Способ определения капиллярного давления в образце горной породы

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАПИЛЛЯРНОГО ДАВЛЕНИЯ В ОБРАЗЦЕ ГОРНОЙ ПОРОДЫ, включающий погружение образца горной породы в жидкость, его пропитку и определение веса жидкоети, 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 резульи тирующей капиллярных сил и величину (Л капиллярного давления. Ю 4 Peeuctrtpofnop

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (Иу

3(59 E 21 В 49/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbAlO

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М АВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1

3 фиг./ (21) 3613234/22-03 (22) 29.06.83 (46) 30.10.84. Бюл. У 40 (72) В.M.Ïoäãîðíoâ и И.Юсефаль (71) Московский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт нефтехимической и газовой промышленности им. И.M.Губкина (53) 550.822.2.05(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 794213, кл. Е 21 В 49/00, 1977.

2. Гудок Н.С. Изучение физических свойств пористых сред. M. 1 Недра", 1970, с. 85-89 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАПИЛЛЯРНОГО ДАВЛЕНИЯ В ОБРАЗЦЕ ГОРНОЙ

ПОРОДЫ, включающий погружение образца горной породы в жидкость, его пропитку и определение веса жидкос- . ти, поступающей в образец, о т л ич а ю шийся 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-

В тирующей капиллярных сил и величину капиллярного давления.

ll214ll и, кроме того, с его помощью определяется величина капиллярного давления без учета кинетики процесса капиллярной пропитки.

Наиболее близким по технической

20 сущности и достигаемому результату к предложенному способу является 25 способ определения капиллярного давления в образце горной породы, вклю-т чающий погружение образца горной породы в жидкость, его пропитку и определение веса жидкости, поступающей в образец <2) .

Недостатком данного способа является то, что принудительный характер вытеснения жидкости или газа из образца горной породы искажает ис35 тинное значение регистрируемой величины капиллярного давления и делает невозможным учет кинетики процесса пропитки путем определения направления действия капиллярного давления

40 .в процессе пропитки.

Целью изобретения является повышение информативности способа путем определения величины и направления действия результирующей капиллярных 45 сил.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения капиллярного давления в образце горной породы, включающему погружение 50 образца горной породы в жидкость, его пропитку и определение веса жидкости, поступающей в образец, непрерывно регистрируют изменение веса образца, определяют вес жидкости, по-55 ступившей в образец, определяют разI ность между весом жидкости, поступившей в образец, и изменением веса

Изобретение относится к нефтяной и газовой промьш ленности, в частности к способам определения характеристик продуктивных пластов, и может быть использовано для определения 5 величины и направления действия капиллярного давления в призабойной зоне пласта в процессе вскрытия его бурением.

Известен способ измерения величи- 10 ны капиллярного давления в образце пробы, отобранном иэ продуктивного пласта, по величине давления вытеснения из образца насьппенной жидкости с помощью манометра (1), 15

Недостатком этого способа является то, что ои, не рассчитан для работы с газонасьгщенными образцами образца в процессе пропитки, по которой определяют величину и направление действия результирующей капиллярных сил и величину капиллярного давления.

На фиг,! 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 времени проиитки С веса жидкости, проникающей в образец (кривая l), изменения начальной силы, действующей на стержень 4 в смачивающей жидкости (кривая 2) v. 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 (7.=0), действующей на стержень 4.

В зависимости от направления действия результирующей капиллярных сил изменение веса образца, фиксируемого по изменению действующей силы, может идти как в сторону. увеличения (F д ),так и в сторону снижения начального веса (-Г„„„ ).

Поскольку одновременно в образец поступает жидкость, вес которой С„(g) увеличивает вес образца, то измеритель 3 регистрирует сумму капиллярных сил и силы от веса жидкости, поступившей в образец.

Результируюшая капиллярная сила определяется из выражения

F „= А& (С)-С,„(i)

Разность между весом жидкости, поступившей в образец, и изменением веса образца в этот момент является величиной капиллярной силы. Капиллярное давление в этот момент соответствует этой силе, отнесенной к площади поперечного сечения пор образца.

Определение количества жидкости, проникающей в образец, может производиться любым известным методом, в том числе по данным капиллярной про11214 питки. Для этого процесс пропитки проводят до полного насыщения образ-, ца, т.е. до момента прекращения действия капиллярных сил на образец, h F> („) =G (к)

Известно, что координата фронта пропитки Х и изменение веса жидкости С (ь) связана следующей зависимостью с продолжительностью процесса: !О

X=DP< =С () где D — коэффициент капилляропроводимости и ь — время.

Следовательно, имея конечную координату фронта пропитки (в конце процесса координата Х равна длине образца) и время, в течение которого проникающая .в образец жидкость полностью заполнила паровое пространство, можно получить зависимость веса жидкости, пропитывающей образец, от времени пропитки (см.фиг.2). Накладывая эту зависимость на регистрируемое во времени изменение начального усилия на образец, получают один из вариантов пропитки с положительной или отрицательной величиной капиллярной силы. ,В таблице приводится пример опре30 деления капиллярного давления по предлагаемому способу для образца песчаника. проницаемость 31,8 мкм

2 пористость 11,7Х, длина 0,55 см, диаметр 1,15 см, !67 остаточной воды 0,1 н.Na01), пропитываемого фильтратом пресного бурового раствора, обработанного !Х карбоксиметилцеллюлозы (Kl"Ù) .

Как показано в таблице стабилизация показаний наступила через 381 мин. O

Этому моменту соответствовало прекращение действия капиллярной силы

ll 4 и изменение веса образца, равное

+54,1 !О 2 Н, за счет жидкости, которая внедрилась в образец.

Для определения веса жидкости, поступившей в образец, в различные этапы пропитки необходимо перемножить показатель C/Ë (для приведенного примера показатель равен

54 1 !02

-- ----- Н) и величину корйя квадрат381 ного из времени. Разность графы 2 и 3 даст величину капиллярной силы (графа 4), а учет площади поперечного сечения пор — величину капиллярного давления (графа 5).

Предложенным способом можно определить величину капиллярного давления на.образец, действующего в про— цессе 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 обра— ботку 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.

7,9

21,7

0,083

0,061

0,035

15,0

-9,6

-12,9

21,0

10,6

30,4

180

37,0

-9,9

-4,7

8,1

53,6

300

48,0

0,027

3,9

69,6 360

53 0

-1,6

1,3

0,025

0,024

76,8

381

54,0

78,3

Время л мин

Изменение усилия

F l0 Н

+5,4 ,+8,1

+27, 1

+48,3

+5l,4

+54,1

Вес жидкости, поступившей в образец С (), 10 2Н

Капиллярная сила F „др

i0-2 Н

Капиллярное давление, Па

Скорость пропитки, 10 см/с

Ко эффициент вытеснения газа, Е

) 121411

Корректор И.МУска

7901/25 Тираж 564

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель И. Карбачинская

Редактор М,Недолуженко Техред 3 Палий