RU2771453C1 - Method for studying the liquid permeability of core samples - Google Patents
Method for studying the liquid permeability of core samples Download PDFInfo
- Publication number
- RU2771453C1 RU2771453C1 RU2021121409A RU2021121409A RU2771453C1 RU 2771453 C1 RU2771453 C1 RU 2771453C1 RU 2021121409 A RU2021121409 A RU 2021121409A RU 2021121409 A RU2021121409 A RU 2021121409A RU 2771453 C1 RU2771453 C1 RU 2771453C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- permeability
- sample
- deformation
- term
- core
- Prior art date
Links
- 230000035699 permeability Effects 0.000 title claims abstract description 94
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title abstract description 11
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 53
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000011161 development Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000007774 longterm Effects 0.000 claims abstract description 17
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 15
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 claims description 7
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract description 12
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 20
- 208000013201 Stress fracture Diseases 0.000 description 3
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 3
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 208000010392 Bone Fractures Diseases 0.000 description 1
- 206010017076 Fracture Diseases 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 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
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)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли и может быть использовано при проектировании разработки нефтяных месторождений.The invention relates to the oil and gas industry and can be used in the design of the development of oil fields.
Известен способ исследования пористости и проницаемости образцов керна (патент РФ № 2625536, опубл. 14.07.2017), включающий фильтрацию через образцы керна флюида при одновременном воздействии на них эффективных напряжений различной величины до стабилизации проницаемости образцов керна минимум на трех режимах воздействия.There is a known method for studying the porosity and permeability of core samples (RF patent No. 2625536, publ. 07/14/2017), which includes fluid filtration through core samples while exposing them to effective stresses of various magnitudes until the permeability of core samples is stabilized in at least three modes of exposure.
Недостатком способа является то, что не учитывается изменение проницаемости при деформировании образцов вследствие возникновения и развития в них трещин.The disadvantage of this method is that it does not take into account the change in permeability during deformation of the samples due to the occurrence and development of cracks in them.
Известен способ исследования проницаемости образцов керна с трещинами (патент РФ № 2620872, опубл. 30.05.2017), включающий совместное воздействие фильтрации воды и эффективных напряжений на образцы керна с единичной трещиной, проведение исследования образцов керна при циклическом увеличении и уменьшении эффективных напряжений и определение величины изменения проницаемости трещин за счет упругих деформаций образца керна.There is a known method for studying the permeability of core samples with cracks (RF patent No. 2620872, publ. 05/30/2017), including the combined effect of water filtration and effective stresses on core samples with a single crack, conducting a study of core samples with a cyclic increase and decrease in effective stresses and determining the value changes in fracture permeability due to elastic deformations of the core sample.
Недостатком способа является его низкая точность, обусловленная тем, что не определяется ориентированность искусственных трещин.The disadvantage of this method is its low accuracy, due to the fact that the orientation of artificial cracks is not determined.
Известен способ исследования влияния напряженно-деформированного состояния горных пород на фильтрационные характеристики (Ковхуто А. М. и др. Влияние напряженно-деформированного состояния горных пород на фильтрационные характеристики и дебиты скважин (на примере залежей Речицко-Вишанской зоны поднятий Припятского прогиба) // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. - 2015. - № 3. - С. 56-62.), включающий исследование влияния изменения давления обжима на проницаемость образцов горной породы.A known method for studying the influence of the stress-strain state of rocks on filtration characteristics (Kovkhuto A. M. et al. The influence of the stress-strain state of rocks on filtration characteristics and well flow rates (on the example of deposits of the Rechitsko-Vishansky zone of uplifts of the Pripyat trough) // Geology , Geophysics and Development of Oil and Gas Fields. - 2015. - No. 3. - P. 56-62.), which includes a study of the effect of changes in pressure reduction on the permeability of rock samples.
Недостатком способа является его низкая точность, обусловленная тем, что изменение проницаемости получают за счет изменения давления обжима, а не порового давления.The disadvantage of this method is its low accuracy, due to the fact that the change in permeability is obtained by changing the compression pressure, and not the pore pressure.
Известен способ исследования проницаемости по жидкости горных пород при их деформировании (Земисев В.Н., Карташов Ю.М., Ильинов М.Д., Карманский А.Т., Козлов В.А. Исследование проницаемости горных пород при их деформации. Горная геомеханика и маркшейдерское дело: Сборник научных трудов. - СПб.: ВНИМИ, 1999. - М-во топлива и энергетики РФ, РАН, - с. 65-69), включающий совместное воздействие на образец фильтрации жидкости и изгибающих нагрузок; проведение исследования образца на стадиях деформирования до и за пределом прочности при изменении (увеличении) давления фильтрации и осевом сжатии нагрузочным элементом (сферическим индентором или плоским пуансоном); определение зависимости изменения показателя проницаемости (коэффициента фильтрации) от деформации образца.There is a known method for studying the permeability of rocks in liquid during their deformation (Zemisev V.N., Kartashov Yu.M., Ilyinov M.D., Karmansky A.T., Kozlov V.A. Study of the permeability of rocks during their deformation. Mining geomechanics and mine surveying: Collection of scientific papers, St. Petersburg: VNIMI, 1999. - Ministry of Fuel and Energy of the Russian Federation, Russian Academy of Sciences, - pp. 65-69), including the combined effect on the sample of fluid filtration and bending loads; conducting a study of the sample at the stages of deformation before and beyond the limit of strength with a change (increase) in the filtration pressure and axial compression by a load element (spherical indenter or flat punch); determination of the dependence of the change in the permeability index (filtration coefficient) on the deformation of the sample.
Недостатком способа является низкая точность, обусловленная сложностью измерения деформаций тонких плоских образцов при контактных испытаниях. Возможности способа ограничены определением проницаемости породы-коллектора при совместном действии растягивающих и сжимающих напряжений в условиях «чистого сдвига».The disadvantage of this method is the low accuracy due to the difficulty of measuring the deformations of thin flat samples during contact tests. The capabilities of the method are limited by determining the permeability of the reservoir rock under the combined action of tensile and compressive stresses under "pure shear" conditions.
Известен способ исследования проницаемости составных образцов керна с трещинами (статья: Yu J. et al., Triaxial test research on mechanical properties and permeability of sandstone with a single joint filled with gypsum //KSCE Journal of Civil Engineering. - 2016. - Т. 20. - № 6. - С. 2243-2252), принятый за прототип, заключающийся в том, что на образцы керна, одетые в термоусадочную оболочку, с одиночными искусственными трещинами оказывают совместное воздействие фильтрации жидкости и эффективных напряжений; проводят исследование проницаемости образцов осевым сжатием на стадиях деформирования до и за пределом прочности при постоянных значениях бокового давления.There is a known method for studying the permeability of composite core samples with cracks (article: Yu J. et al., Triaxial test research on mechanical properties and permeability of sandstone with a single joint filled with gypsum //KSCE Journal of Civil Engineering. - 2016. - T. 20. - No. 6. - S. 2243-2252), taken as a prototype, which consists in the fact that core samples dressed in a heat-shrinkable shell with single artificial cracks are subjected to the combined effect of fluid filtration and effective stresses; conduct a study of the permeability of samples by axial compression at the stages of deformation before and beyond the ultimate strength at constant values of lateral pressure.
Недостатком способа является невысокая точность определения проницаемости породы-коллектора с трещинами на составных образцах, обусловленная неоднородностью вещественного состава и структуры, вносимыми искусственным заполнителем трещин. Другим недостатком способа является его сложность, обусловленные изготовлением и испытанием серии сборных образцов с искусственными трещинами, ориентированными под разными углами наклона.The disadvantage of this method is the low accuracy of determining the permeability of the reservoir rock with cracks on composite samples, due to the heterogeneity of the material composition and structure introduced by the artificial crack filler. Another disadvantage of the method is its complexity, due to the manufacture and testing of a series of prefabricated samples with artificial cracks oriented at different angles of inclination.
Техническим результатом является повышение точности определения абсолютной проницаемости породы-коллектора с трещинами в образце керна.The technical result is to increase the accuracy of determining the absolute permeability of the reservoir rock with cracks in the core sample.
Способ поясняется следующими фигурами:The method is illustrated by the following figures:
фиг. 1 - графики зависимости максимального эффективного напряжения (σ1- Рпор) от относительной осевой деформации ε1 образца и абсолютной проницаемости K от относительной осевой деформации ε1;fig. 1 - plots of the maximum effective stress (σ 1 - Rthr ) on the relative axial strain ε 1 of the sample and the absolute permeability K on the relative axial strain ε 1 ;
фиг. 2 - графики зависимости абсолютной проницаемости K от величины порового давления (Рпор) в образце при начальных пластовых условиях, в предельных напряженных состояниях, соответствующих длительной, кратковременной и остаточной прочности;fig. 2 - graphs of dependence of absolute permeability K on the value of pore pressure (P pore ) in the sample at initial reservoir conditions, in limit stress states corresponding to long-term, short-term and residual strength;
фиг. 3 - графики зависимости максимального эффективного напряжения (σ1- Рпор) от относительной осевой деформации ε1 образца и абсолютной проницаемости K от относительной осевой деформации ε1;fig. 3 - plots of the maximum effective stress (σ 1 - Rthr ) on the relative axial strain ε 1 of the sample and absolute permeability K on the relative axial strain ε 1 ;
фиг. 4 - графики зависимости абсолютной проницаемости K от величины порового давления Рпор в образце при начальных пластовых условиях, в предельных напряженных состояниях, соответствующих длительной, кратковременной и остаточной прочности;fig. 4 - graphs of dependence of absolute permeability K on the value of pore pressure Р pores in the sample at initial reservoir conditions, in limit stress states corresponding to long-term, short-term and residual strength;
фиг. 5 - графики зависимости максимального эффективного напряжения (σ1- Рпор) от относительной осевой деформации ε1 образца и абсолютной проницаемости K от относительной осевой деформации ε1;fig. 5 - plots of the maximum effective stress (σ 1 - Rthr ) on the relative axial strain ε 1 of the sample and the absolute permeability K on the relative axial strain ε 1 ;
фиг. 6 - графики зависимости абсолютной проницаемости K от величины порового давления (Рпор) в образце при начальных пластовых условиях, в предельных напряженных состояниях, соответствующих длительной, кратковременной и остаточной прочности.fig. 6 - plots of dependence of absolute permeability K on the value of pore pressure (Р pore ) in the sample at initial reservoir conditions, in limit stress states corresponding to long-term, short-term and residual strength.
Способ осуществляется следующим образом. На первом этапе отбирают минимум два образца керна из продуктивного горизонта, одинаковых по происхождению. Образцы керна, экстрагируют, например в оборудовании SOX-5000 и высушивают, например в оборудовании Binder FED 115, для удаления любых жидкостей и примесей, находящихся в поровом пространстве. Один из подготовленных образцов испытывают на прессовом оборудовании, предназначенном для одноосного сжатия, например MTS Insight, для получения зависимости относительной продольной деформации от величины осевой нагрузки. Далее, используя ПО, например Microsoft Excel, строят экспериментальную кривую деформирования, которая необходима для определения диапазона значений длительной, кратковременной и остаточной прочности образца, по полученным показаниям датчиков продольной деформации и динамометра. The method is carried out as follows. At the first stage, at least two core samples are taken from the productive horizon, which are identical in origin. Core samples are extracted, for example in a SOX-5000 equipment, and dried, for example in a Binder FED 115 equipment, to remove any liquids and impurities present in the pore space. One of the prepared specimens is tested on a uniaxial compression press, such as MTS Insight, to obtain the dependence of the relative longitudinal deformation on the magnitude of the axial load. Further, using software, such as Microsoft Excel, an experimental strain curve is built, which is necessary to determine the range of values of the long-term, short-term and residual strength of the sample, according to the readings of the longitudinal strain gauges and the dynamometer.
Второй образец, насыщенный жидкостью, испытывают при совместном воздействии фильтрации жидкости и эффективных напряжений для проведения исследования проницаемости образца при осевом сжатии на стадиях деформирования до и за пределом прочности при постоянных значениях бокового давления, в установке камере трехосного сжатия, например GCTS RTR 1500, позволяющей определять изменение проницаемости по жидкости. Перед испытанием образец одевают в термоусадочную оболочку для предотвращения проникновения рабочей жидкости технического масла, применяемой для создания гидростатического бокового давления. Затем образец помещают в установку и приводят его к реальным условиям залегания. Для этого в камере трехосного сжатия создают заданное гидростатическое давление, величину которого выбирают из диапазона значений, соответствующих горизонтальному напряжению в реальном массиве, и начальное поровое давление, соответствующее исходному пластовому давлению. Значения осевой нагрузки, гидростатического и порового давления задаются и контролируются через ПО.The second sample, saturated with liquid, is tested under the combined effect of liquid filtration and effective stresses to study the permeability of the sample under axial compression at the stages of deformation before and beyond the ultimate strength at constant values of lateral pressure, in a triaxial chamber, for example, GCTS RTR 1500, which allows to determine change in fluid permeability. Prior to testing, the specimen is wrapped in a heat-shrinkable sheath to prevent penetration of the working fluid of the technical oil used to create hydrostatic lateral pressure. Then the sample is placed in the installation and brought to the actual conditions of occurrence. To do this, a predetermined hydrostatic pressure is created in the triaxial compression chamber, the value of which is selected from the range of values corresponding to the horizontal stress in the real massif, and the initial pore pressure corresponding to the initial reservoir pressure. Axial load, hydrostatic and pore pressure values are set and controlled via software.
Далее на стадии, соответствующей начальным пластовым условиям, проводят фильтрационные испытания образца при постоянном значении осевой деформации до предела прочности, при постоянных значениях бокового давления и ступенчатом уменьшении и увеличение порового давления в диапазоне, соответствующем условиям разработки пласта. Фильтрация жидкости на каждой ступени продолжается до стабилизации проницаемости. Исследуют изменение проницаемости по жидкости от эффективных напряжений в различных механических состояниях за счет постепенного развития в образце систем микротрещин.Further, at the stage corresponding to the initial reservoir conditions, filtration tests of the sample are carried out at a constant value of axial deformation to the ultimate strength, at constant values of lateral pressure and a stepwise decrease and increase in pore pressure in the range corresponding to the reservoir development conditions. Fluid filtration at each stage continues until the permeability stabilizes. The change in liquid permeability from effective stresses in various mechanical states due to the gradual development of systems of microcracks in the sample is investigated.
Далее, увеличив осевую деформацию, на стадии упругого деформирования проводят фильтрационные испытания образца при постоянном значении осевой деформации до предела длительной прочности при постоянных значениях бокового давления и ступенчатом уменьшении и увеличение порового давления в диапазоне, соответствующем условиям разработки пласта. Фильтрация жидкости на каждой ступени продолжается до стабилизации проницаемости. Исследуют изменение проницаемости по жидкости от эффективных напряжений в различных механических состояниях за счет постепенного развития в образце систем микротрещин.Further, by increasing the axial deformation, at the stage of elastic deformation, filtration tests of the sample are carried out at a constant value of axial deformation up to the long-term strength limit at constant values of lateral pressure and a stepwise decrease and increase in pore pressure in the range corresponding to the reservoir development conditions. Fluid filtration at each stage continues until the permeability stabilizes. The change in liquid permeability from effective stresses in various mechanical states due to the gradual development of systems of microcracks in the sample is investigated.
Далее, увеличив осевую деформацию, на стадии неупругого деформирования проводят фильтрационные испытания образца при постоянном значении осевой деформации до предела кратковременной прочности при постоянных значениях бокового давления и ступенчатом уменьшении и увеличение порового давления в диапазоне, соответствующем условиям разработки пласта. Фильтрация жидкости на каждой ступени продолжается до стабилизации проницаемости. Исследуют изменение проницаемости по жидкости от эффективных напряжений в различных механических состояниях за счет постепенного развития в образце систем макротрещин.Further, by increasing the axial deformation, at the stage of inelastic deformation, filtration tests of the sample are carried out at a constant value of axial deformation up to the short-term strength limit at constant values of lateral pressure and a stepwise decrease and increase in pore pressure in the range corresponding to the reservoir development conditions. Fluid filtration at each stage continues until the permeability stabilizes. The change in liquid permeability from effective stresses in various mechanical states due to the gradual development of macrocrack systems in the sample is investigated.
Далее, увеличив осевую деформацию и разрушив образец, на стадии запредельного деформирования проводят фильтрационные испытания образца при постоянном значении осевой деформации после предела кратковременной прочности при постоянных значениях бокового давления и ступенчатом уменьшении и увеличение порового давления в диапазоне, соответствующем условиям разработки пласта. Фильтрация жидкости на каждой ступени продолжается до стабилизации проницаемости. Исследуют изменение проницаемости по жидкости от эффективных напряжений в различных механических состояниях за счет сквозных трещин.Further, by increasing the axial deformation and destroying the sample, at the stage of ultimate deformation, filtration tests of the sample are carried out at a constant value of axial deformation after the short-term strength limit at constant values of lateral pressure and a stepwise decrease and increase in pore pressure in the range corresponding to the reservoir development conditions. Fluid filtration at each stage continues until the permeability stabilizes. Investigate the change in fluid permeability from effective stresses in various mechanical states due to through cracks.
Затем, по показаниям перемещения поршня порового давления, высчитывают, используя ПО, например Microsoft Excel, количество жидкости профильтрованное через образец и поставив это значение в формулу Дарси для прямолинейно-параллельного потока, определяют абсолютную проницаемость в начальных пластовых условиях, в напряженных состояниях длительной, кратковременной и остаточной прочности, и изменение проницаемости образца за счет микротрещин, макротрещин и сквозных трещин по формулам:Then, according to the indications of the displacement of the pore pressure piston, using software, for example, Microsoft Excel, the amount of fluid filtered through the sample is calculated and putting this value into the Darcy formula for a rectilinear-parallel flow, the absolute permeability is determined in the initial reservoir conditions, in stressed states of long, short-term and residual strength, and change in the permeability of the sample due to microcracks, macrocracks and through cracks according to the formulas:
, ,
где K0 - эффективная проницаемость образца керна, соответствующая начальным пластовым условиям;where K 0 - effective permeability of the core sample corresponding to the initial reservoir conditions;
KL - эффективная проницаемость образца керна, соответствующая напряженному состоянию длительной прочности (полученная на стадии упругого деформирования);K L - effective permeability of the core sample corresponding to the stress state of long-term strength (obtained at the stage of elastic deformation);
KF - эффективная проницаемость образца керна, соответствующая напряженному состоянию кратковременной прочности (полученная на стадии неупругого деформирования);K F - effective permeability of the core sample, corresponding to the stress state of short-term strength (obtained at the stage of inelastic deformation);
KR - эффективная проницаемость образца керна, соответствующая остаточной прочности (полученная на стадии запредельного деформирования);K R - effective permeability of the core sample, corresponding to the residual strength (obtained at the stage of beyond limiting deformation);
ΔKL - изменение проницаемости образца за счет микротрещин;ΔK L - change in the permeability of the sample due to microcracks;
ΔKF - изменение проницаемости образца за счет макротрещин;ΔK F - change in the permeability of the sample due to macrocracks;
ΔKR - изменение проницаемости образца за счет сквозных трещин;ΔK R - change in the permeability of the sample due to through cracks;
Полученные значения абсолютной проницаемости образца керна, определенные при начальных пластовых условиях и в предельных напряженных состояниях, соответствующих длительной, кратковременной и остаточной прочности, допустимо рассматривать как оценочные показатели проницаемости породы-коллектора, ненарушенного, ослабленного системами микротрещин, макротрещин или сквозных трещин, соответственно. Которые используются для корректировки основных параметров разработки месторождения, например накопленная добыча нефти при его проектировании. The obtained values of the absolute permeability of the core sample, determined under the initial reservoir conditions and in the ultimate stress states corresponding to long-term, short-term and residual strength, can be considered as estimated indicators of the permeability of the reservoir rock, undisturbed, weakened by systems of microcracks, macrocracks or through cracks, respectively. Which are used to adjust the main parameters of the field development, for example, the cumulative oil production during its design.
Способ поясняется следующим примером. Для проведения экспериментальных исследований были отобраны и подготовлены 4 терригенных образца горной породы. Для данной группы образцов был определен предел прочности на одноосное сжатие σсж=27,4 МПа.The method is illustrated by the following example. For experimental studies, 4 terrigenous rock samples were selected and prepared. For this group of samples, the uniaxial compressive strength was determined σ com =27.4 MPa.
По результатам испытаний построены графики зависимости максимального эффективного напряжения (σ1- Рпор), где σ1- Рпор - максимальное эффективное напряжение, равное разности между максимальным главным нормальным напряжением σ1 и поровым давлением Рпор от относительной осевой деформации ε1 образца и абсолютной проницаемости K от относительной осевой деформации ε1 (фиг. 1), и графики зависимости абсолютной проницаемости K от величины порового давления Рпор в начальных пластовых условиях, в предельных напряженных состояниях, соответствующих длительной, кратковременной и остаточной прочности (фиг. 2).Based on the test results, plots of the dependence of the maximum effective stress (σ 1 - P pore ), where σ 1 - P pore - the maximum effective stress, equal to the difference between the maximum main normal stress σ 1 and pore pressure P pore from the relative axial deformation ε 1 of the sample and absolute permeability K versus relative axial strain ε 1 (Fig. 1), and plots of absolute permeability K versus pore pressure P pores in initial reservoir conditions, in ultimate stress states corresponding to long-term, short-term and residual strength (Fig. 2).
Результаты испытаний на Образце № 1 представлены в Таблицах 1 и 2.The test results on Sample No. 1 are presented in Tables 1 and 2.
Таблица 1. Значения абсолютной проницаемости песчаника в трех точках (при максимальном значении порового давления (в начале испытания), минимальном значении порового давления, при максимальном значении порового давления (в конце испытания))Table 1. Sandstone absolute permeability values at three points (at maximum pore pressure (at the beginning of the test), at the minimum pore pressure, at the maximum pore pressure (at the end of the test))
Таблица 2. Изменение абсолютной проницаемости за счет микротрещин, макротрещин и сквозных трещинTable 2. Change in absolute permeability due to microfractures, macrofractures and through cracks
Установлено, что при уменьшении/увеличении порового давления в образце на стадии упругого деформирования вызывает развитие системы микротрещин и, соответственно, способствует снижению абсолютной проницаемости относительно абсолютной проницаемости при начальных пластовых условиях на 0,191/0,236⋅10-3мкм2. Аналогично уменьшение/увеличение порового давления на стадии неупругого деформирования при напряжениях, превышающих предел длительной прочности, способствует постепенному срастанию отрывных и сдвиговых микротрещин и, соответственно, способствует снижению абсолютной проницаемости относительно абсолютной проницаемости при начальных пластовых условиях на 0,342/0,371⋅10-3мкм2. На запредельной стадии деформирования уменьшение порового давления способствуют развитию сквозных трещин и, соответственно, способствует снижению абсолютной проницаемости относительно абсолютной проницаемости при начальных пластовых условиях на 0,445/0,472⋅10-3мкм2.It has been established that with a decrease/increase in the pore pressure in the sample at the stage of elastic deformation, it causes the development of a system of microcracks and, accordingly, contributes to a decrease in absolute permeability relative to absolute permeability at initial reservoir conditions by 0.191/0.236⋅10 -3 µm 2 . Similarly, a decrease / increase in pore pressure at the stage of inelastic deformation at stresses exceeding the limit of long-term strength contributes to the gradual coalescence of shear and shear microcracks and, accordingly, contributes to a decrease in absolute permeability relative to absolute permeability at initial reservoir conditions by 0.342/0.371⋅10 -3 μm 2 . At the limiting stage of deformation, a decrease in pore pressure contributes to the development of through cracks and, accordingly, contributes to a decrease in absolute permeability relative to absolute permeability at initial reservoir conditions by 0.445/0.472⋅10 -3 µm 2 .
По результатам испытаний построены графики зависимости максимального эффективного напряжения (σ1- Рпор) от относительной осевой деформации ε1 образца и абсолютной проницаемости K от относительной осевой деформации ε1 (фиг. 3), и графики зависимости абсолютной проницаемости K от величины порового давления (Рпор) в начальных пластовых условиях, в предельных напряженных состояниях, соответствующих длительной, кратковременной и остаточной прочности (фиг. 4).Based on the test results, graphs of the dependence of the maximum effective stress (σ 1 - Р pore ) on the relative axial strain ε 1 of the sample and absolute permeability K on the relative axial strain ε 1 (Fig. 3), and plots of the dependence of absolute permeability K on the value of pore pressure ( Р pore ) in the initial reservoir conditions, in the ultimate stress states corresponding to long-term, short-term and residual strength (Fig. 4).
Результаты испытаний на Образце № 2 представлены в Таблицах 3 и 4.The test results for Sample No. 2 are presented in Tables 3 and 4.
Таблица 3. Значения абсолютной проницаемости песчаника (при максимальном значении порового давления (в начале испытания), минимальном значении порового давления, при максимальном значении порового давления (в конце испытания))Table 3. Sandstone absolute permeability values (at maximum pore pressure (at start of test), minimum pore pressure, at maximum pore pressure (at end of test))
Таблица 4. Изменение абсолютной проницаемости за счет микротрещин, макротрещин и сквозных трещинTable 4. Change in absolute permeability due to microfractures, macrofractures and through cracks
Установлено, что при уменьшении/увеличении порового давления в образце на стадии упругого деформирования вызывает развитие системы микротрещин и, соответственно, способствует снижению абсолютной проницаемости относительно абсолютной проницаемости при начальных пластовых условиях на 0,214/0,171⋅10-3мкм2. Аналогично уменьшение/увеличение порового давления на стадии неупругого деформирования при напряжениях, превышающих предел длительной прочности, способствует постепенному срастанию отрывных и сдвиговых микротрещин и, соответственно, способствует снижению абсолютной проницаемости относительно абсолютной проницаемости при начальных пластовых условиях на 0,285/0,297⋅10-3мкм2. На запредельной стадии деформирования уменьшение порового давления способствуют развитию сквозных трещин и, соответственно, способствует снижению абсолютной проницаемости относительно абсолютной проницаемости при начальных пластовых условиях на 0,423/0,438⋅10-3мкм2.It has been established that with a decrease/increase in the pore pressure in the sample at the stage of elastic deformation, it causes the development of a system of microcracks and, accordingly, contributes to a decrease in absolute permeability relative to absolute permeability at initial reservoir conditions by 0.214/0.171⋅10 -3 µm 2 . Similarly, a decrease/increase in pore pressure at the stage of inelastic deformation at stresses exceeding the limit of long-term strength contributes to the gradual coalescence of shear and shear microcracks and, accordingly, contributes to a decrease in absolute permeability relative to absolute permeability at initial reservoir conditions by 0.285/0.297⋅10 -3 μm 2 . At the transcendental stage of deformation, a decrease in pore pressure promotes the development of through cracks and, accordingly, contributes to a decrease in absolute permeability relative to absolute permeability at initial reservoir conditions by 0.423/0.438⋅10 -3 µm 2 .
По результатам испытаний строят графики зависимости максимального эффективного напряжения (σ1- Рпор) от относительной осевой деформации ε1 образца и абсолютной проницаемости K от относительной осевой деформации ε1 (фиг.5), и графики зависимости абсолютной проницаемости K от величины порового давления (Рпор) в начальных пластовых условиях, в предельных напряженных состояниях, соответствующих длительной, кратковременной и остаточной прочности (фиг. 6).Based on the test results, plots of the maximum effective stress (σ 1 - P pore ) on the relative axial strain ε 1 of the sample and absolute permeability K on the relative axial strain ε 1 (Fig. 5) are plotted, and plots of the dependence of the absolute permeability K on the pore pressure value ( P pore ) in the initial reservoir conditions, in the ultimate stress states corresponding to long-term, short-term and residual strength (Fig. 6).
Результаты испытаний на Образце № 3 представлены в Таблицах 5 и 6.The test results for Sample No. 3 are presented in Tables 5 and 6.
Таблица 5. Значения абсолютной проницаемости песчаника (при максимальном значении порового давления (в начале испытания), минимальном значении порового давления, при максимальном значении порового давления (в конце испытания))Table 5—Absolute permeability values of sandstone (at maximum pore pressure (at start of test), minimum pore pressure, at maximum pore pressure (at end of test))
Таблица 6. Изменение абсолютной проницаемости за счет микротрещин, макротрещин и сквозных трещинTable 6—Change in absolute permeability due to microfractures, macrofractures and through cracks
Установлено, что при уменьшении/увеличении порового давления в образце на стадии упругого деформирования вызывает развитие системы микротрещин и, соответственно, способствует снижению абсолютной проницаемости относительно абсолютной проницаемости при начальных пластовых условиях на 0,192/0,150⋅10-3мкм2. Аналогично уменьшение/увеличение порового давления на стадии неупругого деформирования при напряжениях, превышающих предел длительной прочности, способствует постепенному срастанию отрывных и сдвиговых микротрещин и, соответственно, способствует снижению абсолютной проницаемости относительно абсолютной проницаемости при начальных пластовых условиях на 0,287/0,351⋅10-3мкм2. На запредельной стадии деформирования уменьшение порового давления способствуют развитию сквозных трещин и, соответственно, способствует снижению абсолютной проницаемости относительно абсолютной проницаемости при начальных пластовых условиях на 0,498/0,521⋅10-3мкм2.It has been established that with a decrease/increase in the pore pressure in the sample at the stage of elastic deformation, it causes the development of a system of microcracks and, accordingly, contributes to a decrease in absolute permeability relative to absolute permeability at initial reservoir conditions by 0.192/0.150⋅10 -3 µm 2 . Similarly, a decrease/increase in pore pressure at the stage of inelastic deformation at stresses exceeding the limit of long-term strength contributes to the gradual coalescence of shear and shear microcracks and, accordingly, contributes to a decrease in absolute permeability relative to absolute permeability at initial reservoir conditions by 0.287/0.351⋅10 -3 μm 2 . At the limiting stage of deformation, a decrease in pore pressure contributes to the development of through cracks and, accordingly, contributes to a decrease in absolute permeability relative to absolute permeability at initial reservoir conditions by 0.498/0.521⋅10 -3 µm 2 .
Предлагаемый способ исследования проницаемости по жидкости образцов керна позволяет определить значение абсолютной проницаемости горной породы в начальных пластовых условиях, в напряженных состояниях длительной, кратковременной и остаточной прочности. Определить изменение абсолютной проницаемости образца за счет микротрещин, макротрещин и сквозных трещин.The proposed method for studying the fluid permeability of core samples makes it possible to determine the value of the absolute permeability of the rock in the initial reservoir conditions, in stressed states of long-term, short-term and residual strength. Determine the change in the absolute permeability of the sample due to microcracks, macrocracks and through cracks.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021121409A RU2771453C1 (en) | 2021-07-20 | 2021-07-20 | Method for studying the liquid permeability of core samples |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021121409A RU2771453C1 (en) | 2021-07-20 | 2021-07-20 | Method for studying the liquid permeability of core samples |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2771453C1 true RU2771453C1 (en) | 2022-05-04 |
Family
ID=81459020
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021121409A RU2771453C1 (en) | 2021-07-20 | 2021-07-20 | Method for studying the liquid permeability of core samples |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2771453C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2798745C1 (en) * | 2022-12-01 | 2023-06-26 | Министерство науки и высшего образования Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа РАН (ИПНГ РАН) | Method for studying the core of terrigenous rocks |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4649737A (en) * | 1984-09-14 | 1987-03-17 | Marathon Oil Company | Apparatus and method for automatic testing of core samples |
US20060131074A1 (en) * | 2004-12-16 | 2006-06-22 | Chevron U.S.A | Method for estimating confined compressive strength for rock formations utilizing skempton theory |
RU2625536C1 (en) * | 2016-08-02 | 2017-07-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа РАН (ИПНГ РАН) | Method of core samples porosity and permeability study |
US10385687B2 (en) * | 2015-11-06 | 2019-08-20 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Determining the imminent rock failure state for improving multi-stage triaxial compression tests |
-
2021
- 2021-07-20 RU RU2021121409A patent/RU2771453C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4649737A (en) * | 1984-09-14 | 1987-03-17 | Marathon Oil Company | Apparatus and method for automatic testing of core samples |
US20060131074A1 (en) * | 2004-12-16 | 2006-06-22 | Chevron U.S.A | Method for estimating confined compressive strength for rock formations utilizing skempton theory |
US10385687B2 (en) * | 2015-11-06 | 2019-08-20 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Determining the imminent rock failure state for improving multi-stage triaxial compression tests |
RU2625536C1 (en) * | 2016-08-02 | 2017-07-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа РАН (ИПНГ РАН) | Method of core samples porosity and permeability study |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2798745C1 (en) * | 2022-12-01 | 2023-06-26 | Министерство науки и высшего образования Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа РАН (ИПНГ РАН) | Method for studying the core of terrigenous rocks |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Liu et al. | Dynamic mechanical and fracture behaviour of sandstone under multiaxial loads using a triaxial Hopkinson bar | |
Du et al. | Failure properties of cubic granite, marble, and sandstone specimens under true triaxial stress | |
Haimson | True triaxial stresses and the brittle fracture of rock | |
Hackston et al. | The Mohr–Coulomb criterion for intact rock strength and friction–a re-evaluation and consideration of failure under polyaxial stresses | |
Lee et al. | Stress threshold identification of progressive fracturing in Bukit Timah granite under uniaxial and triaxial stress conditions | |
Kwasniewski et al. | Strain-based failure criteria for rocks: state of the art and recent advances | |
Daraei et al. | Effect of water content variations on critical and failure strains of rock | |
Ye et al. | Laboratory investigation of fluid flow and permeability evolution through shale fractures | |
Yang | Strength and deformation behavior of red sandstone under multi-stage triaxial compression | |
RU2771453C1 (en) | Method for studying the liquid permeability of core samples | |
Zhang et al. | Experimental study on anisotropic strength properties of sandstone | |
Al-Shayea et al. | Dynamic and static moduli of limestone rock from Saudi Arabia | |
Deák et al. | Hundred years after the first triaxial test | |
Klammer et al. | Investigations of rockburst propensity of artificial samples containing different aggregates | |
Wicaksana et al. | Strain rate effect on the crack initiation stress level under uniaxial compression | |
Wang et al. | Dependency of hydromechanical properties of monzonitic granite on confining pressure and fluid pressure under compression | |
Kaklis et al. | Comparison of acoustic signatures of rock specimens under uniaxial compression | |
Zhang et al. | Gas permeability evolution characteristics of limestone under different stress conditions | |
RU2807499C1 (en) | Method for determining coefficients of volumetric compressibility of cracks and intergranular pores of rock samples | |
Shi et al. | The rock mechanical properties and failure behavior of glutenite | |
Indraratna et al. | Physical modeling of soil-infilled discontinuities | |
Pająk et al. | The influence of steel fibers on the dynamic response of self-compacting concrete | |
RU2475591C1 (en) | Method for laboratory determination of rheological characteristics of soils (versions) | |
Akx et al. | Triaxial and direct shear tests to estimate the parameters of rock-joints and rock-shotcrete interface | |
Senthivel et al. | Failure criterion of unreinforced masonry under biaxial pseudo dynamic loading |