RU2704671C1 - Method of determining viscosity of heavy oil by nuclear magnetic resonance in porous space of a collector and free volume - Google Patents

Method of determining viscosity of heavy oil by nuclear magnetic resonance in porous space of a collector and free volume Download PDF

Info

Publication number
RU2704671C1
RU2704671C1 RU2018147262A RU2018147262A RU2704671C1 RU 2704671 C1 RU2704671 C1 RU 2704671C1 RU 2018147262 A RU2018147262 A RU 2018147262A RU 2018147262 A RU2018147262 A RU 2018147262A RU 2704671 C1 RU2704671 C1 RU 2704671C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spin
oil
viscosity
relaxation
heavy oil
Prior art date
Application number
RU2018147262A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Тимур Ринатович Абдуллин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью «НТЦ Татнефть»
Публичное акционерное общество «Татнефть» им. В.Д. Шашина
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью «НТЦ Татнефть», Публичное акционерное общество «Татнефть» им. В.Д. Шашина filed Critical Общество с ограниченной ответственностью «НТЦ Татнефть»
Priority to RU2018147262A priority Critical patent/RU2704671C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2704671C1 publication Critical patent/RU2704671C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: oil industry.
SUBSTANCE: use: to determine properties of formation fluids, specifically heavy oil viscosity. Summary of invention consists in the fact that obtaining representative samples of heavy oil by high-speed centrifugation from oil-saturated core sampled from the depth of interest, further measurement of spin-spin relaxation rate of obtained representative samples of heavy oil by pulse nuclear magnetic resonance using a Carr-Parcell-Meibum-Gill sequence on laboratory equipment, followed by processing of amplitude-relaxation characteristic, including obtaining a spectrum of spin-spin relaxation times using the Tikhonov regularization method, determining the average geometrically weighted spectrum relaxation time in interval of 0.01–20 ms, using the obtained average geometrically weighted relaxation time in the ratio for calculating viscosity with known constant coefficients.
EFFECT: technical result is possibility of high-accuracy determination of oil viscosity in 500–100,000 mPa*s range based on nuclear magnetic resonance method both with the help of laboratory investigations, and using borehole NMR logging tools in strong field.
5 cl, 10 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к способам определения свойств пластовых флюидов, а именно вязкости тяжелой нефти на основе обработки и интерпретации данных измерения ядерно-магнитной релаксации тяжелой нефти в поровом пространстве породы-коллектора либо в свободном объеме и предназначено для использования в нефтедобывающей промышленности для исследования пластов с целью повышения эффективности разработки месторождений тяжелой и сверхвязкой нефти. Также изобретение может быть использовано в научном и проектном обеспечении, научно-исследовательских работах в области геологии и разработки нефтяных месторождений на основе результатов измерения ЯМР-характеристик отобранного керна, экстрагированной нефти, а также данных ядерного-магнитного каротажа в сильном поле. Результаты исследований могут быть использованы при геологическом, гидродинамическом моделировании, для выбора метода и способа разработки и эксплуатации залежи тяжелой нефти.The invention relates to methods for determining the properties of reservoir fluids, namely, the viscosity of heavy oil based on the processing and interpretation of measurement data of nuclear magnetic relaxation of heavy oil in the pore space of the reservoir rock or in free volume, and is intended for use in the oil industry for the study of reservoirs with the aim of increasing Efficiency of development of heavy and extra-viscous oil fields. Also, the invention can be used in scientific and design support, research work in the field of geology and oil field development based on the NMR characteristics of the selected core, extracted oil, as well as nuclear magnetic field data in a strong field. The research results can be used in geological and hydrodynamic modeling to select a method and method for developing and operating a heavy oil reservoir.

Уровень техникиState of the art

В настоящее время идут активное промышленное освоение и подготовка к вводу в эксплуатацию наиболее крупных месторождений тяжелой нефти на территории республики Татарстан. Продуктивные отложения, содержащие основные запасы и ресурсы тяжелой нефти и природного битума, расположены на сравнительно небольшой глубине (от 50 до 300 м). Несмотря на относительно малую глубину залегания данные залежи относятся к трудноизвлекаемым из-за высокой вязкости нефти, содержащегося в коллекторе и невозможности ее добычи без придания текучести, например, за счет нагнетания пара. Для эффективного применения и усовершенствования существующих технологий добычи необходимо более детальное изучение геолого-геохимических условий залегания этих залежей, а также свойств, находящихся в них углеводородных флюидов.Currently, there is an active industrial development and preparation for commissioning the largest heavy oil deposits in the Republic of Tatarstan. Productive deposits containing the main reserves and resources of heavy oil and natural bitumen are located at a relatively shallow depth (from 50 to 300 m). Despite the relatively shallow depth of the deposits, these deposits are difficult to recover due to the high viscosity of the oil contained in the reservoir and the impossibility of its production without imparting fluidity, for example, due to steam injection. For the effective application and improvement of existing production technologies, a more detailed study of the geological and geochemical conditions for the occurrence of these deposits, as well as the properties of hydrocarbon fluids located in them, is necessary.

Полагается, что залежам тяжелой нефти характерна неоднородность вязкости насыщающего флюида как по глубине, так и по простиранию, причем значение вязкости может изменяться в диапазоне нескольких порядков. Однако, на сегодняшний день не существует достоверного способа для определения этой неоднородности и оценки вязкости нефти непосредственно в пластовых условиях. Существующие методы измерения не позволяют определить значение вязкости нефти без ее извлечения из породы-коллектора. Большой практический интерес представляет использование метода ядерно-магнитного резонанса (ЯМР) для описания характеристик флюида, насыщающего коллектора с тяжелой нефтью непосредственно в пластовых условиях. ЯМР-каротаж является единственной технологией, позволяющей непрерывно оценивать распределение вязкости нефти в естественных условиях залегания непосредственно в поровом пространстве породы-коллектора. Наиболее широко применяемые методики интерпретации данных ЯМР-каротажа основаны на измерении характеристик ядерной магнитной релаксации пород-коллекторов, насыщенных различными флюидами, обработке и анализе получаемых спектров распределения времен релаксации, и установлении временных отсечек. При этом, используя различные эмпирические и теоретические модели, строят предположения о свойствах пород и насыщающих их флюидов. Получение информации о пространственном распределении нефти различной вязкости обеспечит возможность оптимально проектировать систему разработки залежей, контролировать ее состояние и проводить оптимальные геолого-технические мероприятия с целью повышения текущей и накопленной добычи. It is believed that heavy oil deposits are characterized by heterogeneity of viscosity of the saturating fluid both in depth and in strike, and the viscosity can vary in the range of several orders of magnitude. However, to date, there is no reliable method for determining this heterogeneity and assessing the viscosity of oil directly in reservoir conditions. Existing measurement methods do not allow determining the value of oil viscosity without its extraction from the reservoir rock. Of great practical interest is the use of the method of nuclear magnetic resonance (NMR) to describe the characteristics of the fluid saturating the reservoir with heavy oil directly under reservoir conditions. NMR logging is the only technology that allows continuous assessment of the distribution of oil viscosity under natural bedding conditions directly in the pore space of the reservoir rock. The most widely used methods for interpreting NMR data are based on measuring the characteristics of nuclear magnetic relaxation of reservoir rocks saturated with various fluids, processing and analyzing the resulting spectra of the distribution of relaxation times, and establishing time cutoffs. At the same time, using various empirical and theoretical models, they make assumptions about the properties of rocks and their saturating fluids. Obtaining information on the spatial distribution of oil of various viscosities will provide an opportunity to optimally design a system for developing deposits, monitor its condition and conduct optimal geological and technical measures to increase current and accumulated production.

В нефтяной отрасли имеются разнообразные приборы, посредством которых можно определять реологические характеристики пластовых флюидов. Известны различные способы гидродинамических, геофизических и иные исследования пластовых флюидов в процессе разработки продуктивных платов, среди которых есть как прямые, так и косвенные методы определения реологических свойств нефти.There are a variety of instruments in the oil industry through which the rheological characteristics of formation fluids can be determined. There are various methods of hydrodynamic, geophysical and other studies of reservoir fluids in the process of developing productive boards, among which there are both direct and indirect methods for determining the rheological properties of oil.

Например, известен способ прогнозирования вязкости пластовых флюидов по результатам ЯМР релаксации (Т1 и Т2) и коэффициентов диффузии, основанным на эмпирических корреляциях (см. [1] Morriss et al., SPWLA Annual Transaction, стр. 1-24, June 19-22, 1944; [2] Freedman et. Al., SPE Journal (75325), December 2001; [3] Lo et. Al., SPE Journal (77264), March 2002). Корреляции через эмпирически определенные постоянные связывают логарифмические средние распределения с вязкостью. Точность значения вязкости, прогнозируемой по этим корреляциям, ограничена следующими факторами: For example, there is a method for predicting the viscosity of reservoir fluids from NMR relaxation results (T 1 and T 2 ) and diffusion coefficients based on empirical correlations (see [1] Morriss et al., SPWLA Annual Transaction, pp. 1-24, June 19 22, 1944; [2] Freedman et. Al., SPE Journal (75325), December 2001; [3] Lo et. Al., SPE Journal (77264), March 2002). Correlations through empirically determined constants relate logarithmic mean distributions to viscosity. The accuracy of the viscosity values predicted from these correlations is limited by the following factors:

1) не учитывается детальная форма распределений;1) the detailed form of distributions is not taken into account;

2) эмпирические постоянные, используемые в корреляциях, не являются универсальными и могут изменяться для различных типов нефти и устройств; 2) the empirical constants used in the correlations are not universal and can vary for different types of oil and devices;

3) принятая форма для корреляционных уравнение точно не определена; 3) the accepted form for the correlation equation is not precisely defined;

4) эмпирические корреляции получены по образцам нефти вязкостью до 1000 сПз;4) empirical correlations were obtained for oil samples with viscosities up to 1000 cps;

5) Не учитывается влияние порового пространства для различных типов нефти.5) The influence of pore space for various types of oil is not taken into account.

Также известен способ определения вязкости на основе измерения спин-спиновой релаксации нефти в свободном объеме или в поровом пространстве породы коллектора в лабораторных условиях (см. [4] Ahmed K. et al. Viscosity Predictions of Viscous Oil from a Kuwait Oil Field by Low-field NMR //SPE International Heavy Oil Conference and Exhibition. - Society of Petroleum Engineers, 2014.), а также способ определения вязкости нефти на основе двумерных релаксационных карт Т2-D (см. [5] заявка РФ № 2005117079, МПК G01N 1/00, опубл. 20.11.2006). Однако эти методы могут быть применимы с разной степенью достоверности только к нефти, вязкостью ниже 1000 мПа⋅с. Данный способ является более ресурсозатратным и не всегда возможен к применению, особенно при измерениях ядерного магнитного каротажа.A method is also known for determining viscosity by measuring spin-spin relaxation of oil in a free volume or in the pore space of a reservoir rock under laboratory conditions (see [4] Ahmed K. et al. Viscosity Predictions of Viscous Oil from a Kuwait Oil Field by Low- field NMR // SPE International Heavy Oil Conference and Exhibition. - Society of Petroleum Engineers, 2014.), as well as a method for determining oil viscosity based on two-dimensional relaxation maps T 2 -D (see [5] RF application No. 2005117079, IPC G01N 1/00, published on November 20, 2006). However, these methods can be applied with varying degrees of confidence only to oil, with a viscosity below 1000 mPa⋅s. This method is more resource-intensive and not always possible to use, especially when measuring nuclear magnetic logging.

Близким аналогом является способ определения вязкости нефти посредством скважинных приборов отбора проб и исследования флюидов, таких как модульный динамический опробователь пластов MDT фирмы Schlumberger. С помощью специализированного опробователя можно получать информацию о типе и характеристиках пластовых флюидов, используя различные модули в датчиках, расположенных в приборе. Однако количество измерений ограничено числом модулей, что делает невозможным получение непрерывного распределения значений вязкости в пласте.A close analogue is a method for determining the viscosity of oil through downhole sampling and fluid analysis tools, such as Schlumberger MDT. Using a specialized tester, you can obtain information about the type and characteristics of reservoir fluids using various modules in the sensors located in the device. However, the number of measurements is limited by the number of modules, which makes it impossible to obtain a continuous distribution of viscosity values in the reservoir.

Также известен способ определения свойств пластовых флюидов, окружающих подземную скважину, а именно вязкости нефти, путем измерения ядерно-магнитного резонанса. Измерения проводятся модульным датчиком на подвижных пробах нефти, собранных в пласте посредством скважинного пробоотборника (см. [6] патент США №6111408, МПК G01R 33/44, G01V 3/32, опубл. 29.08.2000; [7] патент РФ 2367981, МПК G01V 3/32, опубл. 20.09.2009). Аналоги такого рода обладают рядом недостатков. В первую очередь необходимость получения подвижной пробы пластового флюида, что в случае геолого-химических условий залегания коллекторов тяжелой нефти без химического либо теплового воздействия на пласт представляется маловероятным. Побочным эффектом такого воздействия является необратимое изменение физико-химических свойств и структуры пластового флюида, и неудовлетворительная степень загрязнения образца сырой пластовой нефти, в которой может присутствовать фильтрат бурового раствора на углеводородной основе.Also known is a method for determining the properties of formation fluids surrounding an underground well, namely, the viscosity of oil, by measuring nuclear magnetic resonance. The measurements are carried out by a modular sensor on moving oil samples collected in the reservoir by means of a downhole sampler (see [6] US patent No. 6111408, IPC G01R 33/44, G01V 3/32, publ. 08/29/2000; [7] RF patent 2367981, IPC G01V 3/32, published on September 20, 2009). Analogs of this kind have several disadvantages. First of all, the need to obtain a moving sample of formation fluid, which, in the case of geological and chemical conditions of occurrence of heavy oil reservoirs without chemical or thermal effects on the formation, is unlikely. A side effect of this effect is an irreversible change in the physicochemical properties and structure of the formation fluid, and an unsatisfactory degree of contamination of the crude formation oil sample, which may contain hydrocarbon-based drilling mud filtrate.

Наиболее близким аналогом предлагаемого способа (прототипа) по методической сущности является способ определения вязкости нефти в поровой среде с использованием ядерно-магнитно-резонансного релаксометра, включающий измерения времени спин-решеточной релаксации и амплитуды сигнала ЯМР жидкости в свободном объеме по результатам которых рассчитывают вязкость нефти (см. [8] Авт. св. СССР №1339440, МПК G01N 11/00, опубл. 23.09.1987).The closest analogue of the proposed method (prototype) by methodological essence is a method for determining the viscosity of oil in a pore medium using a nuclear magnetic resonance relaxometer, including measuring the spin-lattice relaxation time and the amplitude of the liquid NMR signal in free volume using the results of which the oil viscosity is calculated ( see [8] Aut. St. USSR No. 1339440, IPC G01N 11/00, publ. 09/23/1987).

Представленный способ позволяет с высокой точностью определять вязкость нефти в диапазоне 500 - 100 000 мПа*с на основе метода ядерно-магнитного резонанса как с помощью лабораторных исследований, так и с использованием скважинных приборов ЯМР-каротажа в сильном поле, что связано с отличающимся подходом к обработке и интерпретации данных.The presented method allows to accurately determine the viscosity of oil in the range of 500 - 100,000 mPa * s based on the method of nuclear magnetic resonance using laboratory tests, and using borehole NMR tools in a strong field, which is associated with a different approach to processing and interpretation of data.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Задачей заявленного изобретения является разработка способа определения вязкости тяжелой нефти, в том числе в пластовых условиях коллектора, в котором исключены недостатки аналогов и прототипа, а также возможность использования как при измерениях на лабораторном оборудовании, так и в так называемых спускаемых на кабеле скважинных каротажных устройствах ядерного магнитного резонанса.The objective of the claimed invention is to develop a method for determining the viscosity of heavy oil, including in reservoir reservoir conditions, which eliminates the disadvantages of analogues and prototype, as well as the possibility of using both in measurements on laboratory equipment, and in the so-called downhole cable logging devices nuclear magnetic resonance.

Техническим результатом является повышение эффективности разработки месторождений тяжелой нефти, приуроченных к терригенным коллекторам по результатам разработки методики определения вязкости нефти на основе применения метода ЯМР.The technical result is to increase the efficiency of development of heavy oil deposits confined to terrigenous reservoirs according to the results of the development of a method for determining the viscosity of oil based on the application of the NMR method.

Поставленная задача решается за счет определения взаимосвязи магнитно-релаксационных и реологических характеристик нефти, а технический результат достигается за счет использования методики интерпретации данных скважинного ЯМР-каротажа в сильном поле, которая позволяет получать детальную информацию о распределении вязкости тяжелой нефти по разрезу залежи.The problem is solved by determining the relationship of the magnetic relaxation and rheological characteristics of oil, and the technical result is achieved by using the interpretation of data from borehole NMR logs in a strong field, which allows you to obtain detailed information about the distribution of the viscosity of heavy oil over the section of the reservoir.

Задача решается, а технический результат достигается за счет предложенного способа определения вязкости нефти включающего получение представительных образцов тяжелой нефти методом высокоскоростного центрифугирования из нефтенасыщенного керна, отобранного с интересующей глубины, последующее измерение скорости спин-спиновой релаксации полученных представительных образцов тяжелой нефти методом импульсного ядерного магнитного резонанса используя последовательность Карра-Парселла-Мэйбума-Гилла на лабораторном оборудовании, с последующей обработкой амплитудно-релаксационной характеристики включающей получение спектра времен спин-спиновой релаксации с использованием метода регуляризации Тихонова, определение среднего геометрически взвешенного времени релаксации спектра в интервале 0.01 - 20 мс., использование полученного среднего геометрически взвешенного времени релаксации в соотношении для вычисления вязкости с заранее известными постоянными коэффициентами.The problem is solved, and the technical result is achieved due to the proposed method for determining the viscosity of oil, including obtaining representative samples of heavy oil by high-speed centrifugation from oil-saturated core samples taken from the depth of interest, subsequent measurement of the spin-spin relaxation rate of the obtained representative samples of heavy oil using pulsed nuclear magnetic resonance using Carr-Parcell-Maybum-Gill sequence on laboratory equipment, with by processing the amplitude-relaxation characteristic, which includes obtaining a spectrum of spin-spin relaxation times using the Tikhonov regularization method, determining the geometrically weighted average relaxation time of the spectrum in the range 0.01–20 ms, using the obtained geometrically average relaxation time in the ratio for calculating the viscosity with previously known constant coefficients.

Также технический результат достигается за счет того, что измерения скорости спин-спиновой релаксации на лабораторном оборудовании проводится на естественно-нефтенасыщенном керне, отобранном с интересующей глубины.Also, the technical result is achieved due to the fact that the measurement of the spin-spin relaxation rate on laboratory equipment is carried out on a naturally-saturated core selected from a depth of interest.

Также технический результат достигается за счет того, что измерение скорости спин-спиновой релаксации проводится с использованием последовательности радиочастотных импульсов 1800-КПМГ и последующим построением двумерной карты Т12 с выделением из массива данных спектра спин-спиновой релаксации.The technical result is also achieved due to the fact that the spin-spin relaxation rate is measured using a sequence of radio frequency pulses 180 0 -KPMG and the subsequent construction of a two-dimensional map T 1 -T 2 with the selection of the spin-spin relaxation spectrum from the data array.

Также поставленная задача и технический результат достигаются за счет второго варианта способа определения вязкости нефти включающего непрерывное измерение по продуктивному интервалу скважины скорости спин-спиновой релаксации прибором ядерного магнитного каротажа с последующей обработкой амплитудно-релаксационных характеристик включающих получение спектра времен спин-спиновой релаксации с использованием метода регуляризации Тихонова, определение среднего геометрически взвешенного времени релаксации на интервале спектра 0.01 - 20 мс., использование полученного среднего геометрически взвешенного времени релаксации в соотношении для вычисления вязкости с заранее установленными корреляционными коэффициентами.The task and technical result are also achieved by the second variant of the method for determining oil viscosity, which includes continuous measurement of the spin-spin relaxation rate by a nuclear magnetic logging tool using the productive interval of the well, followed by processing of the amplitude-relaxation characteristics, including obtaining a spectrum of spin-spin relaxation times using the regularization method Tikhonova, determination of the geometrically weighted average relaxation time on the spectrum interval 0.01 - 2 0 ms., The use of the obtained geometrically weighted average relaxation time in the ratio for calculating the viscosity with predefined correlation coefficients.

Также технический результат достигается за счет того, что прибором ядерно-магнитного каротажа в области окружающей подземную скважину проводится измерение последовательности радиочастотных импульсов 1800-КПМГ с последующим построением двумерной карты T1-T2 на интересующих интервалах глубин с целью определения типа флюида и степени подвижности его компонент на основе установленных корреляционных зависимостей отношения Т12 от вязкости тяжелой нефти.The technical result is achieved due to the fact that the device nuclear magnetic logging tool in the field of subterranean wells is measured RF pulse sequence 180 0 -KPMG followed by construction of a two-dimensional map T 1 -T 2 at intervals of depths of interest to determine the type of fluid and the mobility its component based on the established correlation dependences of the ratio T 1 / T 2 on the viscosity of heavy oil.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фигуре 1 изображено отношение максимального и минимального времен спин-спиновой релаксации в зависимости от вязкости нефти.The figure 1 shows the ratio of the maximum and minimum times of spin-spin relaxation depending on the viscosity of the oil.

На фигуре 2 изображено распределение времен спин-спиновой релаксации Т2 для различных комбинаций смачиваемости породы и свойств флюида.Figure 2 shows the distribution of spin-spin relaxation times T 2 for various combinations of rock wettability and fluid properties.

На фигуре 3 изображена зависимость коэффициента динамической вязкости тяжелой нефти при термобарических условиях пласта от значения вязкости нефти при стандартных условиях.The figure 3 shows the dependence of the coefficient of dynamic viscosity of heavy oil under thermobaric conditions of the reservoir on the viscosity of oil under standard conditions.

На фигуре 4 изображено графическое представление последовательности КПМГ (Карр-Парселл-Мейбум-Гилл, в оригинале: Carr-Purcell-Meiboom-Gill - CPMG).4 is a graphical representation of the KPMG sequence (Carr-Purcell-Maybum-Gill, in the original: Carr-Purcell-Meiboom-Gill - CPMG).

На фигуре 5 изображены спектры времен спин-спиновой релаксации, полученные различными методами обработки исходных данных о спаде.Figure 5 shows the spectra of spin-spin relaxation times obtained by various methods of processing the initial data on the decline.

На фигуре 6 изображен вклад слагаемых эмпирической формулы в расчетную величину коэффициента динамической вязкости при стандартных условиях.Figure 6 shows the contribution of the terms of the empirical formula to the calculated value of the dynamic viscosity coefficient under standard conditions.

На фигуре 7 изображено соответствие в численных значениях коэффициентов динамической вязкости, полученных методом ЯМР и на вискозиметре при стандартных условиях.The figure 7 shows the correspondence in numerical values of the dynamic viscosity coefficients obtained by NMR and on a viscometer under standard conditions.

На фигуре 8 изображено распределение вязкости тяжелой нефти вдоль стволов пар горизонтальных скважин по участку залежи тяжелой нефти.The figure 8 shows the distribution of the viscosity of heavy oil along the trunks of pairs of horizontal wells in the area of heavy oil deposits.

На фигуре 9 изображен пример сравнения основных показателей разработки залежи технологией ПГД с учетом информации о неоднородности распределения вязкости нефти в пласте и без нее: а) добыча жидкости; б) закачка пара; в) добыча нефти.The figure 9 shows an example of a comparison of the main indicators of the development of deposits by PGD technology, taking into account information about the heterogeneity of the distribution of oil viscosity in the reservoir and without it: a) fluid production; b) steam injection; c) oil production.

На фигуре 10 изображено сравнение основных показателей разработки залежи технологией ПГД с учетом информации о неоднородности распределения вязкости нефти по залежи и без нее (накопленная добыча, паронефтяное отношение, водонефтяной фактор).The figure 10 shows a comparison of the main indicators of the development of deposits by PGD technology, taking into account information about the heterogeneity of the distribution of oil viscosity over the reservoir and without it (cumulative production, steam-oil ratio, water-oil factor).

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

На основе систематичного отбора представительных образцов сверхвязкой и тяжелой нефти из нефтенасыщенного керна, отобранного с интересующей глубины, методом высокоскоростного центрифугирования с последующим измерением реологических (вязкости) и магнитно-релаксационных (ЯМР) свойств извлеченных из керна образцов нефти, устанавливают эмпирические зависимости между реологическими свойствами и магнитно-релаксационными характеристиками нефти, причем для оценки показателя текучести нефти используется зависимость среднего геометрически взвешенного времени ее спин-спиновой релаксации от этого показателя. В случае наблюдения за спин-спиновой релаксацией Т2 ядер водорода, входящих в углеводородные цепочки, время релаксации зависит от молекулярной массы молекулы, от ее формации, а также от ограничения движения (пористая среда) и от количества парамагнитных примесей, контактирующих с молекулой углеводорода. Установлено, что литологический тип породы и объем ее порового пространства с увеличением вязкости насыщающей нефти по степенному закону, снижают свое влияние на величину разброса значений времени спин-спиновой релаксации, при этом, начиная с величины динамической вязкости нефти, равной 400 мПа⋅с, отношение максимального и минимального времен спин-спиновой релаксации стремится к единице (Фиг. 1).Based on the systematic selection of representative samples of super-viscous and heavy oil from oil-saturated core taken from the depth of interest, high-speed centrifugation followed by measurement of the rheological (viscosity) and magnetic relaxation (NMR) properties of the oil samples extracted from the core, establish empirical relationships between the rheological properties and magnetic relaxation characteristics of oil, moreover, to estimate the oil yield index, the geometric mean dependence is used weighted time ki its spin-spin relaxation time on this indicator. When observing the spin-spin relaxation of T 2 hydrogen nuclei in hydrocarbon chains, the relaxation time depends on the molecular mass of the molecule, on its formation, as well as on the restriction of motion (porous medium) and on the amount of paramagnetic impurities in contact with the hydrocarbon molecule. It has been established that the lithological type of the rock and the volume of its pore space with an increase in the viscosity of saturating oil according to a power law decrease their influence on the spread in the values of the spin-spin relaxation time, and, starting from the dynamic viscosity of oil equal to 400 mPa⋅s, the ratio maximum and minimum times of spin-spin relaxation tends to unity (Fig. 1).

Установлено, что поровое пространство породы-коллектора и парамагнитные примеси в природных концентрациях не влияют на время спин-спиновой релаксации в случае тяжелой нефти (Фиг. 2). Таким образом, распределение времен спин-спиновой релаксации тяжелой нефти отражает распределение подвижностей ее составляющих. На основании распределения подвижностей, в свою очередь, можно определять вязкость флюида.It was established that the pore space of the reservoir rock and paramagnetic impurities in natural concentrations do not affect the spin-spin relaxation time in the case of heavy oil (Fig. 2). Thus, the distribution of spin-spin relaxation times of heavy oil reflects the distribution of the mobilities of its components. Based on the mobility distribution, in turn, fluid viscosity can be determined.

В одном из вариантов осуществления предложен способ определения вязкости тяжелой нефти на основе измерения скорости спин-спиновой релаксации полученных представительных образцов тяжелой нефти методом ЯМР. Измерения проводятся на нефти в свободном объеме, экстрагированной из керна методом ВСЦ (методом высокоскоростного центрифугирования), или нефтенасыщенном керне. На основании математической обработки измеренной релаксационной кривой получают спектр времен релаксации с использованием метода регуляризации Тихонова, после чего вычисляют среднее геометрически взвешенное время релаксации в диапазоне спектра 0.01 - 20 мс.In one embodiment, a method for determining the viscosity of heavy oil based on measuring the spin-spin relaxation rate of representative representative samples of heavy oil by NMR is provided. The measurements are carried out on oil in free volume extracted from the core by the WCC method (high-speed centrifugation method), or by oil-saturated core. Based on the mathematical processing of the measured relaxation curve, a spectrum of relaxation times is obtained using the Tikhonov regularization method, after which the geometrically weighted average relaxation time is calculated in the spectral range 0.01 - 20 ms.

На основании полученного значения среднего геометрически взвешенного времени спин-спиновой релаксации используя математическое преобразование вычисляют значение коэффициента динамической вязкости тяжелой нефти. Значение вязкости определяется в пределах доверительного интервала установленной корреляции - 20%.Based on the obtained value of the geometrically weighted average time of spin-spin relaxation using a mathematical transformation, the value of the coefficient of dynamic viscosity of heavy oil is calculated. The viscosity value is determined within the confidence interval of the established correlation - 20%.

В другом варианте осуществления предложен способ определения вязкости тяжелой нефти на основе данных измерений по продуктивному интервалу скважины скорости спин-спиновой релаксации прибором ЯМР-каротажа. Измеренные спады спин-спиновой релаксации скважинным прибором ЯМР-каротажа преобразовывают в спектры с использованием метода регуляризации А.Н. Тихонова и определяют среднее геометрически взвешенное время спин-спиновой релаксации как интегральную ЯМР-характеристику исследуемой области. На основании полученного значения среднего геометрически взвешенного времени спин-спиновой релаксации используя математическое преобразование определяют значение вязкости флюида, находящегося в измерительной области прибора ЯМР-каротажа с точностью, превышающей 80%.In another embodiment, a method is proposed for determining the viscosity of heavy oil based on measurements from a well’s production interval of the spin-spin relaxation rate by an NMR tool. The measured decays of the spin-spin relaxation by the NMR logging tool are converted into spectra using the A.N. regularization method Tikhonov and determine the geometrically weighted average time of spin-spin relaxation as an integral NMR characteristic of the studied region. Based on the obtained value of the geometrically weighted average time of spin-spin relaxation, using a mathematical transformation to determine the viscosity of the fluid located in the measuring region of the NMR log with an accuracy exceeding 80%.

В одном из вариантов осуществления изобретения при бурении оценочной скважины на неразведанном месторождении сверхвязкой или тяжелой нефти либо в зонах месторождения, не затронутых внутрипластовым горением или химическим воздействием, производится отбор керна с продуктивного интервала, с последующей его изоляцией во избежание потерь насыщающего флюида через испарение (ГОСТ 12071-2014 Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов). Для проведения исследований методом ЯМР и извлечения образцов нефти из керна подбираются скважины-кандидаты с учетом их расположения, обеспечивающее максимальный охват площади купола залежи, но не менее 1 скважины на 5 км2, и толщиной продуктивного интервала не менее 10 метров.In one embodiment of the invention, when drilling an appraisal well in an unexplored superviscous or heavy oil field or in areas of a field not affected by in-situ combustion or chemical attack, core sampling is performed from the production interval, followed by its isolation to avoid losses of saturating fluid through evaporation (GOST 12071-2014 Soils. Sampling, packaging, transportation and storage of samples). Candidate wells are selected to conduct NMR studies and extract oil samples from the core, taking into account their location, which ensures maximum coverage of the dome area of the reservoir, but not less than 1 well per 5 km 2 , and the thickness of the productive interval of at least 10 meters.

Отбор кернового материала для получения образцов нефти из нефтенасыщенного керна осуществляется от кровли к подошве с интервалом равным 1/3 от продуктивной толщи пласта с целью получения выборки, содержащей максимально широкий диапазон величин вязкости. Методом высокоскоростного центрифугирования, получаем минимум по 3 образца тяжелой нефти из нефтенасыщенного керна каждой скважины-кандидата, с последующим обезвоживанием, в случае присутствия пластовой минерализованной воды или эмульсии в образце нефти методом термодинамического разделения. На вискозиметре измеряем значения коэффициентов динамической вязкости полученных образцов тяжелой нефти при стандартных и термобарических условиях пласта, соответствующее данному конкретному месторождению, и на основе измерений устанавливаем эмпирическую зависимость между ними (Фиг. 3).Core sampling for obtaining oil samples from oil-saturated core is carried out from the roof to the sole with an interval equal to 1/3 of the productive formation thickness in order to obtain a sample containing the widest range of viscosity values. Using high-speed centrifugation, we obtain at least 3 samples of heavy oil from the oil-saturated core of each candidate well, followed by dehydration, in the presence of mineralized formation water or an emulsion in the oil sample by thermodynamic separation. On a viscometer, we measure the values of the dynamic viscosity coefficients of the obtained samples of heavy oil under standard and thermobaric reservoir conditions corresponding to this particular field, and based on the measurements we establish an empirical relationship between them (Fig. 3).

Для каждого образца проводим одно измерение времен спин-спиновой (Т2) релаксации с использованием импульсной последовательности КПМГ (Карр-Парселл-Мейбум-Гилл - последовательность электромагнитных импульсов (см. Фиг. 4)) для получения релаксационного спада. Длинная серия радиочастотных импульсов, называемая последовательностью КПМГ, ключевой характеристикой которой является чередование полярности получаемого сигнала для исключения возможных артефактов, вызываемых работой электронных схем. Далее, серия радиочастотных импульсов воздействует на магнитные моменты ядер водорода, заставляя их повернуться на 90°, а затем прецессировать вокруг направления постоянного магнитного поля. В промежутке между посылаемыми импульсами ядра водорода химических составляющих пластовых флюидов генерируют радиочастотные эхо-сигналы, принимаемые и измеряемые антенной прибора ЯМР. Интервал времени между последовательными импульсами, когда появляется эхо-сигнал, обозначается ТE. В течение цикла измерений с использованием последовательности КПМГ ядра водорода химических веществ, составляющих пластовые флюиды, генерируют обнаружимые радиочастотные эхо-сигналы с частотой, равной частоте их возбуждения. Амплитуда эхо-сигналов уменьшается с экспоненциально меняющейся скоростью, характеризуемой временами релаксации T2, зависящими от распределения пор по размерам, свойств пластовых флюидов, минералогического состава пласта и молекулярной диффузии.For each sample, we measure one spin-spin (T 2 ) relaxation time using the KPMG pulse sequence (Carr-Parsell-Maybum-Gill - a sequence of electromagnetic pulses (see Fig. 4)) to obtain a relaxation decay. A long series of RF pulses called the KPMG sequence, the key characteristic of which is the alternation of the polarity of the received signal to eliminate possible artifacts caused by the operation of electronic circuits. Further, a series of radio frequency pulses acts on the magnetic moments of hydrogen nuclei, causing them to rotate 90 °, and then precess around the direction of the constant magnetic field. In the interval between the sent pulses of the hydrogen nucleus, the chemical components of the formation fluids generate radio frequency echo signals received and measured by the antenna of the NMR device. The time interval between successive pulses when an echo appears is indicated by TE. During the measurement cycle using the KPMG sequence of the hydrogen nucleus of the chemicals that make up the formation fluids, detectable radio frequency echo signals are generated with a frequency equal to their excitation frequency. The amplitude of the echo signals decreases with an exponentially varying speed, characterized by relaxation times T 2 depending on the size distribution of the pores, the properties of the formation fluids, the mineralogical composition of the formation, and molecular diffusion.

Предварительная обработка экспериментальных данных включает в себя преобразование кривых затухания продольной и поперечной намагниченности в спектр времен спин-спиновой (Т2) и спин-решеточной (Т1) релаксации соответственно.Preliminary processing of the experimental data includes the conversion of the attenuation curves of the longitudinal and transverse magnetizations to the spectrum of spin-spin (T 2 ) and spin-lattice (T 1 ) relaxation times, respectively.

Задача нахождения спектра времен релаксации, на основании экспериментально полученной кривой релаксационного затухания, по своей природе является некорректно поставленной и для ее решения существует несколько известных приближенных методов. Это означает, что не существует единственного правильного решения. Самым распространенным вариантом решения является обратное преобразование Лапласа, однако, при всех своих достоинствах, данный алгоритм обладает рядом недостатков. Так, низкое разрешение во временной области, является критичным при анализе тяжелой нефти. В качестве альтернативного способа получения спектра нами предложено использовать регуляризационный алгоритм, а именно метод регулляризации А.Н. Тихонова. Нахождение спектра является, по сути, уравнением следующего вида:The problem of finding the spectrum of relaxation times, based on the experimentally obtained relaxation damping curve, is inherently incorrectly posed and there are several known approximate methods for solving it. This means that there is no one correct solution. The most common solution is the inverse Laplace transform, however, for all its advantages, this algorithm has several disadvantages. Thus, low resolution in the time domain is critical in the analysis of heavy oil. As an alternative way to obtain the spectrum, we proposed to use the regularization algorithm, namely, A.N. Tikhonov. Finding a spectrum is, in fact, an equation of the following form:

Figure 00000001
Figure 00000001

Обобщенный алгоритмический ход решения уравнения (1):The generalized algorithmic course of solving equation (1):

1. A⋅u=F1. A⋅u = F

2. A*⋅A⋅u=A*⋅F2. A * ⋅A⋅u = A * ⋅F

3. α⋅u+A*⋅A⋅u=A*⋅F3.α⋅u + A * ⋅A⋅u = A * ⋅F

4. α⋅un,α+A*⋅A⋅un,α=α⋅un-1,α+A*⋅F4. α⋅u n, α + A * ⋅A⋅u n, α = α⋅u n-1, α + A * ⋅F

5. un,α=(A*⋅A+α)-1⋅(α⋅un-1,α+A*⋅F)5. u n, α = (A * ⋅A + α) -1 ⋅ (α⋅u n-1, α + A * ⋅F)

где А - матрица коэффициентов aij, где

Figure 00000002
Figure 00000003
An,m=||aij||n,m=[exp(-Ti/T2j)]n×m where A is the matrix of coefficients a ij , where
Figure 00000002
Figure 00000003
A n, m = || a ij || n, m = [exp (-T i / T 2j )] n × m

A* - комплексно-сопряженная матрица A; Ti - времена измерения спада поперечной намагниченности; T2j - времена спин-спиновой релаксации в диапазоне измерения спектра; u - одномерная матрица населенностей компонент обладающих временами Т2j; F - одномерная матрица значений амплитуд fi, где fi - амплитуды сигнала в момент Ti; α - параметр регуляризации; un,α - матрица амплитуд U при n-ном шаге итерации и параметром регуляризации α, где n - номер шага итерации.A * is the complex conjugate matrix A; T i - times of measuring the decay of the transverse magnetization; T 2j — spin-spin relaxation times in the spectrum measurement range; u is a one-dimensional matrix of populations of components with times T 2j ; F is a one-dimensional matrix of amplitude values f i , where fi are the signal amplitudes at time T i ; α is the regularization parameter; u n, α is the matrix of amplitudes U at the n-th iteration step and the regularization parameter α, where n is the number of the iteration step.

Последний этап является итерируемым и требуется повторять его пока спектр не будет удовлетворять предъявленным требованиям. Предварительные расчеты указывают на более высокую разрешающую способность данного метода вычисления спектров времен релаксации (Фиг. 5).The last stage is iterable and it is required to repeat it until the spectrum satisfies the requirements. Preliminary calculations indicate a higher resolution of this method for calculating the spectra of relaxation times (Fig. 5).

Рассчитывается спектр времени спин-спиновой релаксации используя метод регуляризации А.Н. Тихонова. Исключаем из дальнейшей обработки времена релаксации свыше 20 мс. Рассчитываем среднее геометрическое взвешенное время релаксации на основе формулы:The spectrum of the spin-spin relaxation time is calculated using the A.N. regularization method Tikhonov. Exclude from further processing relaxation times of more than 20 ms. We calculate the geometric mean weighted relaxation time based on the formula:

Figure 00000004
Figure 00000004

где Ai - амплитуда каждого времени спектра спин-спиной релаксации Т2i.where A i is the amplitude of each time spectrum of the spin-back relaxation T 2i .

Согласование величин коэффициентов динамической вязкости, определяемых прямым измерением на вискозиметре и по методу ядерно-магнитного резонанса достигается на основе эмпирически полученной двучленной формулы (3), связывающей время спин-спиновой релаксации (Т2) и коэффициент динамической вязкости. Данная зависимость в общем случае выглядит как:The coordination of the values of the dynamic viscosity coefficients determined by direct measurement on a viscometer and by the method of nuclear magnetic resonance is achieved on the basis of the empirically obtained two-term formula (3), which relates the spin-spin relaxation time (T 2 ) and the dynamic viscosity coefficient. This dependence generally looks like:

Figure 00000005
Figure 00000005

где Т2GM - среднее геометрически взвешенное время спектра спин-спиновой релаксации, А и В - коэффициенты, зависящие как от свойств физической системы, так и от параметров аппаратуры. where T 2GM is the average geometrically weighted time of the spectrum of spin-spin relaxation, A and B are coefficients depending both on the properties of the physical system and on the parameters of the equipment.

Техническая сложность измерения спин-спиновой релаксации тяжелой нефти сопряжена с большой объемной долей компонент, имеющих времена релаксации недоступные к наблюдению как на лабораторных ЯМР-релаксометрах, так и на приборах ядерного магнитного каротажа. Таким образом теряется большая часть важной информации о реальном распределении подвижности компонент тяжелой нефти. Чем выше вязкость, тем больше становится доля нерегистрируемых компонент, с целью компенсировать потерю полезной информации вводится дополнительное слагаемое в эмпирическую формулу определения вязкости на основе ЯМР характеристик тяжелой нефти. Подобный подход показывает высокую точность определения вязкости как при лабораторных ЯМР-исследованиях, так и при использовании скважинной аппаратуры ЯМР-каротажа.The technical complexity of measuring the spin-spin relaxation of heavy oil is associated with a large volume fraction of components having relaxation times inaccessible to observation both on laboratory NMR relaxometers and on nuclear magnetic logging instruments. Thus, most of the important information about the real mobility distribution of the components of the heavy oil is lost. The higher the viscosity, the greater the proportion of unregistered components becomes, in order to compensate for the loss of useful information, an additional term is introduced into the empirical formula for determining viscosity based on NMR characteristics of heavy oil. Such an approach shows a high accuracy in determining viscosity both in laboratory NMR studies and when using downhole NMR equipment.

Первое слагаемое в соотношении (3) согласуется с имеющимися эмпирическими зависимостями для легкой нефти в общем случае, где коэффициент А, в общем случае, зависит от температуры, времени эхо-сигнала, мнимого водородного индекса и т.д. Второе слагаемое является поправочным и позволяет компенсировать потерю сигнала от компонент обладающих малыми временами релаксации недоступными для регистрации на измерительном приборе. Таким образом коэффициент В относится не к физической системе, а к параметрам измерения, таким как время звона между импульсами и время ТЕ.The first term in relation (3) is consistent with the existing empirical dependences for light oil in the general case, where coefficient A, in the general case, depends on temperature, echo signal time, imaginary hydrogen index, etc. The second term is corrective and allows you to compensate for the loss of the signal from the components having short relaxation times inaccessible to registration on the measuring device. Thus, coefficient B does not apply to the physical system, but to measurement parameters, such as the ringing time between pulses and the TE time.

Одним из возможных способов определения значений коэффициентов А и В является их непосредственная калибровка при использовании экстрагированной из керна методом ВСЦ тяжелой нефти, отобранной с месторождения на котором будет производится определения вязкости методом ЯМР. Процесс калибровки включает в себя следующие этапы:One of the possible methods for determining the values of the coefficients A and B is their direct calibration when using heavy oil extracted from the core by the WCC method, taken from the field where viscosity will be determined by NMR. The calibration process includes the following steps:

• отбор керна с оценочных скважин месторождения;• coring from appraisal wells of the field;

• экстрагирование тяжелой нефти методом ВСЦ;• extraction of heavy oil by the WCC method;

• измерение скорости спин-спиновой релаксации;• measurement of spin-spin relaxation rate;

• прямое измерение коэффициентов динамической вязкости на вискозиметре при стандартных и естественных условиях залегания нефти;• direct measurement of dynamic viscosity coefficients on a viscometer under standard and natural conditions of occurrence of oil;

• обработка результатов ЯМР измерений при помощи метода, представленного выше;• processing the results of NMR measurements using the method presented above;

• минимизация ошибки определения вязкости при помощи уточнения коэффициентов А и В;• minimizing the error in determining viscosity by clarifying the coefficients A and B;

• использование полученных коэффициентов в дальнейших исследованиях на данном месторождении.• use of the obtained coefficients in further research at this field.

С учетом технических особенностей прибора «GeoSpec2» формула (3) примет следующий вид:Taking into account the technical features of the GeoSpec2 device, formula (3) will take the following form:

Figure 00000006
Figure 00000006

причем первое слагаемое вносит доминирующий вклад в величину значения коэффициента динамической вязкости при вязкости тяжелой нефти в стандартных условиях от 1000 до 10000 мПа⋅с, а второе слагаемое - свыше 10000 мПа⋅с (Фиг. 6).moreover, the first term makes the dominant contribution to the value of the dynamic viscosity coefficient for the viscosity of heavy oil under standard conditions from 1000 to 10,000 mPa · s, and the second term makes more than 10,000 mPa · s (Fig. 6).

В качестве демонстрации достоверности метода проведен статистический анализ полученных результатов (Фиг. 7).As a demonstration of the reliability of the method, a statistical analysis of the results was performed (Fig. 7).

Таким образом, разработанная процедура согласования величин коэффициентов динамической вязкости, полученных различными методами, позволяет достоверно определить значение вязкости тяжелой нефти на основе данных ЯМР.Thus, the developed procedure for matching the values of dynamic viscosity coefficients obtained by various methods allows one to reliably determine the value of the viscosity of heavy oil based on NMR data.

После установления коэффициентов А и В формулы (3) для исследуемого месторождения при стандартных условиях проводятся лабораторные измерения магнитно-релаксационных свойств (времен спин-спиновой релаксации Т2) образцов керна, отобранных в разрезе продуктивного интервала оценочных скважин с интервалом 0,5 м. Для проведения исследований методом ЯМР подбираются скважины-кандидаты, предпочтительно расположенные на проектной траектории добывающих скважин, с учетом их расположения обеспечивающее максимальный охват площади залежи, и не менее 1 скважины на 3 км2.After establishing the coefficients A and B of formula (3) for the studied field under standard conditions, laboratory measurements of the magnetic relaxation properties (spin-spin relaxation times T 2 ) of core samples taken in the context of the productive interval of appraisal wells with an interval of 0.5 m are carried out. NMR studies select candidate wells, preferably located on the design trajectory of production wells, taking into account their location, ensuring maximum coverage of the reservoir area, and not its 1 well per 3 km 2 .

На основании метода обработки исходных данных, описанной выше, получаем распределение вязкости нефти по разрезу скважины при стандартных условиях. На основе полученной эмпирической зависимости коэффициентов динамической вязкости тяжелой нефти при стандартных и термобарических условиях пласта проводим перевод значений вязкости, полученных на основе данных ЯМР, к значениям вязкости в термобарических условиях залегания нефти.Based on the initial data processing method described above, we obtain the distribution of oil viscosity over the well section under standard conditions. Based on the obtained empirical dependence of the dynamic viscosity coefficients of heavy oil under standard and thermobaric reservoir conditions, we convert the viscosity values obtained on the basis of NMR data to the viscosity values under thermobaric conditions of oil occurrence.

В другом исполнении изобретения измерения методом ЯМР проводятся в открытом стволе скважины с использованием спускаемых на кабеле скважинных каротажных устройств. На основании лабораторных исследований проводим настройку каротажных приборов и определяем коэффициенты А и B для исследуемого месторождения и используемого прибора ЯМР-каротажа.In another embodiment of the invention, NMR measurements are performed in an open wellbore using downhole logging devices lowered on the cable. Based on laboratory studies, we carry out the adjustment of logging tools and determine the coefficients A and B for the studied field and the NMR tool used.

Рекомендуется использовать каротажный прибор время ТЕ которого не превышает 1 мс, более высокое значение времени ТЕ может внести большие погрешности в измерение спин-спиновой релаксации тяжелой нефти вследствие невозможности наблюдения высокомолекулярных компонент, доля которых может превышать 30%. Показано, что используя предложенный метод интерпретации и обработки экспериментальных данных возможно компенсировать потерю полезного сигнала от быстро-релаксирующих компонент при его доле не более 30%. Наиболее достоверные данные получаются с использованием приборов ЯМР-каротажа с фокусированным магнитным полем с вертикальным разрешением не более 10 см. Обработка набора кривых релаксационного затухания не отличается от обработки в случае проведения измерения на лабораторной установке.It is recommended to use a logging tool whose TE time does not exceed 1 ms, a higher TE time can introduce large errors in the measurement of spin-spin relaxation of heavy oil due to the impossibility of observing high molecular weight components, the proportion of which can exceed 30%. It is shown that using the proposed method of interpretation and processing of experimental data, it is possible to compensate for the loss of a useful signal from rapidly relaxing components with a fraction of no more than 30%. The most reliable data are obtained using NMR tools with a focused magnetic field with a vertical resolution of not more than 10 cm. Processing a set of relaxation attenuation curves does not differ from processing in the case of measurements on a laboratory setup.

Для достижения технического результата необходимо произвести учет в геологической и гидродинамической модели неоднородности распределения вязкости по залежи.To achieve a technical result, it is necessary to take into account in the geological and hydrodynamic model the heterogeneity of the viscosity distribution over the reservoir.

Пример конкретного исполнения.An example of a specific implementation.

По исследуемым скважинам проводится полная обработка данных керна и ГИС. Для каждого пропластка характеризующегося как порода-коллектор получают “непрерывные” значения пористости и нефтенасыщенности. Дополнительно, по данным ЯМР-исследований (ЯМР-каротажа, лабораторные ЯМР-исследования) получают устойчивые зависимости вязкости от глубины. Создается геологическая 3D модель создается в пакете лицензированного программного обеспечения для геологического моделирования. Первым шагом по созданию 3D модели - это создание структурного каркаса модели. Кровлей структурного каркаса принимается кровля коллектора разработываемого горизонта. Нижней частью структурного каркаса взята подошва коллектора разрабатываемого горизонта. Сетка 3D модели равномерная с шагом по Х и Y 25 м. Шаг дискретизации по Z равный 0,2 м.The studied wells are fully processed core data and well logging. For each layer characterized as a reservoir rock, “continuous” values of porosity and oil saturation are obtained. Additionally, according to NMR studies (NMR logging, laboratory NMR studies), stable viscosity dependences on depth are obtained. A geological 3D model is created; it is created in a licensed software package for geological modeling. The first step in creating a 3D model is to create a structural framework for the model. The roof of the structural frame is the roof of the collector of the developed horizon. The bottom of the structural frame is the sole of the reservoir of the developed horizon. The grid of the 3D model is uniform with a step in X and Y of 25 m. The sampling step in Z is 0.2 m.

Для создания параметров 3D модели (пористость, нефтенасыщенность, вязкость), скважинные данные переносятся на 3D сетку. Принимаются основные направление и параметры анизотропии пласта. Устанавливают радиус интерполяции вдоль оси анизотропии и радиус интерполяции перпендикулярно оси анизотропии. Данные параметры анизотропии принимаются исходя из формы и структуры рассматриваемого поднятия. Согласно РД 153-39.0-047-00 разница между параметрами 3D модели и исходными принятыми данными не должна превышать 5%. Для расчета вязкости по кубу используется модуль c такими же параметрами анизотропии, как и для расчета нефтенасыщенности и пористости. По полученному кубу вязкости наглядно устанавливается зависимость вязкости от глубины.To create 3D model parameters (porosity, oil saturation, viscosity), well data is transferred to a 3D grid. The main direction and parameters of the formation anisotropy are accepted. Set the interpolation radius along the anisotropy axis and the interpolation radius perpendicular to the anisotropy axis. These anisotropy parameters are taken based on the shape and structure of the elevation under consideration. According to RD 153-39.0-047-00, the difference between the parameters of the 3D model and the initial received data should not exceed 5%. To calculate the viscosity by cube, a module with the same anisotropy parameters is used as for the calculation of oil saturation and porosity. According to the obtained cube of viscosity, the dependence of viscosity on depth is visually established.

С целью обоснования необходимости и актуальности получения информации о вязкости, использована построенная геологическая модель залежи сверхвязкой нефти, учитывающая неоднородность вязкости нефти по всем направлениям. На рисунке (Фиг. 8) представлены характерные особенности распределения вязкости нефти по пласту, а также профили пар скважин, расположенных в центре залежи и у периферии. Показано, что вязкость нефти зависит не только от абсолютной отметки измерения вязкости, но и может изменяться по простиранию пласта. В западной части залежи наблюдается более высокая вязкость нефти по сравнению с восточной стороной.In order to justify the necessity and relevance of obtaining information on viscosity, the constructed geological model of a super-viscous oil deposit is used, taking into account the heterogeneity of the viscosity of oil in all directions. The figure (Fig. 8) shows the characteristic features of the distribution of oil viscosity in the reservoir, as well as the profiles of pairs of wells located in the center of the reservoir and at the periphery. It is shown that the viscosity of oil depends not only on the absolute elevation of the viscosity measurement, but can also vary along the strike of the formation. In the western part of the reservoir, a higher viscosity of oil is observed compared with the eastern side.

Проводится гидродинамическое моделирование двух вариантов моделей: в первой вязкость задается единым значением по всему объему коллектора; во второй модели используется данные о неоднородности распределения вязкости. Далее без изменения положения и количества нагнетательных и добывающих скважин произведен расчет оптимального цикла закачки пара и годовой добычи нефти с исследуемого участка залежи. Hydrodynamic modeling of two versions of the models is carried out: in the first, the viscosity is set by a single value over the entire volume of the reservoir; the second model uses data on the heterogeneity of the distribution of viscosity. Then, without changing the position and number of injection and production wells, the optimal steam injection cycle and annual oil production from the studied area of the reservoir were calculated.

На графиках (Фиг. 9) представлен пример динамики параметров разработки залежи наблюдается существенное различие как в оптимальной программе закачки пара, так и в добыче нефти на протяжении 8 лет. Также произведен расчет накопленной добычи нефти, паронефтяного отношения и водонефтяного фактора по всему сроку разработки исследуемого участка залежи тяжелой нефти. Как видно из графика (фиг. 10), использование информации о распределении вязкости по коллектору позволит уточнить водонефтяной фактор и паронефтяное отношение на протяжении всего срока разработки, а также объясняет ускорение добычи нефти на 20% по сравнению с прогнозной моделью, использующей среднюю вязкость по участку залежи. В дальнейшем, учет информации о неоднородности распределения вязкости позволит оптимизировать обустройство месторождения, расставив меньшее число пар скважин на расстояниях, позволяющих вести отбор равномерно по всем скважинам объекта.The graphs (Fig. 9) show an example of the dynamics of reservoir development parameters, there is a significant difference both in the optimal steam injection program and in oil production over 8 years. The calculation of cumulative oil production, steam-oil ratio and water-oil factor for the entire period of development of the studied section of the heavy oil deposit was also made. As can be seen from the graph (Fig. 10), the use of information on the distribution of viscosity across the reservoir will allow us to clarify the water-oil factor and the oil-vapor ratio throughout the entire development period, and also explains the acceleration of oil production by 20% compared with the forecast model using the average viscosity over the site deposits. In the future, taking into account information on the heterogeneity of the distribution of viscosity will optimize the arrangement of the field by arranging a smaller number of pairs of wells at distances that make it possible to carry out the selection evenly across all the wells of the facility.

Claims (5)

1. Способ определения вязкости нефти, включающий получение представительных образцов тяжелой нефти методом высокоскоростного центрифугирования из нефтенасыщенного керна, отобранного с интересующей глубины, последующее измерение скорости спин-спиновой релаксации полученных представительных образцов тяжелой нефти методом импульсного ядерного магнитного резонанса, используя последовательность Карра-Парселла-Мэйбума-Гилла на лабораторном оборудовании, с последующей обработкой амплитудно-релаксационной характеристики, включающей получение спектра времен спин-спиновой релаксации с использованием метода регуляризации Тихонова, определение среднего геометрически взвешенного времени релаксации спектра в интервале 0.01–20 мс, использование полученного среднего геометрически взвешенного времени релаксации в соотношении для вычисления вязкости с заранее известными постоянными коэффициентами.1. A method for determining the viscosity of oil, including obtaining representative samples of heavy oil by high-speed centrifugation from an oil-saturated core taken from a depth of interest, subsequent measurement of the spin-spin relaxation rate of obtained representative samples of heavy oil by pulsed nuclear magnetic resonance using the Carr-Parcell-Maybum sequence -Gilla on laboratory equipment, followed by processing the amplitude-relaxation characteristics, including Acquiring spectra of spin-spin relaxation using Tikhonov regularization, the definition of weighted geometric mean spectrum of the relaxation time in the range of 0.01-20 ms, using the obtained weighted geometric mean relaxation time in the ratio to calculate the viscosity with known constant coefficients. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерение скорости спин-спиновой релаксации на лабораторном оборудовании проводится на естественно-нефтенасыщенном керне, отобранном с интересующей глубины.2. The method according to claim 1, characterized in that the measurement of the spin-spin relaxation rate on laboratory equipment is carried out on a naturally-saturated core selected from a depth of interest. 3. Способ по п. 1-2, отличающийся тем, что измерение скорости спин-спиновой релаксации проводится с использованием последовательности радиочастотных импульсов 180°-КПМГ и последующим построением двумерной карты Т12 с выделением массива данных спектра спин-спиновой релаксации.3. The method according to p. 1-2, characterized in that the spin-spin relaxation rate is measured using a sequence of 180-KPMG RF pulses and the subsequent construction of a two-dimensional map of T 1 -T 2 with the allocation of a data array of the spin-spin relaxation spectrum. 4. Способ определения вязкости нефти, включающий непрерывное измерение по продуктивному интервалу скважины скорости спин-спиновой релаксации прибором ядерного магнитного каротажа с последующей обработкой амплитудно-релаксационной характеристики, включающей получение спектра времен спин-спиновой релаксации с использованием метода регуляризации Тихонова, определение среднего геометрически взвешенного времени релаксации на интервале спектра 0.01–20 мс, использование полученного среднего геометрически взвешенного времени релаксации в соотношении для вычисления вязкости с заранее установленными корреляционными коэффициентами.4. A method for determining oil viscosity, which includes continuous measurement of the spin-spin relaxation rate from a well’s production interval using a nuclear magnetic logging tool, followed by processing of the amplitude-relaxation characteristics, including obtaining a spectrum of spin-spin relaxation times using the Tikhonov regularization method, determining the geometrically weighted average time relaxation in the spectral interval 0.01–20 ms, using the obtained average geometrically weighted relaxation time in a ratio for calculating viscosity with predetermined correlation coefficients. 5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что прибором ядерно-магнитного каротажа в области, окружающей подземную скважину, проводится измерение последовательности радиочастотных импульсов 180°-КПМГ с последующим построением двумерной карты T1-T2 на интересующих интервалах глубин с целью определения типа флюида и степени подвижности его компонент на основе установленных корреляционных зависимостей отношения Т1/Т2 от вязкости тяжелой нефти.5. The method according to p. 4, characterized in that the nuclear magnetic logging tool in the area surrounding the underground well, measures a sequence of radio frequency pulses of 180 ° KPMG, followed by the construction of a two-dimensional map T1-T2 at depth intervals of interest to determine the type of fluid and the degree of mobility of its components based on the established correlation dependences of the ratio T1 / T2 on the viscosity of heavy oil.
RU2018147262A 2018-12-28 2018-12-28 Method of determining viscosity of heavy oil by nuclear magnetic resonance in porous space of a collector and free volume RU2704671C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018147262A RU2704671C1 (en) 2018-12-28 2018-12-28 Method of determining viscosity of heavy oil by nuclear magnetic resonance in porous space of a collector and free volume

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018147262A RU2704671C1 (en) 2018-12-28 2018-12-28 Method of determining viscosity of heavy oil by nuclear magnetic resonance in porous space of a collector and free volume

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2704671C1 true RU2704671C1 (en) 2019-10-30

Family

ID=68500638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018147262A RU2704671C1 (en) 2018-12-28 2018-12-28 Method of determining viscosity of heavy oil by nuclear magnetic resonance in porous space of a collector and free volume

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2704671C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1339440A1 (en) * 1986-04-25 1987-09-23 Научно-Производственное Объединение По Химизации Технологических Процессов В Нефтяной Промышленности "Союзнефтепромхим" Method of determining viscosity
US20030128032A1 (en) * 2001-12-18 2003-07-10 Heaton Nicholas J. Method for determining molecular properties of hydrocarbon mixtures from NMR data
RU2229594C2 (en) * 1998-11-19 2004-05-27 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Layers evaluation with use of armored means measurements performed according to magnetic resonance method
RU2352774C2 (en) * 2007-04-03 2009-04-20 Яков Львович Белорай Method and device for magnetic indicated tracing of oil deposits
RU2377609C2 (en) * 2004-06-04 2009-12-27 Шлюмбергер Текнолоджи Бв Method and device for using nuclear-magnetic resonance measurements with pulsed field gradients to determine characteristics of fluids in well logging device for taking fluid samples

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1339440A1 (en) * 1986-04-25 1987-09-23 Научно-Производственное Объединение По Химизации Технологических Процессов В Нефтяной Промышленности "Союзнефтепромхим" Method of determining viscosity
RU2229594C2 (en) * 1998-11-19 2004-05-27 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Layers evaluation with use of armored means measurements performed according to magnetic resonance method
US20030128032A1 (en) * 2001-12-18 2003-07-10 Heaton Nicholas J. Method for determining molecular properties of hydrocarbon mixtures from NMR data
RU2377609C2 (en) * 2004-06-04 2009-12-27 Шлюмбергер Текнолоджи Бв Method and device for using nuclear-magnetic resonance measurements with pulsed field gradients to determine characteristics of fluids in well logging device for taking fluid samples
RU2352774C2 (en) * 2007-04-03 2009-04-20 Яков Львович Белорай Method and device for magnetic indicated tracing of oil deposits

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1693896B (en) Method for determining properties of formation fluids
US8515721B2 (en) Method for integrated inversion determination of rock and fluid properties of earth formations
AU731337B2 (en) A method for determining a characteristic of a gas-bearing formation traversed by a borehole
US10697295B2 (en) Method and system for enhancing hydrocarbon operations
US8278922B2 (en) Continuous wettability logging based on NMR measurements
US10900915B2 (en) NMR sequential fluid characterization
NO315065B1 (en) Nuclear Borehole Magnetic Resonance Logger and Logging Method to Determine a Volume of Hydrocarbons Independent of Coefficient of Diffusion
NO347998B1 (en) Method and apparatus for estimating a property of subsurface material
US20160047935A1 (en) Systems and methods for estimation of hydrocarbon volumes in unconventional formations
Tandon et al. Wettability quantification in mixed-wet rocks using a new NMR-based method
Chen et al. High-spatial-resolution nuclear-magnetic-resonance method for investigation of fluid distribution in whole cores
RU2704671C1 (en) Method of determining viscosity of heavy oil by nuclear magnetic resonance in porous space of a collector and free volume
Alpak et al. A multiplicative regularized Gauss-Newton algorithm and its application to the joint inversion of induction logging and near-borehole pressure measurements
Kuznetcov et al. Dynamic monitoring of saturation profiles during two phase immiscible displacements in confined sand packs using time-domain analysis of the frequency domain electromagnetic sweeps
CN111058828B (en) Rapid measurement system and method of fluid T1 relaxation spectrum based on surface nuclear magnetic resonance technology
WO2018000044A1 (en) Downhole diffusion coefficient measurement
Ahmed et al. Practical downhole dielectric and diffusion-based NMR workflow for viscosity measurement in a viscous shaly sand reservoir using laboratory calibration: a case study from Kuwait
CN114428049B (en) Method for calculating asphalt content of ancient carbonate reservoir
Datir et al. Realization of reservoir of fluid geodynamics with the integration of petrophysics and downhole fluid analysis
Kaczmarczyk et al. Methodological aspects of hydrocarbon shale resources assessment using different variants of volumetric methods
Tyurina Application of a Modular Dynamic Formation Tester on a Wire Line to Refine the Filtration Characteristics of the Production Formations of the Magovsky Oil and Gas Condensate Field
Xie et al. The Latest Developments of Laboratory NMR Techniques in Unconventional Shale Characterization
Hariyadia et al. AN INTEGRATED APPROACH OF PERMEABILITY DETERMINATION USING HYDRAULIC FLOW UNIT AND ARTIFICIAL NEURAL NETWORK METHODS IN THE KMJ FIELD
Sheriffdeen " Evaluation of Reservoir Characteristics in South-Eastern Bangladesh Using Type Curve Analysis: A Case Study
Phillips et al. Borehole Nuclear Magnetic Resonance Estimation of Specific Yield in a Fractured Granite Aquifer