение, сущность которого состоит в том, что горная порода разрушается по наружной кольцевой части поперечного сечения скважины с сохранением столбика породы - керна. Керн - это часть выбуренного интервала горной породы, поднятой на поверхность с помощью специальных колонковых долот (основной способ) или после бурения с помощью устройства, называемого керноотборником. Долото имеет трех- или четырехшарошечную коронку, изготовленную из твердых сплавов. В колонковом долоте устанавливается специальная колонковая труба диаметром от 40 до 73 мм (керноприемник), снабженная в нижней части кернорвателем "плавающею’' типа для срезания столбика выбуренного керна и удержания его внутри трубы при подъеме колонковою снаряда на поверхность (см. рисунок).

Т.к. объем образца очень мал по сравнению с объемом изучаемого пласта, образцы должны быть правильно отобраны. Только тогда они будут отражать действительные свойства горных пород. Образцы пород для изучения разрезов продуктивных пород отбирают из керна скважин.

Колонковый набор (рис. 1) состоит из следующих элементов: 1. Бурильная коронка: 2. Корпус кернорвателя; 3. Рвательное кольцо; 4.Колонковая труба; 5. Переходник; 6. Замковыйниппель; 7. Бурильная труба. Размеры колонковой трубы определяют максимальный интервал отбора керна, равный 6-8 м.

Бурение может быть вертикальным и наклонным,в том числе вдоль напластования (горизонтальные скважины). Керн отбирается из стенок бурящихся скважин специальными стреляющими грунтоносами. Частота отбора образцов зависит от многих причин и, впервую очередь, от целевого назначения исследований.

1. При изучении разреза с целью выявления возможных коллекторов нефти и газа (в поисковых скважинах) образцы обычно отбирают из всех литологических разностей, слагающих пласты, мощностью более 1 м. В случае частого чередования пород пластовинтервалы отбора сокращаются.

2.В разведочных скважинах основное внимание уделяется породам нефтегазосодержащих горизонтов, интервалы отбора образцовмогут сокращаться до 0.2-01 м. Керн, поднятый из разведочных скважин, которые в дальнейшем вводятся в эксплуатацию, может быть полностью взят на исследование. Особое внимание при этом должно быть уделено определению коэффициента нефте- и водонасыщенности, т.к. это необходимо для подсчета запасов залежи или месторождения.

Особенно много данных требуется для составления технологической схемы и проекта разработки месторождения.

3. Аналогична методика отбора и исследования керна при поисках и разведке поглощающих горизонтов (для подземного хранения газа и утилизации промышленных вод). Сплошной отбор керна - трудоемкая и дорогостоящая задача. Поэтому изучение свойств пласта проще построить комплексно по отдельным скважинам, равномерно расположенным по площади пласта, с установлением корреляционной зависимости между каротажными диаграммами и непосредственными определениями свойств коллектора на основе анализа керна.

При отборе керна желательно, чтобы каждый погонный метр разреза скважины был представлен не менее чем тремя-четырьмя характерными образцами для анализа. Это позволит построить кернограммы, по которым можно будет судить об изменении свойств коллектора по толщине пласта.

Оценка пласта по одному-двум образцам породы может только исказить представление об его продуктивности, т.к. в пределах разреза скважины параметры отдельных пропластков могут отличаться друг от друга в десятки и даже сотни раз (особенно по проницаемости).

После отбора керна производится отбор образцов, каждый из которых снабжается этикеткой, где указана его адресная привязка (см. табл.1).

Район Скважина Пласт

Дата описания керна……………….

Подпись составителя описания…………….

В процессе подготовки образцов к изучению петрофизических характеристик исследователь должен решить ряд предварительных задач. Первая - герметизация керна на скважине для доставки его в исследовательскую лабораторию. Вторая - правильно выбрать и создать коллекцию. Следующим этапом является составление схемы изучения образцов, в которой должны быть предусмотрены не только петрофизические, но и петрографические, химические и другие исследования, определена частота исследования, предусмотрены образцы на внешний и внутренний контроль и т.д.

Извлеченный из скважины керн должен быть макроописан, привязан по глубине, снабжен этикеткой с указанием интервала отбора и литологической характеристики и тщательно загерметизирован (если он был выбурен с применением специальных буровых растворов). Для лучшей привязки керна по глубине необходимо проводить массовые определения на всем керновом материале какого-либо физического свойства (например, ?- активность с последующим сопоставлением результатов исследования керна с диаграммой гамма-метода).

Герметизация керна позволяет определить прямым методом остаточную водонасыщенность порол (при бурении на промывочной жидкости на безводной основе - РНО) или остаточную нефтенасыщенность (при бурении на глинистом растворе или воде). В настоящее время существует достаточно много способов надежной консервации керна после его извлечения на поверхность: хранение в полиэтиленовых мешочках: герметизация в стальных, алюминиевых или пластмассовых трубах; охлаждение сухим льдом; пластические покрытия; парафинирование с предварительным оборачиванием в марлю и др.

Исследования начинаются с отмывки, сушки и насыщения образцов.

Изучение кернового материала происходит по следующей схеме: отбор керна на скважине, его макроописание и герметизация, изготовление образцов, исследование (общее, детальное, петрофизическое, петрографическое). Следующий этап работы - изготовление образцов, который включает выпиливание или высверливание образцов правильной геометрической формы (цилиндрики, кубики), кусочков породы для проведения исследований, в которых не требуется правильная форма образцов, либо есть необходимость разрушения образцов. Изготовление образцов может производиться после отмывки керна от углеводородов, либо до этого. В последнем случае изготовленные образцы должны быть в дальнейшем отмыты от углеводородов и солей.

Затем с целью изучения фильтрационно-емкостных свойств образцов, получения данных для определения подсчетных параметров и решения других геологических задач, проводят общие исследования керна, которые можно подразделить на детальные, петрофизические и петрографические.

Отсюда можно рекомендовать приблизительно следующую последовательность петрофизического изучения кернового материала в лаборатории:

Отмывка отобранных кусочков керна и образцов правильной формы от солей и углеводородов.

Дезинтегрирование кусочков для определения плотности твердой фазы (10-20 г), если же проводится гранулометрический анализ, то навеска увеличивается до50 г.

Сушка 2-3 кусочков породы (для измерения плотности сухой породы), порошка и образцов

правильной формы до постоянной массы.

Исследование на порошке (плотность твердой фазы, гранулометрический анализ, можно химический анализ) и на кусочках образца (плотность сухой породы).

Исследование на сухих образцах правильной геометрической формы и измерение коэффициента проницаемости и скорости продольных волн.

Насыщение образцов правильной формы моделью пластовой воды и

последовательное измерение на одних и тех же образцах породывлажности, удельного сопротивления, скорости продольных волн,распределения пор по размерам.

7. Проведение детальных петрофизических исследований.

Отбор и методы подготовки образцов горных пород. Отбор образцов горных пород осуществляется по ГОСТ 26450.0-85 со следующим дополнением: представительность отбора керна из интервалов однородных пород должна составлять не менее 2 образцов на 1 метр и возрастать в зависимости от степени их неоднородности, обеспечивая представительство каждой литологической разновидности. При изучении керна с естественным нефтеводонасыщением отбор образцов осуществляют в соответствии с требованиями методики работ и исследований герметизированного керна.

Линейные или весовые размеры и форма керна или кусков породы зависят от вида анализа и литологических особенностей породы.

При определении коэффициента открытой пористости методом жидкостенасыщения используют образцы правильной (цилиндрической, кубической) и произвольной формы массой от 20 до 800 г. При определении пористости литологически однородных пород используют образцы массой от 20 до 60 г и менее.

При определении абсолютной газопроницаемости используют образцы правильной (ци­линдрической, кубической) формы диаметром 15-35 мм и высотой 20-50 мм или с длиной ребра 15-35 мм.

При определении карбонатности керна используют кусочки породы массой 0.5-5 г. произвольной формы, которые затем измельчаются в ступке до порошкообразного состояния (для ускорения реакции с соляной кислотой).

Для определения остаточной водонасыщенности керна используют образцы цилиндрической формы диаметром и высотой 30±2 мм. Допускается использование образцов, размеры которых не менее 20 х 20 мм.

Для определения плотности скелета горных пород используют образцы как правильной, так и неправильной геометрической формы массой от 20 до 60 г (для литологически однородных пород).

При изготовлении образцов ось цилиндров должна быть ориентирована параллельно плоскости напластования: маркировку образцов выполняют согласно ГОСТ 26450.0-85.

Дальнейшую подготовку, образцов (экстракцию, отмывку, сушку) проводят в соответствии с ГОСТ 26450.0-85 и завершают определением массы сухих образцов (m0 ) на лабораторных аналитических весах; результат записывают с точностью до 0,001 г.

Насыщение подготовленных образцов пластовой водой или ее моделью производят в соответствии с ГОСТ 26450.1-85.

Аппаратура и материалы для исследования образцов.

Для подготовки образцов горных пород применяют оборудование по ГОСТ 26450.0-85:

станок вертикально-сверлильный - по ГОСТ 1227-79 или ему подобный с твердосплавными - по ГОСТ

11108-70 или алмазными коронками с внутренним диаметром 20-32 мм;

станок камнерезный, с отрезными алмазными кругами диаметром не менее 250 мм - по ГОСТ 10110-87; станок шлифовальный.

Для очистки экстрагированием, сушки и насыщения образцов применяют аппаратуру, материалы и реактивы по ГОСТ 26450.0- 85:

шкаф сушильный любой конструкции с регулируемой температурой нагрева до 110°С; насос вакуумный, обеспечивающий разряжение до 10 -2 мм рт. ст.; краны стеклянные соединительные - по ГОСТ 7995-80Е;

эксикатор вакуумный типа ЭВ - по ГОСТ 25336-82; с дополнениями: хлористый натрий, марки ЧДА - по ГОСТ 4233- 77; пластовая вода или ее модель; трубка резиновая вакуумная.

Для определения водоудерживающей способности применяют:

центрифуга рефрижераторная типа ЦР1-21 или ей подобные: ЦДР-1, ЦДР-3, РСУ-6 и др. комплектуемые ротором углового типа РУ 8x90 с наклонным (под 45°) расположением гнезд и с максимальной частотой вращения ротора не менее 6000 об./мин; бумага фильтровальная - по ГОСТ 12026-76; пинцет медицинский;

кристаллизатор или другая емкость для образцов и раствора; герметичные центрифужные стаканы;

песок сухой кварцевый фракции >0.25 мм или другой водоудерживающий материал; циркуль-измеритель чертежный для контроля радиуса центрифугирования; дробь мелкая, свинцовая для уравновешивания стаканов.

Для определения массы образцов и проведения измерений необходимы:

весы лабораторные аналитические типа ВЛА-200м - по ГОСТ 24104-88Е или им подобные, обеспечивающие точность взвешивания до 0,001 г;

весы технические 4-го класса типа ВЛКТ-500- м - по ГОСТ 24104-88Е или им подобные, обеспечивающие точность взвешивания до 0,1 г; штангенциркуль любого типа.

Общие требования к подготовке керна к анализам (препарирование), к отбору и обработке образцов изложены в ГОСТ 26450.0 - 85 - ГОСТ 26450.2 - 85 “Породы горные. Методы определения коллекторских свойств” и детальнее они изложены в стандартах предприятия НПЦ «Тюменьгеофизика» (СТП 50 – 28 – 02 и др.). Кроме того, существуют соответствующие отраслевые регламенты. На рисунке 1.5. приведена схема препарирования кусков отобранного керна. Обеспечивается выпиливание или высверливание образцов правильной геометрической формы (цилиндрической, кубической). Для отдельных исследований отбирают куски породы (шлама).

В случае отбора керна из скважин, пробуренных на РВО, подготовка образцов начинается с очищения порового пространства.

Процесс очищения порового пространства образца от нефти, битумов, воды и солей называют экстрагированием. От углеводородов образцы экстрагируют органическими растворителями в аппаратах Сокслета (см. рисунок 1.6). В качестве растворителей применяют петролейный эфир, бензин, бензол, толуол, хлороформ,

Рис. 1.6. Схема аппарата Сокслета.

четыреххлористый углерод, спиртобензольную смесь в соотношении 1:10 и более сложные смеси, например четырехкомпонентную смесь спирта, хлороформа, четырех-хлористого углерода и бензола в соотношении 1:1:1:4. Выбор того или иного растворителя или смеси определяется способностью растворять нефти и битумы. Наиболее сильными растворителями являются хлороформ, спирто-бензольная и четырехкомпонент-ные смеси. Оптимальный растворитель, обеспечивающий требуемую полноту извлечения углеводородов и одновременно обеспечить сохранность образцов, следует подбирать индивидуально.

П равильность выбора растворителя может не только позволить очистить образец от углеводородов, но и количественно оценить содержание в легких и тяжелых нефтей, битумов и смол. Трубка (5) сообщается с экстрактором тонкой сифонной трубочкой (6) и трубкой (7). В верхней части экстрактора находится шариковый холодильник (8), соединенный с пришлифованной горловиной экстрактора (4).

В процессе отмывки, в колбу наливается растворитель, а в экстрактор помещается образец керна. Колба с растворителем нагревается с помощью колбонагревателя. Пары растворителя проникают в экстрактор, а затем в холодильник, где охлаждаются, конденсируясь на стенках холодильника. Охлажденный растворитель снова попадает в экстрактор, постепенно заполняя его до верхнего уровня трубки (7) через которую растворитель снова попадает в колбу. По мере отмывки растворитель в колбе становится более темным, а в экстракторе более светлым. Время экстракции зависит от объема колбы и температуры нагревания растворителя и подбирается таким образом, чтобы обеспечить более полную экстракцию и сохранность структуры порового пространства образца.

Следующей операцией в подготовке образцов к исследованию является их сушка. Эта операция необходима для определения

абсолютной газопроницаемости, пористости, водонасыщенности. Сушка образцов производится в сушильных шкафах с терморегуляторами. В зависимости от вещественного состава, для плотных неглинистых пород поддерживают температуру в камере 103-105?С. Глинистые породы сушат при температуре 70?С. Увеличение температуры сушки глинистых пород может привести к необратимому разрушению структуры породы. Для предотвращения адсорбции влаги из воздуха, образцы перед взвешиванием охлаждают в эксикаторе с находящемся в нем поглотителем влаги, например, хлористым кальцием. Конец сушки определяют по стабилизации массы сухого образца.

Многие физические свойства изучаются на образцах, насыщенных моделью пластовой воды или нефти или просто керосином. Насыщение может осуществляться разными способами: капиллярным впитыванием, насыщением под вакуумом, насыщением под давлением и т. д. Наиболее часто образцы насыщают под вакуумом в эксикаторах.

Экстракция образцов керна

SOX-250 / SOX-5000 Сокслет-экстрактор образцов керна

Предназначен для твердофазной экстракции цилиндриче­ских и полноразмерных образцов керна. Степень очистки образца определяется по степени прозрачности раствори­теля, который протекает через экстрактор. Образцы керна помещаются в экстрактор и очищаются конденсированны­ми парами кипящего растворителя. Растворитель нагрева­ется и испаряется в колбе и затем конденсируется в обрат­ном холодильнике. Охлажденный сконденсированный рас­творитель стекает в камеру образца. Чистый растворитель заполняет камеру и смачивает образец керна. После запол­нения камеры загрязненный растворитель возвращается в колбу растворителя и повторно перегоняется.

  • Максимальная очистка образца от нефти и пластовой воды
  • Экономия растворителя
  • Все устройства смонтированы на штативе
  • Охлаждение обратного холодильника проточ­ной водопроводной водой или циркуляционным охладителем
  • Колба растворителя
  • Колбонагреватель с регулятором нагрева
  • Сокслет-экстрактор
  • Обратный холодильник
  • Трубка осушителя

ПО ДОПОЛНИТЕЛЬНОМУ ЗАКАЗУ

  • Рециркуляционная система охлаждения

Способ определения содержания углеводородов в керне

Способ определения содержания углеводородов в керне

Изобретение относится к аналитической химии применительно к решению ряда прикладных геологических задач, включая выполнение геолого-поисковых работ на нефть и газ. Способ включает в себя измельчение керна до размера зерен 0,25-0,5 мм, пятикратную экстракцию углеводородных соединений с помощью экстрагента, исследование экстракта методом инфракрасной спектрометрии и расчет по полученному ИК-спектру содержания углеводородов в керне с использованием расчетной зависимости. Достигаются повышение точности и ускорение анализа.

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к экстракционно-спектрофотометрическому определению содержания углеводородов в керне и может быть использовано в промысловых научно-исследовательских лабораториях, геологоразведочных подразделениях нефтегазодобывающих предприятий при выполнении геологопоисковых работ на нефть и газ при оценке перспективности региона, а также для решения других прикладных геологических задач, в частности для решения вопросов миграции углеводородов в пластовых условиях.

Известен способ определения содержания углеводородов в керне, в котором используют экстракционно-дистилляционный метод [РД 39-2-399-80. Методическое руководство по бурению с отбором керна нефтяных и газовых скважин. ВНИИБТ, М. 1982, с.113], основанный на длительной экстракции углеводородов из керна в течение 2-3 суток путем помещения керна в поток горячего толуола, высушивания экстрагированного керна в сушильном шкафу при температуре 100°С и неоднократном взвешивании до получения постоянной массы экстрагированного образца керна, определение по разности масс исходного и отэкстрагированного, просушенного образца керна, массы экстрагированных углеводородов с поправкой на массу содержащейся в этом образце воды.

Недостатком данного способа является то, что при его осуществлении определение содержания углеводородов в керне представляет собой длительную процедуру с затратой значительного количества экстрагента, а также дополнительно требует определения содержания в керне воды. При этом точность определения массы углеводородов в керне оказывается зависящей от точности определения содержания в нем воды, что представляет собой дополнительную процедуру, также увеличивающую время исследования.

Известен способ определения нефтенасыщенности керна, включающий экстрагирование из керна нефтеобразующих соединений, при этом образец керна помещают в бюкс с притертой крышкой, в который наливают фиксированный объем четыреххлористого углерода, выдерживают смесь не более суток, после чего полученный экстракт исследуют методом инфракрасной спектрометрии и по полученному спектру или значению оптической плотности экстракта определяют содержание извлеченных из керна нефтяных углеводородов [Патент РФ №2207545, МПК 7 G01N 21/35, опубл. 27.06.2003]. Описанный способ является наиболее близким к заявляемому нами изобретению и принят в качестве прототипа.

Точность определения коэффициента нефтенасыщенности керна по прототипу во многом зависит от точности определения плотности нефти, пористости горной породы, а также от полноты извлечения нефтепродуктов из горной породы, что существенно влияет на точность и длительность анализа, и это является основным его недостатком.

Техническим результатом заявленного нами изобретения является повышение точности анализа и сокращение времени на проведение исследования по определению содержания углеводородов в керне.

Технический результат в способе определения содержания углеводородов в керне, включающем экстрагирование из керна углеводородообразующих соединений, для чего керн помещают в бюкс, в который наливают фиксированный объем четыреххлористого углерода, полученный экстракт исследуют методом инфракрасной спектрофотометрии, по полученному спектру или значениям оптической плотности экстракта определяют содержание углеводородов в керне, достигается тем, что перед помещением керна в бюкс его измельчают до размера зерен 0,5-0,25 мм, в бюкс с помещенной в него навеской керна массой не менее 0,8 г наливают четыреххлористый углерод в объеме не менее 5 мл, проводят не менее 5 экстракций навески керна, при проведении каждой из экстракций перемешивают навеску керна с четыреххлористым углеродом не менее 10 с, дают смеси отстояться и переливают полученный экстракт в чистый и предварительно взвешенный бюкс, а содержание углеводородов в керне определяют по следующей зависимости:

где Сув.керна - керна - содержание углеводородов в керне, г;

Сув.экстр. - содержание углеводородов в экстракте, г;

mэкстр. - масса экстракта, г;

?экстр. - плотность экстракта, г/см 3 ;

mкерна - масса керна, г.

Существенными отличительными признаками заявленного изобретения являются следующие:

- перед помещением керна в бюкс его измельчают до размера зерен 0,5-0,25 мм;

- в бюкс с помещенной в него навеской керна массой не менее 0,8 г наливают четыреххлористый углерод в объеме не менее 5 мл;

- проводят не менее пяти экстракций навески керна;

- при проведении каждой из экстракций перемешивают навеску керна с четыреххлористым углеродом не менее 10 с;

- дают смеси отстояться и переливают полученный экстракт в чистый и предварительно взвешенный бюкс;

- содержание углеводородов в керне определяют по следующей зависимости:

где Сув.керна - содержание углеводородов в керне, г;

Сув.экстр. - содержание углеводородов в экстракте, г;

mэкстр. - масса экстракта, г;

?экстр. - плотность экстракта, г/см 3 ;

mкерна - масса керна, г.

Изложенная выше совокупность признаков неизвестна из источников патентной и научно-технической информации, поэтому заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «Новизна».

Заявленное изобретение для специалиста явным образом не следует из уровня техники, при этом нами не выявлены решения, имеющие совпадающие признаки, поэтому мы считаем, что заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «Изобретательский уровень».

Заявленное изобретение успешно прошло испытания в лабораторных условиях, что позволяет сделать вывод о его соответствии условию патентоспособности «Промышленная применимость».

Способ определения содержания углеводородов в керне осуществляют в следующей последовательности:

- керн измельчают и отбирают фракцию 0,25-0,5 мм;

- помещают навеску керна массой не менее 0,8 г в предварительно взвешенный и подготовленный бюкс;

- по разнице масс бюкса с навеской керна и пустого бюкса определяют точную массу навески;

- выполняют экстракцию углеводородов из керна, для чего в бюкс наливают не менее 5 мл четыреххлористого углерода;

- перемешивают навеску керна и четыреххлористый углерод в течение 10 с, дают смеси отстояться и переливают полученный экстракт в чистый и предварительно взвешенный бюкс;

- в бюкс с оставшимся керном добавляют чистый четыреххлористый углерод, повторяют экстракцию и переливают полученный экстракт в бюкс с экстрактом предыдущей экстракции;

- всего проводят не менее пяти экстракций углеводородов чистым четыреххлористым углеродом, переливая полученные экстракты в один бюкс;

- взвешивают бюкс с общим экстрактом и по разнице масс определяют массу использованного для экстракции четыреххлористого углерода;

- определяют содержание углеводородов в общем экстракте спектрофотометрическим методом;

- рассчитывают содержание углеводородов в керне.

Результат исследования спектрофотометрическим методом в кювете с толщиной поглощающего слоя 0,0998 см. Исходные данные:

- масса бюкса, m? =22,9531 г;

- масса керна и бюкса, mб.к. =24,0082 г;

- масса бюкса, mб1 =24,1548 г;

- масса бюкса и четыреххлористого углерода, mб1.экстр. =63,2642 г;

- масса четыреххлористого углерода, mэкстр. =mб1.экстр. - mб1 =63,2642-24,1548=39,1094 г.

Производилась пятикратная экстракция углеводородов из керна четыреххлористым углеродом.

Содержание экстрагированных углеводородов в общем экстракте по данным ИК-спектрометрии:

Содержание углеводородов в керне:

Заявленное техническое решение в сравнении с прототипом позволяет на порядок сократить время на проведение исследований и увеличить достоверность анализа за счет полноты извлечения углеводородов из керна.

Способ определения содержания углеводородов в керне, включающий экстрагирование из керна углеводородообразующих соединений, для чего керн помещают в бюкс, в который наливают фиксированный объем четыреххлористого углерода, полученный экстракт исследуют методом инфракрасной спектрофотометрии, по полученному спектру или значениям оптической плотности экстракта определяют содержание углеводородов в керне, отличающийся тем, что перед помещением керна в бюкс его измельчают до размера зерен 0,5-0,25 мм, в бюкс с помещенной в него навеской керна массой не менее 0,8 г наливают четыреххлористый углерод в объеме не менее 5 мл, проводят не менее 5 экстракций навески керна, при проведении каждой из экстракций перемешивают навеску керна с четыреххлористым углеродом не менее 10 с, дают смеси отстояться и переливают полученный экстракт в чистый и предварительно взвешенный бюкс, а содержание углеводородов в керне определяют по следующей зависимости:

где Сув. керна - содержание углеводородов в керне, г;
Сув. экстр. - содержание углеводородов в экстракте, г;
mэкстр. - масса экстракта, г;
?экстр. - плотность экстракта, г/см 3 ;
mкерна - масса керна, г.

Изобретение относится к области испытаний при инженерных изысканиях в сельском хозяйстве, строительстве и тракторостроении, в частности к способам определения физико-механических характеристик слоя почвогрунта преимущественно низкой и средней плотности.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к способам определения влияния на продуктивность сельскохозяйственных культур ионизирующих излучений.

Изобретение относится к способу определения среднего содержания золота в рудных телах

Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для исследования физико-механических свойств образцов искусственных материалов типа бетонов, грунтов, дорожных покрытий, эквивалентных материалов

Изобретение относится к области экологии и почвоведения

Изобретение относится к области экологии и почвоведения

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, в частности к устройствам для определения сложения почвы и ее твердости

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к плодоводству

Изобретение относится к сельскому хозяйству