RU2620872C1 - Способ исследования проницаемости образцов керна с трещинами - Google Patents
Способ исследования проницаемости образцов керна с трещинами Download PDFInfo
- Publication number
- RU2620872C1 RU2620872C1 RU2016131570A RU2016131570A RU2620872C1 RU 2620872 C1 RU2620872 C1 RU 2620872C1 RU 2016131570 A RU2016131570 A RU 2016131570A RU 2016131570 A RU2016131570 A RU 2016131570A RU 2620872 C1 RU2620872 C1 RU 2620872C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- salvage
- permeability
- water
- core
- crack
- Prior art date
Links
- 230000035699 permeability Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 claims description 4
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 5
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 abstract description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 abstract 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 6
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000008398 formation water Substances 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009916 joint effect Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли и может быть использовано при проектировании разработки нефтяных месторождений с трещиноватым типом коллектора, на которых используется система поддержки пластового давления (ППД) в виде нагнетания воды. Проэкстрагированный и высушенный образец керна с единичной трещиной насыщают дистиллированной водой или моделью нагнетаемой воды. Образец помещают в установку для фильтрационных исследований образцов керна. Создают эффективные напряжения, соответствующие пластовым условиям, и определяют проницаемость образца при фильтрации дистиллированной воды или модели нагнетаемой воды. В процессе фильтрации воды образец подвергают циклическому воздействию увеличивающихся и уменьшающихся эффективных напряжений (минимум три цикла), а также выдержке при различном значении постоянного эффективного напряжения (минимум три выдержки). Одновременно производят отбор профильтровавшейся воды (минимум три пробы) и определяют ее химический состав. На основе динамики изменения проницаемости образца керна и химического состава профильтровавшейся воды определяют зависимость изменения проницаемости образца керна с трещиной при совместном воздействии фильтрации воды и постоянных эффективных напряжений. На основе зависимости изменения ширины трещины от изменяющихся эффективных напряжений определяют величину изменения проницаемости за счет упругих деформаций образца керна. Техническим результатом является определение закономерности изменения трещинной составляющей проницаемости при совместном воздействии фильтрующейся воды и изменяющихся эффективных напряжений. 1 табл., 3 ил.
Description
Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли и может быть использовано при проектировании разработки нефтяных месторождений с трещиноватым типом коллектора, на которых используется система поддержки пластового давления (ППД) в виде нагнетания воды.
При проектировании разработки нефтяных месторождений с трещиноватым типом коллектора появляется необходимость учета закономерностей изменения проницаемости систем трещин при изменении пластового давления. Данный факт обусловлен тем, что проницаемость трещин весьма существенно реагирует даже на небольшое изменение эффективных напряжений в пласте. Однако еще более интенсивно проницаемость трещин может изменяться при совместном воздействии фильтрации воды и эффективных напряжений, если химический состав нагнетаемой воды существенно отличается от химического состава пластовой воды. Чаще всего для нагнетания используют пресную воду из близлежащих водоемов (рек, озер) под воздействием которой скелет породы-коллектора начинает растворяться. Растворение происходит еще более интенсивно при воздействии эффективных напряжений на стенках трещин, что приводит к их постепенному смыканию и, как следствие, к уменьшению проницаемости трещиноватого коллектора в целом.
Известен способ исследования проницаемости образцов керна с трещинами, включающий совместное воздействие фильтрации воды и эффективных напряжений [1]. Однако эти исследования проводятся при постоянном эффективном напряжении и не учитывают упругую составляющую деформаций образца керна.
Технической задачей описываемого изобретения является определение закономерности изменения трещинной составляющей проницаемости при совместном воздействии фильтрующейся воды и при циклическом увеличение и уменьшении эффективных напряжений с целью учета упругой составляющей деформаций пород-коллекторов.
Поставленная техническая задача решается за счет того, что при совместном воздействии фильтрации воды и эффективных напряжений на образцы керна, исследование образцов керна проводят при циклическом увеличении и уменьшении эффективных напряжений и определяют величину изменения проницаемости трещин за счет упругих деформаций образца керна.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
фиг. 1 - зависимость ширины трещины от коэффициента площади контактов стенок трещины;
фиг. 2 - зависимость изменения упругой составляющей ширины трещины от изменяющихся эффективных напряжений;
фиг. 3 - экспериментальная и расчетная динамика изменения проницаемости образца керна с трещиной.
Описываемый способ реализуют следующим образом.
Проэкстрагированный и высушенный образец керна с единичной трещиной насыщают дистиллированной водой или моделью нагнетаемой воды. Образец помещают в установку для фильтрационных исследований образцов керна. В установке создают эффективные напряжения, соответствующие пластовым условиям и определяют проницаемость образца при фильтрации дистиллированной воды или модели нагнетаемой воды. В процессе фильтрации воды образец подвергают циклическому воздействию увеличивающихся и уменьшающихся эффективных напряжений (минимум три цикла), а также выдержке при различном значении постоянного эффективного напряжения (минимум три выдержки). Данные циклы изменения эффективных напряжений должны соответствовать величинам изменения пластового или забойного давления. Одновременно производят отбор профильтровавшейся воды (минимум три пробы) и определяют ее химический состав.
На основе динамики изменения проницаемости образца керна определяют изменение средней ширины трещины из соотношения:
где 
- расстояние между трещинами; 
- проницаемость образца с трещиной.
Расстояние между трещинами принимают равным диаметру испытанного образца керна.
Далее определяют коэффициент площади контакта стенок трещины на основе соотношения:
где Δb/Δt - скорость изменения ширины трещины; Q - количество профильтровавшейся воды; Cp - концентрация растворенной порсды в профильтровавшейся воде; ρg - плотность твердых частиц породы.
На основе полученных значений коэффициента площади контакта стенок трещины строят зависимость ширины трещины от данного параметра, которая может быть задана в виде функции:
где Rc0 - начальный (минимальный) коэффициент площади контактов; a 1, a 2, a 3 - определяемые константы.
С помощью эмпирической зависимости (3) получают расчетные значения величины изменения ширины трещины на каждый интервал времени:
где Vm - молярный объем твердого вещества скелета породы; σ а - эффективное напряжение на контакте; σс - критическое напряжение; k+ - коэффициент растворимости минерала; R - универсальная газовая постоянная; Т - температура.
Эффективное напряжение на контакте определяют из выражения:
где 
- эффективные напряжения, создаваемые в эксперименте.
За величину критического напряжения принимают максимальное эффективное напряжение в эксперименте. Изменение ширины трещины включает две составляющие:
где Δbmech - упругая составляющая изменения ширины трещины под воздействием напряжений; Δbps - изменение ширины трещины под совместным воздействием постоянных эффективных напряжений и растворения породы; с1 и с2 - определяемые коэффициенты.
Величину Δbmech находят из корреляционной зависимости ширины трещины от изменяющихся эффективных напряжений. Коэффициенты c1 и c2 определяют из условия минимума отклонения расчетного и экспериментального значения ширины трещины.
В конечном итоге изменение проницаемости образца керна с трещиной определяют из выражения, обратного (1):
Пример реализации способа.
В результате проведения эксперимента образца керна с трещиной, отобранного из карбонатного коллектора при начальном насыщении и фильтрации дистиллированной воды, были получены исходные данные, приведенные в таблице 1 (столбцы 1-6).
На основе обработки экспериментальных данных с использованием формул (1)-(3) получили значения параметров ширины трещины и коэффициента площади контактов стенок трещины (столбцы 7, 10). В результате построили зависимость данных параметров друг от друга (фиг. 1). Для карбонатного коллектора константы в выражении (4) принимались следующими: Vm=2.27⋅10-5 м3/моль; σс=90 МПа; k+=2.45-15⋅10-8 моль/(м2с); ρg=2650 кг/м3.
Для определения зависимости изменения упругой составляющей ширины трещины от изменяющихся эффективных напряжений была построена корреляционная зависимость двух данных параметров друг от друга (фиг. 2).
При использовании выражений (4)-(7) получили расчетное значение ширины и проницаемости трещины, представленное на фиг. 3 и в таблице 1 (столбец 11).
При использовании описываемого способа определения зависимости изменения проницаемости образцов керна с трещинами при совместном воздействии фильтрации воды и изменяющихся эффективных напряжений появляется возможность повысить эффективность прогноза основных технологических показателей разработки нефтяных месторождений с трещиноватым коллектором и системой ППД в виде нагнетания воды.
Литература
1. Elsworth D., Yasuhara Н. Short-timescale chemo-mechanical effects and their influence on transport properties of fracture rock // Pure and applied geophysics, October 2006, Volume 163, Issue 10, pp. 2051-2070.
Claims (1)
- Способ исследования проницаемости образцов керна с трещинами, включающий совместное воздействие фильтрации воды и эффективных напряжений на образцы керна, отличающийся тем, что исследование образцов керна проводят при циклическом увеличении и уменьшении эффективных напряжений и определяют величину изменения проницаемости трещин за счет упругих деформаций образца керна.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016131570A RU2620872C1 (ru) | 2016-08-02 | 2016-08-02 | Способ исследования проницаемости образцов керна с трещинами |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016131570A RU2620872C1 (ru) | 2016-08-02 | 2016-08-02 | Способ исследования проницаемости образцов керна с трещинами |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2620872C1 true RU2620872C1 (ru) | 2017-05-30 |
Family
ID=59031973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016131570A RU2620872C1 (ru) | 2016-08-02 | 2016-08-02 | Способ исследования проницаемости образцов керна с трещинами |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2620872C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113670793A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-11-19 | 中国石油大学(华东) | 一种考虑地层蠕变和缝间应力干扰的水力裂缝渗透率实时监测装置和方法 |
-
2016
- 2016-08-02 RU RU2016131570A patent/RU2620872C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Elsworth D. et al, Short-timescale chemo-mechanical effects and their influence on transport properties of fracture rock, Pure and applied geophysics, Volume 163, 2051-2070, 2006. Морева Е.В. (ОАО СибНИИНП), Усовершенствование методов определения емкостных свойств коллекторов нефти с учетом их деформационно-напряженного состояния при разработке залежи, Вестник Недропользователя Ханты-Мансийского автономного округа, Выпуск 8, 2002. Михайлов Н.Н. и др., Экспериментальные и теоретические исследования влияния механохимических эффектов на фильтрационно-емкостные, упругие и прочностные свойства пород-коллекторов, Электронный журнал "Георесурсы, геоэнергетика, геополитика", Выпуск 1(11), 1-26, 31.07.2015. Yasuhara, H. et al, A numerical model simulating reactive transport andevolution of fracture permeability,International Journal for Numerical and AnalyticalMethods in Geomechanics, Vol. 30, 1039-1062, 2006. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113670793A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-11-19 | 中国石油大学(华东) | 一种考虑地层蠕变和缝间应力干扰的水力裂缝渗透率实时监测装置和方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Brantut et al. | Mechanisms of time‐dependent deformation in porous limestone | |
| Falode et al. | Wettability effects on capillary pressure, relative permeability, and irredcucible saturation using porous plate | |
| Rathnaweera et al. | Effect of salinity on effective CO 2 permeability in reservoir rock determined by pressure transient methods: an experimental study on Hawkesbury sandstone | |
| CN103344541A (zh) | 一种泥页岩总孔隙度测定方法 | |
| Miyazaki et al. | Effects of confining pressure on mechanical properties of artificial methane-hydrate-bearing sediment in triaxial compression test | |
| Carles et al. | Confining properties of carbonated Dogger caprocks (Parisian Basin) for CO2 storage purpose | |
| CN104297280B (zh) | 利用核磁共振技术定量评价岩心洗油效果的方法 | |
| RU2620872C1 (ru) | Способ исследования проницаемости образцов керна с трещинами | |
| Ebeltoft et al. | Parameter based scal-analysing relative permeability for full field application | |
| Choi et al. | Corrosion inhibition of pipeline steels under supercritical CO2 environment | |
| WO2016018229A1 (en) | Method and apparatus for analysis of reservoir fluids | |
| US9588068B2 (en) | Combination NMR and dielectric measurement | |
| Inguaggiato et al. | Dissolved CO2 in natural waters: development of an automated monitoring system and first application to Stromboli volcano (Italy) | |
| Lasswell | Steady-state permeability analysis in unconventional plays | |
| Parrikar et al. | Visualization of complex shale swelling at lamina-scale | |
| Chevalier et al. | A novel experimental approach for studying spontaneous imbibition processes with alkaline solutions | |
| Khosravi et al. | Well test analysis of gas condensate reservoirs from pressure build up and draw down tests | |
| CN105717016B (zh) | 一种煤样渗透率的计算方法 | |
| Delle Piane et al. | Fluid/rock interactions in porous carbonate rocks: an integrated mechanical, ultrasonic and microstructural study | |
| Zecca et al. | Measurements of rock core dispersivity and tortuosity for multi-phase systems | |
| Zoorabadi | Investigating intact rock strength and rock mass environment effects on rock mass deformation modulus using sensitivity analysis of empirical equations | |
| Hujer et al. | Estimating rock strength from non-destructive strength testing (Equotip) and related benefits | |
| RU2798745C1 (ru) | Способ исследования керна терригенных горных пород | |
| RU2807536C1 (ru) | Способ оценки изменения проницаемости призабойной зоны пласта | |
| Oparin | Evolution of stress-strain state in the structural heterogeneities geomaterials under uniaxial and biaxial loading |