RU2796819C1 - Method for determining the group composition of bitumen in rock using low-frequency nmr relaxometry - Google Patents
Method for determining the group composition of bitumen in rock using low-frequency nmr relaxometry Download PDFInfo
- Publication number
- RU2796819C1 RU2796819C1 RU2022124089A RU2022124089A RU2796819C1 RU 2796819 C1 RU2796819 C1 RU 2796819C1 RU 2022124089 A RU2022124089 A RU 2022124089A RU 2022124089 A RU2022124089 A RU 2022124089A RU 2796819 C1 RU2796819 C1 RU 2796819C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bitumen
- amplitude
- rock
- sample
- envelope
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области нефтеразработки и нефтедобычи, а именно к способам экспресс-анализа группового состава битума, заключающийся в одновременной регистрации сигнала ССИ (спада свободной индукции) и огибающей сигналов эха в серии КПМГ (Карра-Парселла-Мейбума-Гилла) в образцах породы в исходном состоянии без предварительной подготовки методом низкочастотной ЯМР релаксометрии.The invention relates to the field of oil development and oil production, and in particular to methods for express analysis of the group composition of bitumen, which consists in the simultaneous registration of the FSI signal (decay of free induction) and the envelope of echo signals in the KPMG (Carr-Parcell-Meibum-Gill) series in rock samples in initial state without prior preparation by low-frequency NMR relaxometry.
В связи с истощением традиционных запасов легкой нефти природные битумы являются основным альтернативным источником углеводородов. Однако промышленная разработка эффективных способов добычи углеводородов из битумонасыщенных пород представляет собой сложную научно-техническую и экономическую проблему, особенно для старых нефтедобывающих районов с высоким промышленным потенциалом. Групповой (или SARA) анализ битума является фундаментальным исследованием, необходимым для моделирования процессов, влияющих на повышение нефтеотдачи (полимерное заводнение, внутрипластовое горение, использование поверхностно-активных веществ и т. д.).Due to the depletion of traditional reserves of light oil, natural bitumen is the main alternative source of hydrocarbons. However, the industrial development of efficient methods for the extraction of hydrocarbons from bituminous rocks is a complex scientific, technical and economic problem, especially for old oil-producing regions with high industrial potential. Bulk (or SARA) analysis of bitumen is a fundamental study necessary for modeling processes that affect enhanced oil recovery (polymer flooding, in situ combustion, the use of surfactants, etc.).
Заявленный способ может быть использован для операционного контроля технологических процессов добычи, транспортировки и переработки сверхвысоковязкой нефти.The claimed method can be used for operational control of technological processes of production, transportation and processing of ultra-high-viscosity oil.
Анализ исследованного уровня техники показал, что основными методами анализа битумосодержащей породы при оценке месторождений являются пиролиз Rock-Eval [Espitalié, J., Laporte, J. L., Madec, M., Marquis, F., Leplat, P., Paulet, J., Boutefeu, A., 1977. Méthode rapide de caractérisation des roches mètres, de leur potentiel pétrolier et de leur degré d'évolution. Rev. Inst. Fr. Pét. 32, 23–42. https://doi.org/10.2516/ogst:1977002], метод элементного анализа CHNS [Zauer, E.A., 2018. Modern automatic CHNS/O/X organic compound analyzers. Anal. i Kontrol 22, 6–19. https://doi.org/10.15826/analitika.2018.22.1.001], термогравиметрический анализ (ТГА) [Ganeeva, Y.M., Yusupova, T.N., Okhotnikova, E.S., 2020. Thermal analysis methods to study the reservoir bitumens. J. Therm. Anal. Calorim. 139, 273–278. https://doi.org/10.1007/s10973-019-08410-6] и методы экстракции [Тихонова М.С., Иванова Д.А., Калмыков А.Г., Борисов Р.С., Калмыков Г.А., 2019. Методика ступенчатой экстракции пород высокоуглеродистых формаций для изучения компонентного распределения битумоидов и изменчивости их основных геохимических параметров. Георесурсы 21, 172–182. https://doi.org/10.18599/grs.2019.2.172-182]. Однако все вышеперечисленные методы используются для количественной оценки содержания органического вещества и разделения органического вещества на твердую и жидкую часть.An analysis of the studied prior art showed that the main methods for analyzing bituminous rocks in assessing deposits are Rock-Eval pyrolysis [Espitalié, J., Laporte, J. L., Madec, M., Marquis, F., Leplat, P., Paulet, J., Boutefeu, A., 1977 Rev. Inst. fr. Pet. 32, 23–42. https://doi.org/10.2516/ogst:1977002], CHNS elemental analysis method [Zauer, E.A., 2018. Modern automatic CHNS/O/X organic compound analyzers. Anal. i Kontrol 22, 6–19. https://doi.org/10.15826/analitika.2018.22.1.001], thermogravimetric analysis (TGA) [Ganeeva, Y.M., Yusupova, T.N., Okhotnikova, E.S., 2020. Thermal analysis methods to study the reservoir bitumens. J. Therm. Anal. Calorim. 139, 273-278. https://doi.org/10.1007/s10973-019-08410-6] and extraction methods [Tikhonova M.S., Ivanova D.A., Kalmykov A.G., Borisov R.S., Kalmykov G.A. ., 2019. Method of stepwise extraction of rocks of high-carbon formations to study the component distribution of bitumoids and the variability of their main geochemical parameters. Georesources 21, 172–182. https://doi.org/10.18599/grs.2019.2.172-182]. However, all of the above methods are used to quantify the content of organic matter and separate organic matter into a solid and liquid part.
Из исследованного уровня техники известен способ определения группового (SARA) состава битумов, стандартизированный в США (ASTM D4124-09(2018)) [ASTM D4124-09(2018). Standard Test Method for Separation of Asphalt into Four Fractions. – Текст : электронный // ASTM : официальный сайт. – 2018. – URL: https://www.astm.org/Standards/D4124.html (дата обращения: 01.08.2022)] и России в качестве ГОСТ 32269-2013 [ГОСТ 32269–2013. Битумы нефтяные. Метод разделения на четыре фракции = Petroleum bitumen. Method of separation into four fractions : Межгосударственный стандарт : издание официальное : введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 августа 2013 г. № 751-ст : введен впервые : дата введения 2015-01-01 / Подготовлен Техническим комитетом по стандартизации ТК 160 «Продукция нефтехимического комплекса», ФГУП Всероссийский научно-исследовательский центр стандартизации, информации и сертификации сырья, материалов и веществ (ВНИЦСМВ). – Москва : Стандартинформ, 2014. – V, 20 с. – 31 экз. – Текст : непосредственный]. В настоящее время известный способ получил широкое распространение. Сущностью способа является последовательное разделение на хроматографической колонке высоковязкой нефти и битумов на 4 фракции с последующим измерением содержания каждой.From the studied prior art, a method for determining the group (SARA) composition of bitumens, standardized in the USA (ASTM D4124-09 (2018)) [ASTM D4124-09 (2018)), is known. Standard Test Method for Separation of Asphalt into Four Fractions. – Text: electronic // ASTM: official site. - 2018. - URL: https://www.astm.org/Standards/D4124.html (date of access: 08/01/2022)] and Russia as GOST 32269-2013 [GOST 32269-2013. Oil bitumen. Quadruple separation method = Petroleum bitumen. Method of separation into four fractions : Interstate standard : official edition : put into effect as the national standard of the Russian Federation by Order of the Federal Agency for Technical Regulation and Metrology dated August 28, 2013 No. 751-st : introduced for the first time : introduction date 2015-01- 01 / Prepared by the Technical Committee for Standardization TC 160 "Products of the petrochemical complex", Federal State Unitary Enterprise All-Russian Research Center for Standardization, Information and Certification of Raw Materials, Materials and Substances (VNITSSMV). - Moscow: Standartinform, 2014. - V, 20 p. - 31 copies. – Text : direct]. Currently, the known method is widely used. The essence of the method is the sequential separation of high-viscosity oil and bitumen into 4 fractions on a chromatographic column, followed by measurement of the content of each.
Известный способ имеет существенные недостатки:The known method has significant disadvantages:
– проведение анализа требует наличия оснащенной химической лаборатории и опытного персонала, так как разделение на фракции требует тщательного проведения;- analysis requires a well-equipped chemical laboratory and experienced personnel, since fractionation requires careful conduct;
– значительное время выполнения анализа и трудность автоматизации;– significant analysis time and difficulty of automation;
– большое количество затрачиваемых реагентов;– a large amount of spent reagents;
– имеются сведения, показывающие невысокую точность известного метода [Bissada, K. K., Tan, J., Szymczyk, E., Darnell, M., Mei, M. 2016. Group-type characterization of crude oil and bitumen. Part I: Enhanced separation and quantification of saturates, aromatics, resins and asphaltenes (SARA). Organic Geochemistry 95, 21–28. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2016.02.007].- there is information showing the low accuracy of the known method [Bissada, K. K., Tan, J., Szymczyk, E., Darnell, M., Mei, M. 2016. Group-type characterization of crude oil and bitumen. Part I: Enhanced separation and quantification of saturates, aromatics, resins and asphaltenes (SARA). Organic Geochemistry 95, 21–28. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2016.02.007].
Для группового анализа битума требуется предварительно провести экстракцию из образца породы. Инвазивная экстракция требует размельчения образца, с последующим воздействием растворителя, например, хлороформа. Неинвазивная экстракция, по некоторым сведениям [ASTM D5369-93(2008)e1. Standard Practice for Extraction of Solid Waste Samples for Chemical Analysis Using Soxhlet Extraction. – Текст : электронный // ASTM : официальный сайт. – 2016. – URL: https://www.astm.org/d5369-93r08e01.html (дата обращения: 01.08.2022)], не обеспечивает полного извлечения углеводородов из закрытых пор. Также экстракция без размельчения породы занимает в среднем от 10 до 120 часов, а для пород с низкими фильтрационно-емкостными свойствами может достигать до 3 недель и более. При измельчении породы экстракция занимает до 72 часов. For group analysis of bitumen, it is required to preliminarily carry out extraction from a rock sample. Invasive extraction requires grinding the sample, followed by exposure to a solvent such as chloroform. Non-invasive extraction, according to some reports [ASTM D5369-93(2008)e1. Standard Practice for Extraction of Solid Waste Samples for Chemical Analysis Using Soxhlet Extraction. – Text: electronic // ASTM: official site. - 2016. - URL: https://www.astm.org/d5369-93r08e01.html (date of access: 08/01/2022)], does not provide complete extraction of hydrocarbons from closed pores. Also, extraction without crushing the rock takes an average of 10 to 120 hours, and for rocks with low reservoir properties, it can reach up to 3 weeks or more. When grinding the rock, extraction takes up to 72 hours.
Известен способ определения группового анализа нефтяных фракций в пористой среде [Mirotchnik, K., Kantzas, A., Aikman, M., 2001. A New Method for Group Analysis of Petroleum Fractions in Unconsolidated Porous Media. J. Can. Pet. Tech. 40(7), 38-44. https://doi.org/10.2118/01-07-02]. Этот неинвазивный способ основан на использовании низкочастотной ЯМР-релаксометрии. Сущностью известного способа является то, что спектр времен поперечной релаксации компонентов нефти можно разделить на кадры. Самый быстрый кадр релаксации представляет асфальтены, второй самый короткий кадр релаксации представляет смолы, а следующие два более медленных кадра представляют ароматические и насыщенные соединения. There is a method for determining the group analysis of petroleum fractions in a porous medium [Mirotchnik, K., Kantzas, A., Aikman, M., 2001. A New Method for Group Analysis of Petroleum Fractions in Unconsolidated Porous Media. J. Can. Pet. Tech. 40(7), 38-44. https://doi.org/10.2118/01-07-02]. This non-invasive method is based on the use of low frequency NMR relaxometry. The essence of the known method is that the spectrum of transverse relaxation times of oil components can be divided into frames. The fastest relaxation frame represents asphaltenes, the second shortest relaxation frame represents resins, and the next two slower frames represent aromatic and saturated compounds.
Недостатки известного способа:Disadvantages of the known method:
– использование растворителей для увеличения подвижности молекул тяжелой нефти;– use of solvents to increase the mobility of heavy oil molecules;
– способ продемонстрирован на модельных образцах, имитирующих реальную породу.– the method is demonstrated on model samples imitating a real rock.
Известен способ определения парафинов и асфальтенов в нефти по патенту РФ № 2333476 «Способ определения содержания парафинов и асфальтенов в нефти», сущностью является способ определения содержания парафинов и асфальтенов в нефти, включающий осаждение асфальтенов растворителем, отличающийся тем, что осуществляют отбор трех образцов сырой нефти, два из отобранных образцов растворяют в растворителе, из одного из обработанных растворителем образцов удаляют асфальтены, для всех трех образцов методом ядерного магнитного резонанса измеряют кривые спада свободной индукции и определяют соотношение водородсодержащих твердотельных фракций, взвешенных в нефти, и водородсодержащих жидких фракций, по содержанию водородсодержащих твердотельных фракций в обработанном растворителем образце, из которого удалены асфальтены, судят о содержании парафинов, о концентрации асфальтенов судят по содержанию водородсодержащих твердотельных фракций в другом обработанном растворителем образце с учетом установленной концентрации парафинов, а содержание парафинов и асфальтенов в исходной нефти определяют исходя из установленного соотношения парафинов и асфальтенов в водородсодержащих твердотельных фракциях. Способ определения содержания парафинов и асфальтенов в нефти по п.1, отличающийся тем, что после растворения двух образцов в растворителе удаляют растворитель вместе с легкими фракциями нефти.A known method for determining the content of paraffins and asphaltenes in oil according to the patent of the Russian Federation No. 2333476 "Method for determining the content of paraffins and asphaltenes in oil", the essence is a method for determining the content of paraffins and asphaltenes in oil, including precipitation of asphaltenes with a solvent, characterized in that three samples of crude oil are taken , two of the selected samples are dissolved in a solvent, asphaltenes are removed from one of the solvent-treated samples, for all three samples, the decay curves of free induction are measured by nuclear magnetic resonance and the ratio of hydrogen-containing solid fractions suspended in oil and hydrogen-containing liquid fractions is determined by the content of hydrogen-containing solid fractions in a solvent-treated sample from which asphaltenes have been removed, the paraffin content is judged, the asphaltene concentration is judged by the content of hydrogen-containing solid fractions in another solvent-treated sample, taking into account the established concentration of paraffins, and the content of paraffins and asphaltenes in the original oil is determined based on the established ratio paraffins and asphaltenes in hydrogen-containing solid fractions. The method for determining the content of paraffins and asphaltenes in oil according to claim 1, characterized in that after the dissolution of two samples in the solvent, the solvent is removed along with light oil fractions.
Таким образом, известный способ предполагает отбор трех проб сырой нефти, две из которых обрабатывают растворителем, после этого удаляют растворитель вместе с легкими фракциями нефти, причем из одного из обработанных растворителем образцов удаляют асфальтены. Затем для всех трех образцов измеряют кривые спада свободной индукции (ССИ). По соотношению амплитуд ССИ для твердой и жидкой фаз определяют концентрацию парафинов и асфальтенов.Thus, the known method involves taking three samples of crude oil, two of which are treated with a solvent, after which the solvent is removed along with light oil fractions, and asphaltenes are removed from one of the solvent-treated samples. The free induction decay curves (FID) are then measured for all three samples. The ratio of the FID amplitudes for the solid and liquid phases determines the concentration of paraffins and asphaltenes.
Недостатки известного способа:Disadvantages of the known method:
– необходимость измерения трех проб;– the need to measure three samples;
– использование растворителей;– use of solvents;
– изменяется первоначальная структура образца, которая не происходит при реализации заявленного способа, что повышает технологичность заявленного способа.- the initial structure of the sample changes, which does not occur during the implementation of the claimed method, which increases the manufacturability of the claimed method.
Известно изобретение по патенту РФ № 2383884 «Способ определения содержания жидкофазных и твердотельных компонент в смеси углеводородов», сущностью является способ определения содержания жидкофазных и твердотельных компонент в смеси углеводородов, включающий отбор, по меньшей мере, одного образца углеводородной смеси, отличающийся тем, что для данного образца методом ядерного магнитного резонанса измеряют серии кривых спада свободной индукции смеси углеводородов в температурном диапазоне от -150 до +150°С, по каждой кривой спада свободной индукции определяют значение доли твердотельной компоненты Ps в сигнале 1Н ядерного магнитного резонанса при той температуре, при которой она была измерена, по полученным значениям строят температурную зависимость доли твердотельной компоненты Ps в сигнале 1H ядерного магнитного резонанса и по изменению доли Ps-ΔPsi, обусловленному фазовым переходом i-компоненты вследствие нагревания или охлаждения, определяют содержание твердотельных и/или жидкофазных компонент в смеси углеводородов путем отнесения значений ΔPsi соответствующим компонентам смеси.An invention is known according to RF patent No. 2383884 “Method for determining the content of liquid-phase and solid-state components in a mixture of hydrocarbons”, the essence is a method for determining the content of liquid-phase and solid-state components in a mixture of hydrocarbons, including the selection of at least one sample of the hydrocarbon mixture, characterized in that for of this sample, the method of nuclear magnetic resonance is used to measure a series of decay curves of the free induction of a mixture of hydrocarbons in the temperature range from -150 to +150 ° C, for each curve of the decay of free induction, the value of the proportion of the solid component P s in the 1 H signal of nuclear magnetic resonance is determined at that temperature, at which it was measured, the obtained values are used to build the temperature dependence of the proportion of the solid component P s in the signal 1 H of nuclear magnetic resonance and the change in the proportion P s -ΔP si due to the phase transition of the i-component due to heating or cooling, determine the content of solid and / or liquid-phase components in a mixture of hydrocarbons by assigning the values of ΔP si to the respective components of the mixture.
Таким образом, известный способ определения содержания жидкофазных и твердотельных компонент в смеси углеводородов основан на определении температурной зависимости сигнала ССИ твердотельной компоненты. Способ исключает химическую обработку и сохраняет неинвазивность образца.Thus, the known method for determining the content of liquid-phase and solid-state components in a mixture of hydrocarbons is based on determining the temperature dependence of the SSI signal of the solid-state component. The method excludes chemical processing and preserves the non-invasiveness of the sample.
Недостатком известного способа является существенное изменение группового состава анализируемой смеси при изменении температуры, т.к. смолы участвуют в образовании асфальтеновых надмолекулярных структур, что приводит к неверному определению количества асфальтенов в образце, что что снижает эффективность использования изобретения по назначению.The disadvantage of the known method is a significant change in the group composition of the analyzed mixture with a change in temperature, tk. resins are involved in the formation of asphaltene supramolecular structures, which leads to an incorrect determination of the amount of asphaltenes in the sample, which reduces the efficiency of using the invention for its intended purpose.
Известен способ определения битума и свободной воды в образцах породы [Yang, K., Connolly, P.R.J., Li, M., Seltzer, S.J., McCarty, D.K., Mahmoud, M., El-Husseiny, A., May, E.F., Johns, M.L., 2020. Shale rock core analysis using NMR: Effect of bitumen and water content. J. Pet. Sci. Eng. 195, 107847. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2020.107847]. Сущностью известного способа является определение состава сланцевых пород, содержащих вязкий полутвердый битум и капиллярно захваченную воду в органических/неорганических порах путем изменения относительной влажности насыщения методом низкочастотной ЯМР-релаксометрии. Способ основан на одновременной обработке комбинированных данных ССИ и КПМГ для интерпретации населенности протонов, относящихся к различным компонентам в породе.A known method for determining bitumen and free water in rock samples [Yang, K., Connolly, P.R.J., Li, M., Seltzer, S.J., McCarty, D.K., Mahmoud, M., El-Husseiny, A., May, E.F., Johns , M.L., 2020. Shale rock core analysis using NMR: Effect of bitumen and water content. J. Pet. sci. Eng. 195, 107847. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2020.107847]. The essence of the known method is to determine the composition of shale rocks containing viscous semi-solid bitumen and capillary trapped water in organic/inorganic pores by changing the saturation relative humidity by low-frequency NMR relaxometry. The method is based on the simultaneous processing of the combined SSI and KPMG data for the interpretation of the population of protons related to various components in the rock.
Известный способ может применяться только для количественной оценки содержания органического вещества и воды, вследствие чего он не может быть использован для определения группового состава битумов в породе.The known method can only be used to quantify the content of organic matter and water, as a result of which it cannot be used to determine the group composition of bitumen in the rock.
Наиболее близким решением техническим решением, совпадающим с заявленным по совокупности совпадающих признаком, но не совпадающим по назначению объекта исследования, выбранный заявителем в качестве прототипа является способ, описанный в работе [Анализ компонентного состава и свойств тяжёлых нефтей in situ методом ЯМР релаксации в низких магнитных полях / В.Я. Волков, Б.В. Сахаров, Н.М. Хасанова, Д.К. Нургалиев – DOI 10.18599/grs.2018.4.308-323. – Текст : непосредственный // Георесурсы. – 2018. – Т. 20, №4. – С. 308–323]. Сущностью известного способа является последовательное измерение сигнала спада свободной индукции (ССИ) и огибающей сигналов эха в серии Карра-Парселла-Мейбума-Гилла (КПМГ) с последующей математической обработкой полученных сигналов, что позволяет определять амплитуды сигналов ЯМР и времена поперечной или спин-спиновой релаксации T 2 протонов всех компонент. Огибающая сигналов спинового эха в серии КПМГ описывается суммой экспонент:The closest solution to a technical solution that matches the declared set of matching features, but does not match the purpose of the object of study, chosen by the applicant as a prototype, is the method described in [In situ analysis of the component composition and properties of heavy oils in situ by NMR relaxation in low magnetic fields / V.Ya. Volkov, B.V. Sakharov, N.M. Khasanova, D.K. Nurgaliev – DOI 10.18599/grs.2018.4.308-323. – Text: direct // Georesources. - 2018. - T. 20, No. 4. – S. 308–323]. The essence of the known method is the sequential measurement of the free induction decay signal (FID) and the envelope of the echo signals in the Carr-Purcell-Meibum-Gill (KPMG) series, followed by mathematical processing of the received signals, which makes it possible to determine the amplitudes of the NMR signals and the times of transverse or spin-spin relaxation T 2 protons of all components. The envelope of spin echo signals in the KPMG series is described by the sum of the exponents:
где A i – амплитуды компонент, которые позволяют оценить содержание жидких компонент (насыщенные соединения, ароматические соединения и смолы) с временами релаксации T 2 i в интервале от 0,1 мс до нескольких секунд.where A i are the amplitudes of the components, which make it possible to estimate the content of liquid components (saturated compounds, aromatic compounds and resins) with relaxation times T 2 i in the range from 0.1 ms to several seconds.
Сигнал ССИ имеет сложную форму, определяемую в основном неоднородностью магнитного поля в объеме образца. На начальном участке в интервале от 10 до 100 мкс, когда влияние неоднородности поля несущественно, форма ССИ описывается суммой гауссовой и экспоненциальной функций. Остальная часть ССИ до 2 мс описывается экспонентой и произведением экспоненты на функцию, описывающую неоднородность магнитного поля в катушке датчика. Полностью форма ССИ хорошо аппроксимируется набором функций:The FID signal has a complex shape, which is mainly determined by the inhomogeneity of the magnetic field in the sample volume. In the initial section in the range from 10 to 100 μs, when the influence of the field inhomogeneity is insignificant, the FID shape is described by the sum of the Gaussian and exponential functions. The rest of the FID up to 2 ms is described by the exponent and the product of the exponent and the function that describes the inhomogeneity of the magnetic field in the sensor coil. The full form of the SSI is well approximated by the set of functions:
где А S 0 – амплитуда твердофазных компонент (асфальтены), A le 0 – амплитуда высоковязких смол, A lm 0 – амплитуда жидких мальтенов (насыщенные, ароматические соединения и смолы); T 2 Sg – время релаксации кристаллической части твердофазной компоненты; T 2 Sam – время релаксации аморфной части твердофазной компоненты; T 2 le – время релаксации короткой экспоненциальной функции жидкофазной компоненты; T 2 lm – время релаксации функции Войта жидкофазной компоненты; T 2 ll – время релаксации компоненты, описывающей неоднородность магнитного поля; f Sam – доля аморфной части твердофазной компоненты.WhereA S 0 is the amplitude of solid-phase components (asphaltenes),A le 0 – amplitude of high-viscosity resins,A lm 0 – amplitude of liquid maltenes (saturated, aromatic compounds and resins);T 2 Sg is the relaxation time of the crystalline part of the solid phase component;T 2 Sam is the relaxation time of the amorphous part of the solid phase component;T 2 le is the relaxation time of the short exponential function of the liquid phase component;T 2 lm is the relaxation time of the Voigt function of the liquid-phase component;T 2 ll is the relaxation time of the component describing the inhomogeneity of the magnetic field;f Sam is the proportion of the amorphous part of the solid phase component.
Способ был опробован на двух образцах сырой нефти из разных скважин Ашальчинского месторождения с разным содержанием асфальтенов. Еще два образца были приготовлены путем разбавления первых двух образцов деасфальтизированного остатка и пятый образец представлял деасфальтизированный остаток.The method was tested on two samples of crude oil from different wells of the Ashalchinskoye field with different asphaltene content. Two more samples were prepared by diluting the first two samples of the deasphalted residue and the fifth sample was the deasphalted residue.
Недостатком описанного в прототипе способа является то, что он представляет собой теоретическое описание и экспериментальное исследование высоковязкой нефти, проводящееся исключительно в условиях лаборатории с использованием пяти тестовых образцов в узкой области варьирования компонентного состава нефти. При этом два образца были заранее специальным образом подготовлены, а именно – для уменьшения содержания асфальтенов в них был добавлен деасфальтизированный остаток, полученный из исходных образцов нефти. А один образец полностью представлял собой этот остаток. При этом у прототипа отсутствует реально разработанный промышленный способ, включающий описание методики и последовательности операций осуществления способа на объекте нефтедобычи, транспортировки и переработки, что ограничивает возможность его использования по назначению.The disadvantage of the method described in the prototype is that it is a theoretical description and experimental study of high-viscosity oil, carried out exclusively in a laboratory using five test samples in a narrow range of variation in the composition of the oil. At the same time, two samples were prepared in advance in a special way, namely, to reduce the asphaltene content, a deasphalted residue obtained from the original oil samples was added to them. And one sample completely represented this residue. At the same time, the prototype does not have a really developed industrial method, including a description of the methodology and sequence of operations for implementing the method at an oil production, transportation and processing facility, which limits the possibility of its intended use.
Кроме того, в условиях прототипа (условия лаборатории) отсутствует возможность получения данных в режиме реального времени об изменении состава нефти при ее добыче или транспортировки.In addition, under the conditions of the prototype (laboratory conditions) there is no possibility of obtaining real-time data on changes in the composition of oil during its production or transportation.
Техническим результатом заявленного технического решения является создание простого в осуществлении, быстрого и эффективного способа анализа группового состава битума в образцах породы в исходном состоянии без предварительной подготовки, в том числе в полевых условиях, обеспечивающего реализацию возможностей: The technical result of the claimed technical solution is the creation of an easy-to-implement, fast and efficient method for analyzing the group composition of bitumen in rock samples in the initial state without prior preparation, including in the field, which ensures the implementation of the following possibilities:
1 – быстрого определения группового состава битума в образцах пород;1 - rapid determination of the group composition of bitumen in rock samples;
2 – исключение сложных и длительных операций пробоподготовки;2 – exclusion of complex and lengthy sample preparation operations;
3 – исключение процесса экстракции;3 - exclusion of the extraction process;
4 – исключение многоступенчатого химического анализа;4 - exclusion of multi-stage chemical analysis;
5 – исключение использования каких-либо реактивов и растворителей;5 - exclusion of the use of any reagents and solvents;
6 – повышение технологичности проведения анализа битумов в породе.6 - improving the manufacturability of the analysis of bitumen in the rock.
Сущностью заявленного технического решения является способ определения группового состава битума в породе с помощью низкочастотной ЯМР релаксометрии, заключающийся в том, что берут образец битумонасыщенной породы и размельчают его до зерен диаметром не более 5 мм, далее размолотый образец высушивают при температуре T = (60±0,2) °С в течение 12 часов с возможностью обеспечения удаления остаточной воды, далее подготовленный образец помещают в пробирку с возможностью обеспечения максимального заполнения в области измерительной катушки ЯМР-анализатора, далее производят термостатирование пробирки с образцом, далее выполняют настройку ЯМР-анализатора, при этом для замера двух сигналов спада свободной индукции и огибающей сигналов эха в серии Карра-Парселла-Мейбума-Гилла, выполняемых параллельно на ЯМР-анализаторе, выполняют ввод параметров измерений, а именно – для сигналов спада свободной индукции: время регистрации – 6 мс, количество накоплений – 225, время повторения – 2 с; а для огибающей сигналов эха в серии Карра-Парселла-Мейбума-Гилла: время между эхо-сигналами – 100 мкс, количество эхо-сигналов – 5000, количество накоплений – 225, время повторения – 2 с; далее запускают процесс измерения, в результате которого регистрируют сигнал спада свободной индукции и огибающую сигналов эха в серии Карра-Парселла-Мейбума-Гилла, далее производят математическую обработку результатов, заключающуюся в выполнении процедуры фитинга экспериментальных спадов свободной индукции по формуле The essence of the claimed technical solution is a method for determining the group composition of bitumen in rock using low-frequency NMR relaxometry, which consists in taking a sample of bituminous rock and crushing it to grains with a diameter of not more than 5 mm, then the ground sample is dried at a temperature T = (60 ± 0 ,2) °С for 12 hours with the possibility of ensuring the removal of residual water, then the prepared sample is placed in a test tube with the possibility of ensuring maximum filling in the area of the measuring coil of the NMR analyzer, then the test tube with the sample is thermostated, then the NMR analyzer is adjusted, at In order to measure two free induction decay signals and the envelope of echo signals in the Carr-Purcell-Meiboom-Gill series, performed in parallel on an NMR analyzer, the measurement parameters are entered, namely, for free induction decay signals: registration time is 6 ms, the number accumulations - 225, repetition time - 2 s; and for the envelope of echo signals in the Carr-Purcell-Meiboom-Gill series: the time between echo signals is 100 μs, the number of echo signals is 5000, the number of accumulations is 225, the repetition time is 2 s; then the measurement process is started, as a result of which the free induction decay signal and the envelope of the echo signals are recorded in the Carr-Purcell-Meibum-Gill series, then the results are mathematically processed, which consists in performing the procedure of fitting the experimental free induction decays according to the formula
где А S 0 – амплитуда твердофазных компонент – асфальтены), A le 0 – амплитуда высоковязких смол, A lm 0 – амплитуда жидких мальтенов – насыщенные, ароматические соединения и смолы, T 2 Sg – время релаксации кристаллической части твердофазной компоненты, T 2 Sam – время релаксации аморфной части твердофазной компоненты, T 2 le – время релаксации короткой экспоненциальной функции жидкофазной компоненты, T 2 lm – время релаксации функции Войта жидкофазной компоненты, T 2 ll – время релаксации компоненты, описывающей неоднородность магнитного поля; f Sam – доля аморфной части твердофазной компоненты, и огибающей спада в серии Карра-Парселла-Мейбума-Гилла по формуле WhereA S 0 – amplitude of solid-phase components – asphaltenes),A le 0 – amplitude of high-viscosity resins,A lm 0 – range of liquid maltenes – saturated, aromatic compounds and resins,T 2 Sg is the relaxation time of the crystalline part of the solid phase component,T 2 Sam is the relaxation time of the amorphous part of the solid phase component,T 2 le is the relaxation time of the short exponential function of the liquid phase component,T 2 lm is the relaxation time of the Voigt function of the liquid phase component,T 2 ll is the relaxation time of the component describing the inhomogeneity of the magnetic field;f Sam is the proportion of the amorphous part of the solid phase component and the decay envelope in the Carr-Purcell-Meibum-Gill series according to the formula
где T 2i – время релаксации, A i – амплитуды компонент, которые позволяют оценить содержание жидких компонент – насыщенные соединения, ароматические соединения и смолы, характеризующими распределение компонент и соотнесение по групповому составу битума в исследуемом образце, далее из сигнала спада свободной индукции определяют общую амплитуду по формуле:
Далее заявителем приведено описание заявленного технического решения.Further, the applicant provides a description of the claimed technical solution.
Заявленный способ определения группового состава битума в породе с помощью низкочастотной ЯМР релаксометрии в целом заключается в том, что исследуемые образцы горной породы предварительно высушивают при температуре T = 60 °С в течение 12 часов с возможностью обеспечения удаления остаточной воды, затем помещают в стеклянную пробирку диаметром 10 мм до высоты 15 мм, обеспечивая максимальное заполнение в области приемопередающей катушки, затем образец термостатируют в течение минимум 15 минут при температуре T = (40±0,2) °С и после этого помещают в ЯМР-релаксометр, затем регистрируют сигнал ССИ с минимальным «мертвым временем» равным 10 мкс, частотой регистрации 1 мкс (полоса пропускания приемника – 1 МГц), временем регистрации – 6 мс, количеством накоплений – 225 и временем повторения – 2 с, после этого регистрируют огибающую сигналов эха в серии КПМГ с минимальным временем между эхо-сигналами равным 100 мкс и количеством эхо – 5000, количеством накоплений – 225 и временем повторения – 2 с, после чего производят математическую обработку результатов, заключающуюся в процедуре фитинга экспериментальных спадов ССИ и огибающей спада КПМГ модельными функциями, представленными в прототипе, характеризующими распределение компонент и соотнесение по групповому составу битума, определяют общую амплитуду
Для практической реализации предлагаемого способа необходим ЯМР-релаксометр (ЯМР-анализатор), позволяющий регистрировать твердотельную составляющую сигнала протонного ЯМР. Мертвое время (не более 10 мкс) и отношение сигнал/шум (не менее 200 на частоте резонанса 20 МГц) должны обеспечивать регистрацию сигналов ЯМР с временами поперечной релаксации порядка 10 мкс.For the practical implementation of the proposed method, an NMR relaxometer (NMR analyzer) is required, which allows recording the solid-state component of the proton NMR signal. The dead time (not more than 10 µs) and the signal-to-noise ratio (not less than 200 at the resonance frequency of 20 MHz) should ensure the registration of NMR signals with transverse relaxation times of the order of 10 µs.
Далее заявителем представлено подробное описание заявленного способа:The following is a detailed description of the claimed method by the applicant:
1. Берут образец битумонасыщенной породы и размельчают его до зерен диаметром не более 5 мм. Большее значение помола приводит к неполному заполнению пробирки в резонансной области, что, в свою очередь, ведет к уменьшению отношения сигнал/шум.1. Take a sample of bituminous rock and crush it to grains with a diameter of not more than 5 mm. A larger grind value leads to incomplete filling of the tube in the resonant region, which, in turn, leads to a decrease in the signal-to-noise ratio.
2. Размолотый образец высушивают при температуре T = (60±0,2) °С в течение 12 часов с обеспечением возможности удаления остаточной воды. Данные температурные и временные параметры подтверждены многочисленными экспериментальными исследованиями. Показано, что уменьшение температуры приводит к увеличению времени сушки, что нецелесообразно в рамках рабочего цикла исследовательской лаборатории, а увеличение температуры с уменьшением времени сушки приводит к испарению легкокипящих компонент битума.2. The ground sample is dried at a temperature of T = (60 ± 0.2) ° C for 12 hours with the possibility of removing residual water. These temperature and time parameters have been confirmed by numerous experimental studies. It is shown that a decrease in temperature leads to an increase in the drying time, which is inappropriate within the working cycle of a research laboratory, and an increase in temperature with a decrease in drying time leads to the evaporation of low-boiling bitumen components.
3. Подготовленный образец помещают в стеклянную пробирку диаметром 10 мм до высоты 15 мм, с возможностью обеспечения максимального заполнения в резонансной области измерительной катушки ЯМР-анализатора.3. The prepared sample is placed in a glass tube with a diameter of 10 mm to a height of 15 mm, with the possibility of ensuring maximum filling in the resonant region of the measuring coil of the NMR analyzer.
4. Далее производят термостатирование пробирки с образцом в течение не менее 15 минут при температуре T = (40±0,2) °С.4. Next, the test tube with the sample is thermostated for at least 15 minutes at a temperature T = (40 ± 0.2) °C.
5. Далее выполняют настройку ЯМР-анализатора для обеспечения достижения заявленного технического результата, а именно – выполняют ввод параметров измерений, т.е. для сигнала спада свободной индукции: частота регистрации – 1 мкс (величина, достаточная для обеспечения требуемой точности получения заявленного технического результата, в то же время не приводящая к переполнению АЦП приемного тракта ЯМР-анализатора), время регистрации – 6 мс (время, при котором заканчивается полезный сигнал), количество накоплений – 225 (для получения отношения сигнал/шум не менее 100), время повторения – 2 с (период повторения должен быть не менее 5T1 – время поперечной релаксации образца для исключения подавления сигнала); для огибающей сигналов эха в серии Карра-Парселла-Мейбума-Гилла: время между эхо-сигналами – 100 мкс (минимально возможное значение для ЯМР-релаксометра), количество эхо-сигналов – 5000 (количество, достаточное для регистрации всего полезного сигнала), количество накоплений – 225 (для получения отношения сигнал/шум не менее 100), время повторения – 2 с (период повторения должен быть не менее 5T1 – время поперечной релаксации образца для исключения подавления сигнала).5. Next, the NMR analyzer is tuned to ensure the achievement of the claimed technical result, namely, the measurement parameters are entered, i.e. for the free induction decay signal: registration frequency - 1 μs (a value sufficient to ensure the required accuracy of obtaining the claimed technical result, at the same time not leading to overflow of the ADC of the NMR analyzer receiving path), registration time - 6 ms (time at which the useful signal ends), the number of accumulations is 225 (to obtain a signal-to-noise ratio of at least 100), the repetition time is 2 s (the repetition period must be at least 5T1 - the transverse relaxation time of the sample to eliminate signal suppression); for the envelope of echo signals in the Carr-Purcell-Meiboom-Gill series: the time between echo signals is 100 μs (the minimum possible value for an NMR relaxometer), the number of echo signals is 5000 (the number sufficient to register the entire useful signal), the number accumulations - 225 (to obtain a signal-to-noise ratio of at least 100), repetition time - 2 s (the repetition period must be at least 5T1 - the transverse relaxation time of the sample to eliminate signal suppression).
6. Далее пробирку с подготовленным образцом помещают в ЯМР-релаксометр и запускают процесс измерения в результате которого регистрируют сигнал спада свободной индукции и огибающую сигналов эха в серии Карра-Парселла-Мейбума-Гилла.6. Next, the test tube with the prepared sample is placed in the NMR relaxometer and the measurement process is started, as a result of which the free induction decay signal and the envelope of the echo signals are recorded in the Carr-Purcell-Meiboom-Gill series.
7. Далее производят математическую обработку результатов, заключающуюся в выполнении процедуры фитинга экспериментальных спадов свободной индукции по формуле (2) и огибающей спада в серии Карра-Парселла-Мейбума-Гилла по формуле (1), характеризующими распределение компонент и соотнесение по групповому составу битума в исследуемом образце.7. Next, mathematical processing of the results is performed, which consists in performing the procedure of fitting the experimental free induction decays according to formula (2) and the decay envelope in the Carr-Purcell-Meiboom-Gill series according to formula (1), characterizing the distribution of the components and the correlation by the group composition of bitumen in sample under study.
8. Далее из сигнала спада свободной индукции определяют общую амплитуду по формуле:
9. Далее из огибающей эхо-сигналов в последовательности Карра-Парселла-Мейбума-Гилла определяют амплитуды жидкофазных компонент, причем компонента с самым длинным временем релаксации T 21 соответствует протонной популяции насыщенных углеводородов с амплитудой А 1 , следующая с более коротким временем релаксации T 22 компонента соответствует протонной популяции ароматических углеводородов с амплитудой А 2 , компонента с наиболее коротким временем релаксации T 23 соответствует протонной популяции группы смол с амплитудой А 3 . 9. Next, from the envelope of the echo signals in the Carr-Purcell-Meiboom-Gill sequence, the amplitudes of the liquid-phase components are determined, and the component with the longest relaxation time T 21 corresponds to the proton population of saturated hydrocarbons with amplitude A 1 , the next with a shorter relaxation time T 22 component corresponds to the proton population of aromatic hydrocarbons with amplitude A 2 , the component with the shortest relaxation time T 23 corresponds to the proton population of the resin group with amplitude A 3 .
10. Далее определяют относительное содержание каждой компоненты как отношение соответствующей амплитуды А i к общей амплитуде А 0 , содержание асфальтенов определяют из сигнала спада свободной индукции как отношение амплитуды твердофазного сигнала А S 0 к общей амплитуде А 0 .10. Next, the relative content of each component is determined as the ratio of the corresponding amplitude A i to the total amplitude A 0 , the asphaltene content is determined from the decay signal of free induction as the ratio of the amplitude of the solid phase signal A S 0 to the total amplitude A 0 .
Далее заявителем приведен пример конкретной реализации заявленного способа на образцах пород.Further, the applicant gives an example of a specific implementation of the claimed method on rock samples.
Заявленный способ реализован и опробован на практике на 6 слабосцементированных образцах битумонасыщенных карбонатных пород с содержанием глинистых минералов от 0 до 50 %, где количество битума и его групповой состав нельзя было определить только одним из вышеперечисленных стандартных методов. Любое механическое и химическое воздействие могло привести к потере легких углеводородов или разрушению минеральной матрицы с асфальтенами, блокирующими поровое пространство. Для реализации заявленного способа образец битумонасыщенной породы размельчался до зерен диаметром не более 5 мм, далее размолотый образец высушивался при температуре T = (60±0,2) °С в течение 12 часов с возможностью обеспечения удаления остаточной воды, далее подготовленный образец помещался, например, в стеклянную пробирку диаметром 10 мм до высоты 15 мм с возможностью обеспечения максимального заполнения в резонансной области измерительной катушки ЯМР-анализатора, далее производилось термостатирование пробирки с образцом, например, в течение 15 минут, при температуре T = (40±0,2) °С, далее выполнялась настройка ЯМР-анализатора для обеспечения достижения заявленного технического результата, при этом для замера сигналов спада свободной индукции и огибающей сигналов эха в серии Карра-Парселла-Мейбума-Гилла, выполняемых последовательно на ЯМР-анализаторе, были введены параметры измерений, а именно, для сигналов спада свободной индукции: время регистрации – 6 мс, количество накоплений – 225, время повторения – 2 с; а для огибающей сигналов эха в серии Карра-Парселла-Мейбума-Гилла: время между эхо-сигналами – 100 мкс, количество эхо-сигналов – 5000, количество накоплений – 225, время повторения – 2 с; далее запускался процесс измерения, в результате которого регистрировались сигнал спада свободной индукции и огибающая сигналов эха в серии Карра-Парселла-Мейбума-Гилла, далее производилась математическая обработка результатов, заключающаяся в выполнении процедуры фитинга экспериментальных спадов свободной индукции по формулеThe claimed method was implemented and tested in practice on 6 weakly cemented samples of bitumen-saturated carbonate rocks with a clay mineral content of 0 to 50%, where the amount of bitumen and its group composition could not be determined only by one of the above standard methods. Any mechanical and chemical impact could lead to the loss of light hydrocarbons or the destruction of the mineral matrix with asphaltenes blocking the pore space. To implement the claimed method, a sample of bitumen-saturated rock was crushed to grains with a diameter of not more than 5 mm, then the ground sample was dried at a temperature of T = (60 ± 0.2) ° C for 12 hours with the possibility of ensuring the removal of residual water, then the prepared sample was placed, for example , into a glass test tube with a diameter of 10 mm to a height of 15 mm with the possibility of ensuring maximum filling in the resonant region of the measuring coil of the NMR analyzer, then the test tube with the sample was thermostated, for example, for 15 minutes, at a temperature T = (40 ± 0.2) °C, then the NMR analyzer was tuned to ensure the achievement of the declared technical result, while to measure the free induction decay signals and the envelope of the echo signals in the Carr-Purcell-Meiboom-Gill series, performed sequentially on the NMR analyzer, the measurement parameters were introduced, namely, for free induction decay signals: registration time - 6 ms, number of accumulations - 225, repetition time - 2 s; and for the envelope of echo signals in the Carr-Purcell-Meiboom-Gill series: the time between echo signals is 100 μs, the number of echo signals is 5000, the number of accumulations is 225, the repetition time is 2 s; then the measurement process was started, as a result of which the free induction decay signal and the envelope of the echo signals in the Carr-Purcell-Meibum-Gill series were recorded, then the mathematical processing of the results was carried out, which consisted in performing the procedure of fitting the experimental free induction decays according to the formula
где А S 0 – амплитуда твердофазных компонент – асфальтены), A le 0 – амплитуда высоковязких смол, A lm 0 – амплитуда жидких мальтенов – насыщенные, ароматические соединения и смолы, T 2 Sg – время релаксации кристаллической части твердофазной компоненты, T 2 Sam – время релаксации аморфной части твердофазной компоненты, T 2 le – время релаксации короткой экспоненциальной функции жидкофазной компоненты, T 2 lm – время релаксации функции Войта жидкофазной компоненты, T 2 ll – время релаксации компоненты, описывающей неоднородность магнитного поля; f Sam – доля аморфной части твердофазной компоненты, и огибающей спада в серии Карра-Парселла-Мейбума-Гилла по формулеWhereA S 0 – amplitude of solid-phase components – asphaltenes),A le 0 – amplitude of high-viscosity resins,A lm 0 – range of liquid maltenes – saturated, aromatic compounds and resins,T 2 Sg is the relaxation time of the crystalline part of the solid phase component,T 2 Sam is the relaxation time of the amorphous part of the solid phase component,T 2 le is the relaxation time of the short exponential function of the liquid phase component,T 2 lm is the relaxation time of the Voigt function of the liquid phase component,T 2 ll is the relaxation time of the component describing the inhomogeneity of the magnetic field;f Sam is the proportion of the amorphous part of the solid phase component and the decay envelope in the Carr-Purcell-Meibum-Gill series according to the formula
где A i – амплитуды компонент, которые позволяют оценить содержание жидких компонент – насыщенные соединения, ароматические соединения и смолы, характеризующими распределение компонент и соотнесение по групповому составу битума в исследуемом образце, далее из сигнала спада свободной индукции определася общая амплитуда по формуле:
Для оценки точности определения группового состава (SARA) методом ЯМР был проведен SARA-анализ экстрактов из шести образцов по ASTM D4124-09. Результаты SARA согласно ASTM D4124-09 и методу ЯМР показаны в Таблице, где УВ – углеводороды.SARA analysis of extracts from six samples according to ASTM D4124-09 was performed to assess the accuracy of determination of group composition (SARA) by NMR. SARA results according to ASTM D4124-09 and NMR method are shown in the Table where HC are hydrocarbons.
Таблица. Групповой состав экстрактов из образцов пород Table. Group composition of extracts from rock samples
(1 – ASTM D4124-09, 2 – ЯМР-релаксация)(1 - ASTM D4124-09, 2 - NMR relaxation)
Анализ результатов, представленных в Таблице, позволяет сделать вывод о том, что полученные в соответствии с ASTM D4124-09 и методом ЯМР значения не отличаются более чем на 17 %, что показывает высокую степень сходимости результатов обоими методами. Сравнение данных ССИ и КПМГ показало, что битуминозная порода и экстракт имеют практически одинаковые релаксационные сигналы, что подтверждает корректность данных, полученных заявленным способом.An analysis of the results presented in the Table allows us to conclude that the values obtained in accordance with ASTM D4124-09 and the NMR method do not differ by more than 17%, which shows a high degree of convergence of the results of both methods. Comparison of the SSI and KPMG data showed that the bituminous rock and extract have almost the same relaxation signals, which confirms the correctness of the data obtained by the claimed method.
Представленный пример осуществления заявленного технического решения показывает эффективность его использования на образцах битумонасыщенной породы для определения группового состава битума на разведанных и на эксплуатируемых месторождениях углеводородного сырья, в том числе на месторождениях, которые ранее не использовались по причине высокой стоимости извлечения вязкого флюида и низкой рентабельности.The presented embodiment of the claimed technical solution shows the effectiveness of its use on bitumen-saturated rock samples to determine the group composition of bitumen in explored and exploited hydrocarbon deposits, including deposits that were not previously used due to the high cost of extracting a viscous fluid and low profitability.
Таким образом, принимая во внимание результаты проведенных экспериментов, представляется возможным сделать логический вывод о достижении заявленного технического результата, а именно, создан простой в осуществлении, быстрый и эффективный способ анализа группового состава битума в образцах породы в исходном состоянии без предварительной подготовки, в том числе в полевых условиях, обеспечивающий реализацию возможностей:Thus, taking into account the results of the experiments, it seems possible to draw a logical conclusion about the achievement of the claimed technical result, namely, an easy-to-implement, fast and efficient method for analyzing the group composition of bitumen in rock samples in the initial state without preliminary preparation, including in the field, ensuring the implementation of the possibilities:
1 – быстрого определения группового состава битума в образцах пород, за счёт применения метода импульсной низкочастотной ЯМР-релаксометрии;1 - rapid determination of the group composition of bitumen in rock samples, due to the use of the method of pulsed low-frequency NMR relaxometry;
2 – исключение сложных и длительных операций пробоподготовки за счёт
того, что метод ЯМР-релаксометрии напрямую получает сигнал от парамагнитных ядер (протонов) битума в исходной породе;2 – exclusion of complex and lengthy sample preparation operations due to
the fact that the method of NMR-relaxometry directly receives a signal from the paramagnetic nuclei (protons) of bitumen in the original rock;
3 – исключение процесса экстракции за счёт того, что для заявляемого способа не требуется отделение исследуемого образца битума от минеральной матрицы;3 - exclusion of the extraction process due to the fact that the proposed method does not require the separation of the bitumen sample from the mineral matrix;
4 – исключение многоступенчатого химического анализа за счёт применения метода импульсной низкочастотной ЯМР-релаксометрии;4 – exclusion of multistage chemical analysis due to the use of pulsed low-frequency NMR relaxometry;
5 – исключение использования каких-либо реактивов и растворителей за счёт применения метода импульсной низкочастотной ЯМР-релаксометрии;5 - exclusion of the use of any reagents and solvents due to the use of the method of pulsed low-frequency NMR relaxometry;
6 – повышение технологичности проведения анализа битумов в породе также за счёт применения метода импульсной низкочастотной ЯМР-релаксометрии.6 - increasing the manufacturability of the analysis of bitumen in the rock also through the use of the method of pulsed low-frequency NMR relaxometry.
Основными достоинствами заявленного способа являются неинвазивность, простота пробоподготовки, высокая скорость анализа по сравнению с применяемыми в настоящее время методами, например по сравнению с наиболее распространенным методом экстракции скорость анализа увеличивается до ста раз. При этом неинвазивность позволяет сохранить ненарушенной флюидонасыщенность образцов породы и поровое пространство в ходе исследований.The main advantages of the claimed method are non-invasiveness, ease of sample preparation, high analysis speed compared to currently used methods, for example, compared to the most common extraction method, the analysis speed increases up to a hundred times. At the same time, non-invasiveness makes it possible to keep the fluid saturation of rock samples and pore space intact during research.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна», предъявляемому к изобретениям, так как заявленная совокупность признаков, приведенных в формуле изобретения, и полученные технические решения, обеспечивающие достижение заявленных результатов, неизвестны из уровня техники, исследованного на дату подачи заявки.The claimed technical solution meets the "novelty" criterion for inventions, since the claimed set of features given in the claims and the obtained technical solutions that ensure the achievement of the claimed results are unknown from the state of the art studied at the date of filing the application.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», предъявляемому к изобретениям, так как заявленная совокупность признаков и полученные технические результаты не являются очевидными для специалистов в данной области, и, по мнению заявителя, разработан принципиально новый способ определения группового состава битума в образцах горных пород, что обеспечивает значительное превосходство заявленного технического решения над известными способами на дату представления заявленного технического решения.The claimed technical solution meets the "inventive step" criterion for inventions, since the claimed set of features and the technical results obtained are not obvious to specialists in this field, and, according to the applicant, a fundamentally new method for determining the group composition of bitumen in rock samples has been developed , which provides a significant superiority of the claimed technical solution over the known methods at the date of submission of the claimed technical solution.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям, так как заявленное техническое решение апробировано в лабораторных условиях Института геологии и нефтегазовых технологий Казанского (Приволжского) федерального университета, и его можно реализовать в промышленном производстве для добычи сверхтяжелой нефти и природных битумов с использованием стандартного оборудования (настольного ЯМР-релаксометра), известных средств и материалов.The claimed technical solution meets the criterion of "industrial applicability" for inventions, since the claimed technical solution has been tested in laboratory conditions at the Institute of Geology and Petroleum Technologies of the Kazan (Volga Region) Federal University, and it can be implemented in industrial production for the production of extra heavy oil and natural bitumen with using standard equipment (desktop NMR relaxometer), well-known tools and materials.
Claims (5)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2796819C1 true RU2796819C1 (en) | 2023-05-29 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2813455C1 (en) * | 2023-11-10 | 2024-02-12 | Центральное экспертно-криминалистическое таможенное управление (ЦЭКТУ) | Method for determining group composition of oil products using nmr relaxometry |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020081742A1 (en) * | 2000-11-08 | 2002-06-27 | Konstantin Mirotchnik | Quantification of bitumen using NMR |
RU2411508C1 (en) * | 2009-10-19 | 2011-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) | Method for online inspection of components and separate organic compounds in mixtures thereof |
US20180011037A1 (en) * | 2011-02-22 | 2018-01-11 | Saudi Arabian Oil Company | Characterization of crude oil by nmr spectroscopy |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020081742A1 (en) * | 2000-11-08 | 2002-06-27 | Konstantin Mirotchnik | Quantification of bitumen using NMR |
RU2411508C1 (en) * | 2009-10-19 | 2011-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) | Method for online inspection of components and separate organic compounds in mixtures thereof |
US20180011037A1 (en) * | 2011-02-22 | 2018-01-11 | Saudi Arabian Oil Company | Characterization of crude oil by nmr spectroscopy |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ВОЛКОВ В.Я. и др. Анализ компонентного состава и свойств тяжёлых нефтей in situ методом ЯМР релаксации в низких магнитных полях // Георесурсы, 2018, т.20, N.4, стр.308-323. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2813455C1 (en) * | 2023-11-10 | 2024-02-12 | Центральное экспертно-криминалистическое таможенное управление (ЦЭКТУ) | Method for determining group composition of oil products using nmr relaxometry |
RU2822865C1 (en) * | 2024-04-18 | 2024-07-15 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Method for simultaneous determination of amount of water and group composition of water-oil emulsions using nmr relaxometry |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Liu et al. | Application of nuclear magnetic resonance (NMR) in coalbed methane and shale reservoirs: A review | |
Elsayed et al. | A review on the applications of nuclear magnetic resonance (NMR) in the oil and gas industry: laboratory and field-scale measurements | |
Fleury et al. | Characterization of shales using T1–T2 NMR maps | |
Yan et al. | Evaluation of wettabilities and pores in tight oil reservoirs by a new experimental design | |
Hürlimann et al. | The diffusion–spin relaxation time distribution function as an experimental probe to characterize fluid mixtures in porous media | |
US10900915B2 (en) | NMR sequential fluid characterization | |
Washburn et al. | Updated methodology for nuclear magnetic resonance characterization of shales | |
US9176081B2 (en) | NMR analysis of unconventional reservoir rock samples | |
Morgan et al. | Evaluation of the physicochemical properties of the postsalt crude oil for low-field NMR | |
EP2115486A1 (en) | Nmr-methods for identification and quantification of components in a fluid | |
WO2013148516A1 (en) | Nuclear magnetic resonance testing for organics and fluids in source and reservoir rock | |
US20040257075A1 (en) | Apparatus and methods for J-edit nuclear magnetic reasonance measurement | |
US10031255B2 (en) | Multi-dimensional nuclear magnetic resonance methods for characterizing fluids | |
Silletta et al. | Organic matter detection in shale reservoirs using a novel pulse sequence for T1-T2 relaxation maps at 2 MHz | |
Barbosa et al. | Low-field nuclear magnetic resonance for petroleum distillate characterization | |
Ma et al. | The application of Nuclear Magnetic Resonance T1-T2 maps in the research of sedimentary organic matter: A case study of early mature shale with type Ⅰ kerogen | |
Shikhov et al. | Application of low-field, 1H/13C high-field solution and solid state NMR for characterisation of oil fractions responsible for wettability change in sandstones | |
Galeev et al. | Novel low-field NMR method for characterization content and SARA composition of bitumen in rocks | |
Liu et al. | Separation of solid and liquid components in organic-rich chalks using NMR relaxation | |
Washburn et al. | A new laboratory approach to shale analysis using NMR relaxometry | |
Panattoni et al. | Combined high-resolution solid-state 1H/13C NMR spectroscopy and 1H NMR relaxometry for the characterization of kerogen thermal maturation | |
Liu et al. | Experimental Investigation of Solid Organic Matter with a 2D NMR T 1–T 2 Map | |
Volkov et al. | Analysis of the composition and properties of heavy oils in situ by Low Field NMR relaxation method | |
Washburn et al. | Low-field nuclear magnetic resonance characterization of organic content in shales | |
RU2796819C1 (en) | Method for determining the group composition of bitumen in rock using low-frequency nmr relaxometry |