RU2799039C1 - Лабораторная установка для определения содержания жидкости в образцах пород-коллекторов углеводородов - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к анализу материалов с помощью тепловых средств, а именно к устройствам, применяемым в стационарной и в полевой лаборатории для качественного и количественного определения содержания жидкости в образцах низкопористых и низкопроницаемых пород-коллекторов углеводородов. Установка для определения содержания жидкости в образцах пород-коллекторов углеводородов характеризуется тем, что содержит по меньшей мере одну кювету с крышкой, помещаемую в нагревательную камеру с образцом породы, устройство продувки, соединённое с по меньшей мере одной кюветой по меньшей мере одной трубкой продувки, по меньшей мере одну измерительную ячейку, соединённую с по меньшей мере одной кюветой по меньшей мере одной отводящей трубкой, причём на по меньшей мере одной отводящей трубке, между по меньшей мере одной кюветой и по меньшей мере одной измерительной ячейкой, установлено охлаждающее устройство. Техническим результатом является повышение точности определения водосодержания горной породы и количественного содержания свободной и связанной воды, количественной регистрации динамики выхода различных жидкостей во времени в процессе исследований. 11 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к анализу материалов с помощью тепловых средств, а именно к устройствам, применяемым как в стационарной так и в полевой лаборатории для качественного и количественного определения содержания жидкости (воды, жидких углеводородных фракций, газового конденсата) образцов низкопористых и/или низкопроницаемых пород-коллекторов углеводородов, в том числе нетрадиционных, сланцевых и/или содержащих органическое вещество и/или обладающих сложной структурой пустотного пространства.

Уровень техники

На дату подготовки описания одним из важных исследовательских направлений в нефтяной области является разработка технологий для освоения трудноизвлекаемых запасов (ТРИЗ). ТРИЗ представляют собой залежи углеводородов (нефть, газ, конденсат) с низкопроницаемыми коллекторами и высоковязкими нефтями. Для разработки ТРИЗ необходимы принципиально новые технологические решения. За последние годы имеет место тенденция вводить в опытно-промышленную эксплуатацию месторождения и пласты с ТРИЗ, разработка которых считалась ещё пять лет назад бесперспективной и нерентабельной.

Процесс подсчёта запасов для нетрадиционных коллекторов намного сложнее, чем для традиционных. Определение характеристик коллектора и определение коэффициента извлечения нефти и газа являются наиболее важными задачами/проблемами, которые необходимо решить при разработке ресурсов углеводородов из низкопроницаемых пород-коллекторов. Одна из ключевых причин состоит в высокой неопределённости в коэффициенте нефте- и газонасыщенности сланцев, поскольку в настоящее время трудно корректно и точно измерить насыщенность жидкостью низкопроницаемых пород-коллекторов (с проницаемостью менее 10–15⋅10^-15 мм²), имеющих относительно короткую историю разработки (менее 10 лет). Современные возможности надёжной оценки флюидонасыщенности как в образцах керна так и в стволах скважин с использованием стандартных технологий крайне ограничены, что приводит к существенной погрешности (до 30 отн.%) при оценке ресурсов и подсчёте запасов углеводородов в пласте.

В контексте петрофизической характеристики низкопроницаемых пород-коллекторов надёжное знание водосодержания (водонасыщенности) имеет большое значение по нескольким причинам. Во-первых, для надёжного определения объёма/массы углеводородов в пласте необходимо знать насыщенность породы не только нефтью и газом, но и пластовой водой. Недооценка водонасыщенности приводит к ошибочным результатам как при оценке ресурсов углеводородов так и при подсчёте запасов, а также к занижению коэффициента нефтеотдачи по сравнению с фактическими значениями. Недооценка водонасыщенности может привести к завышенной оценке запасов газа или нефти и, в свою очередь, к экономически нецелесообразной разработке месторождения. Завышение водонасыщенности может привести к необоснованному отказу от разработки экономически жизнеспособного месторождения. Учитывая важность содержания воды в определении исходных объёма/массы углеводородов на месте с помощью объёмного баланса, важно получить точное начальное содержание воды в пористой среде породы-коллектора. Во-вторых, присутствие воды в пустотах обычно изменяет относительную фазовую проницаемость породы и снижает коэффициент извлечения нефти. В-третьих, надёжное знание содержания, минерализации воды и ёмкости катионного обмена позволяет обоснованно выбирать и использовать адекватную модель при интерпретации данных геофизических исследований скважин (ГИС). В этом случае информативность данных ГИС существенно повышается, что позволяет нефтегазовым компаниям сэкономить на дорогостоящих операциях по отбору керна. В-четвёртых, информация о содержании и химическом и изотопном составе воды в пласте может быть включена в моделирование утечек воды во время гидроразрыва пласта (ГРП) с учётом взаимодействия между матрицей породы, природной водой и жидкостью для гидроразрыва пласта.

Существующие на мировом рынке технологии для оценки объёмного/массового содержания воды в низкопроницаемых породах-коллекторах не достаточно точные и быстрые, требуют большой объём кернового материала. Использование традиционных подходов приводит к ошибкам при оценке запасов, выборе схемы разработки месторождений и выборе схемы стимуляции пласта.

Важно отметить, что имеющиеся аналоги решения для оценки объёма/массы и состава поровой воды разработаны для традиционных пород коллекторов, однако благодаря модификации могут быть использованы и для нетрадиционных (сланцевых) отложений. Однако их использование даёт неприемлемо низкую точность и не всегда позволяет получить ожидаемый результат.

На современном уровне развития науки и техники выделяются прямые и косвенные методы оценки остаточного водосодержания.

Косвенные методы основаны на связях между водосодержанием пород и их физическими свойствами (метод капиллярного вытеснения; метод центрифугирования; метод ЯМР; термогравиметрический метод; гигрометрический метод; метод сушки с повышением температуры (метод Мессера), метод аспирационной термомассометрии; метод выпаривания, хлоридный метод, метод по данным электропроводности, по содержанию/концентрации обменных катионов, по остаточной керосинонасыщенности и др.) и дают скорее качественные, чем точные количественные результаты. Косвенные методы тарируются по прямым и несут ещё большие ошибки в измерении остаточной водонасыщенности.

Среди прямых методов определения содержания остаточной поровой воды в лабораториях, на сегодняшний день, активно используются три метода: метод Закса (метод Дина-Старка), метод реторты и метод испарения. В целом, все прямые методы основаны на непосредственном измерении объёма/массы извлечённой поровой воды из образцов керна путём только теплового воздействия (метод реторты, метод испарения) и комбинации теплового воздействия и выщелачивания органическим растворителем, например толуолом, метанолом, тетрагидрофураном и др. (метод Закса).

Ряд существенных недостатков заставляет задуматься о корректности применения метода Закса для определения содержания остаточной воды в слабопроницаемых сланцевых породах. В частности, метод имеет большую ошибку при определении водосодержания образцов пород нетрадиционных коллекторов — ±50 отн.%. Повторяемость метода Закса составляется 0,1 мл воды или 2 % от среднего содержания воды при общем содержании воды 0–25 мл. Это относится к испытаниям, выполняемым одним и тем же специалистом с использованием одного и того же оборудования. При этом ошибка измерения может составлять от 0,1 до 0,3 мл воды, что критично при низком содержании остаточной влаги (менее 1 мл) в образце сланцевой низкопроницаемой породы.

Другим слабым моментом метода Закса является сложность прибора, в частности — наличие большого количества соединений и комплектующих. В результате эксперимента возможна конденсация атмосферной воды в конденсаторе при высокой влажности воздуха или капли могут собираться (прилипать) к недостаточно чистому стеклу конденсатора, более того, может быть потеря воды в местах соединения компонентов, например, экстракционной колбы, что, в свою очередь, отражается на точности измерения.

Помимо проблем с точностью результатов измерения, существенным недостатком или ограничением метода также является невозможность разделения содержания свободной и физически связанной воды в образце.

Из уровня техники известен аналог для лабораторного определения водосодержания (RU2734580С1, опубл. 20.10.2020). Устройство содержит нагревательную камеру, которая может быть выполнена в виде муфельной печи или нагревательной печи, или сушильного шкафа. Во внутреннем объёме нагревательной камеры размещают кювету с образцом отобранной породы, герметично закрытую крышкой с тонкой трубкой. Один конец трубки находится в объёме кюветы, а второй конец выведен из области внутреннего пространства камеры в приёмную ёмкость, например, мерную пробирку, которая расположена в ёмкости, например, сосуде, наполненной охлаждающим агентом, например, льдом и холодной водой. Кювета и крышка могут быть выполнены из термостойкого материала, например тефлона или фторопласта.

Недостатками данного аналога является то, что он характеризуется низкой точностью определения водосодержания горной породы, а также количественного содержания свободной и связанной воды, быстрой изнашиваемостью, что приводит к увеличении ошибки анализа до 30 отн.%, совершенно не пригоден для промышленного использования, более того не позволяет фиксировать динамику выхода воды в реальном времени в ходе измерения. Материал макета не позволят провести нагрев более 250–350 °С, что делает не возможным оценить массовое содержание связанной воды в образце.

Раскрываемое решение устраняет указанные недостатки и позволяет достичь заявленный технический результат.

Раскрытие изобретения

Технической задачей является создание установки, обеспечивающей устранение недостатков существующих решений-аналогов и заключается в точном, быстром и надёжном определении остаточного водосодержания, а также в получении количественного содержания различных видов жидкости (например, воды свободной, физически и химически связанной) в образцах горных пород, в том числе низкопористых и/или низкопроницаемых пород-коллекторов углеводородов, в том числе, небольшой массы и с изначально низким содержанием воды.

Техническим результатом раскрываемого изобретения являются существенное повышение точности определения водосодержания горной породы, а также количественного содержания свободной и связанной воды, количественной регистрации динамики выхода различных жидкостей во времени в процессе исследований, возможность выполнять более одного измерения одновременно на одной установке, возможность использовать установку в лабораториях стационарных и мобильных (непосредственно в полевых условиях, на месторождениях углеводородов и/или минерального сырья).

Технический результат достигается за счёт того, что установка для определения содержания жидкости в образцах пород-коллекторов углеводородов, содержит по меньшей мере одну кювету с крышкой, помещаемую в нагревательную камеру с образцом породы, устройство продувки, соединённое с по меньшей мере одной кюветой по меньшей мере одной трубкой продувки, по меньшей мере одну измерительную ячейку, соединённую с по меньшей мере одной кюветой по меньшей мере одной отводящей трубкой, причём на по меньшей мере одной отводящей трубке, между по меньшей мере одной кюветой и по меньшей мере одной измерительной ячейкой, установлено охлаждающее устройство.

Кроме того, охлаждающее устройство выполнено из нержавеющей проточной ячейки с отверстиями подачи и отвода охлаждающей жидкости.

Кроме того, отводящая трубка проходит через корпус охлаждающего устройства и зафиксирована в нём.

Кроме того, устройство продувки выполнено с возможностью подключения к внешнему источнику газа, создающему давление для продувки.

Кроме того, трубка продувки и отводящая трубка выполнены из термостойкого и/или инертного к жидкости и/или несмачиваемого жидкостью материала, выдерживающего нагрев до заданной рабочей температуры без изменения своих физико-химических свойств.

Кроме того, измерительная ячейка содержит сосуд с калиброванным объёмом.

Кроме того, сосуд с калиброванным объёмом выполнен из химически инертного к воде материала, который не теряет своих свойств при охлаждении.

Кроме того, измерительная ячейка дополнительно содержит по меньшей мере один регистратор с функцией автоматической регистрации и/или передачи измеренных значений объёма или массы или количества одной или более жидкостей в реальном времени.

Кроме того, регистратор измерительной ячейки выполнен с возможностью оптического детектирования уровня менисков между жидкостями в пробирке и/или с возможностью определения массы и/или с возможностью определения количества вещества жидкости методом ядерно-магнитного резонанса.

Кроме того, регистратор выполнен с возможностью работы с одной или несколькими измерительными ячейками.

Кроме того, на отводящей трубке установлен по меньше мере один датчик-регистратор.

Кроме того, датчик-регистратор представляет собой аналоговое или цифровое измерительное устройство с функцией автоматической регистрации и/или передачи измеренных значений в реальном времени.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - Принципиальная схема установки.

Фиг.2 - Пример реализации установки с шестью параллельно подключенными кюветами.

Фиг.3 - Пример реализации установки с тремя параллельно подключенными кюветами.

Фиг.4 - Пример графиков, характеризующих динамику выхода воды, по данным измерительной ячейки в ходе испытания кюветы с образом целевой породы-коллектора.

Фиг.5 - Сопоставление объёма воды до и после прогрева, полученной с помощью раскрываемого изобретения с кюветами, заполненными образцами целевой породы-коллектора.

Фиг.6 - Относительная ошибка измерения водосодержания для раскрываемого изобретения с кюветами, заполненными образцами целевой породы-коллектора (над столбиками диаграммы указаны объёмы добавленной воды).

Фиг.7 - Сравнение результатов определения водосодержания стандартным методом Закса и с помощью раскрываемого изобретения для представительной коллекции образцов целевой породы-коллектора ачимовской толщи.

Фиг.8 - Динамика относительной погрешности определения водосодержания для образцов пород ачимовской толщи с помощью раскрываемого изобретения и тефлоновой кюветы в зависимости от начального водосодержания.

Осуществление изобретения

Заявленная установка (фиг. 1) предназначена для определения содержания жидкости в образцах низкопористых и низкопроницаемых пород-коллекторов углеводородов, содержит как минимум одну кювету 1, вмещающую анализируемый образец (горной породы, шлама, бурового раствора и пр.), соединённые с ней как минимум одну измерительную ячейку 2 для определения объёма/массы/количества жидкости и/или разных жидкостей, одно охлаждающее устройство 3 (вне зависимости от количества кювет и ячеек) и одно устройство продувки 4 (вне зависимости от количества кювет и ячеек) с кондиционером газа (например, осушителем).

В устройстве могут использоваться несколько параллельно подключенных кювет 1 (фиг.2, фиг.3), каждая из которых вмещает анализируемый образец (горной породы, шлама, бурового раствора и пр.), и соединяется с одной или несколькими измерительными ячейками 2 для определения объёма/массы/количества жидкости и/или разных жидкостей через общее для всех охлаждающее устройство 3 и общее для всех устройство продувки 4 с кондиционером газа (например, осушителем и/или термостатом). Устройство продувки 4 с кондиционером газа способно выполнять свои функции в двух режимах: индивидуальная программа (расход и температура газа, длительность продувки) для каждой кюветы или группы кювет, так и по одной (общей) программе для всех кювет одновременно; в процессе работы возможно переключение между режимами работы по заданному расписанию или набору условий.

Каждая кювета 1 включает в себя сосуд для вмещения образца пород, который может быть выполнен из инертного, термоустойчивого металла; герметично закрывающую сосуд крышку.

Герметизация соединения крышки и металлического сосуда выполняется любым способом, например, может быть выполнена с помощью стального зажимного крепежа.

Каждая кювета герметично соединена с устройством продувки 4 отдельной трубкой продувки 5 и с измерительной ячейкой 2 — отдельной отводящей трубкой 6.

Каждая собранная кювета 1 герметично закрывается крышкой и помещается в общую нагревательную камеру 7 (например, печь муфельная) (фиг.1) с постоянным поддержанием температуры, из которой наружу выпускаются соединительные трубки 5 и 6 от каждой кюветы 1 в устройстве.

На отводящую(ие) трубку(и) 6, соединяющую(ие) кювету(ы) 1 и ячейку(и) 2 смонтировано устройство охлаждения 3. Количество как отводящих трубок 6, так и трубок продувки 5 равно количеству кювет 1.

На участке отводящей трубки 6 между кюветой 1 и измерительной ячейкой 2 может быть установлен по меньшей мере один датчик-регистратор (например, датчик-регистратор температуры, расхода, ёмкости и пр.). Установка датчиков-регистраторов возможна на любом участке отводящей трубки.

Датчик-регистратор представляет собой аналоговое и/или цифровое измерительное устройство с функцией автоматической регистрации (например, в память) и/или передачи (отложенной или в реальном времени) измеренных значений (например, температуры) в цифровом формате по заданной программе (в заданные моменты времени).

Устройство продувки 4 с осушителем обладает возможностью подключения, например, через игольчатый кран, к внешнему источнику газа 8 (например, воздушному компрессору), создающему давление для продувки газом (например, воздухом) и может быть оснащено кондиционером газа для продувки газом с заданными фиксированными свойствами (фиг.1). Такая конструкция позволяет включать при необходимости продувку и регулировать её продолжительность в ручном и/или автоматическом режиме. В качестве материала для кондиционирования газа (например, осушения) воздуха может быть использован любой влагоуловитель (например, цеолиты).

Устройство охлаждения 3 выполнено любым удобным способом, например, в виде нержавеющей проточной ячейки с отверстиями подачи и отвода охлаждающей жидкости от источника охладителя 10, и может устанавливаться на выходе отводящей(их) трубки(ок) 6 из нагревателя 7, т.е. между кюветой 1 и измерительной ячейкой 2 (фиг.1). Отводящая(ие) трубка(и) 6 может(гут) фиксироваться в корпусе проточной ячейки 3, например, через сальниковые уплотнения.

Измерительная ячейка 2 служит для сбора (накопления, локализации) объёма и/или массы и/или количества одной или нескольких выделившихся жидкостей для последующего измерения/определения массы/объёма/количества жидкостей. Пример ячейки — сосуд с калиброванным объёмом, выполненный из химически инертного и/или гидрофильного, к воде материала, который не теряет своих свойств при охлаждении, и имеет градуировку с делениями. Измерительных ячеек 2 может быть несколько (на каждую кювету 1 и соответственно на каждую отводящую трубку 6).

Измерительная ячейка может содержать в себе регистратор 9. Регистратор 9 измерительной ячейки — аналоговое и/или цифровое измерительное устройство с функцией автоматической регистрации (например, в память) и/или передачи (отложенной или в реальном времени) измеренных значений массы/объёма /количества жидкости/жидкостей по заданной программе (в заданные моменты времени) с возможностью получения качественных и количественных данных по выходу жидкости в реальном времени.

Для выполнения своей функций регистратор 9 измерительной ячейки 2 использует один или более физических методов, например оптическое детектирование уровней менисков между жидкостями в пробирке, определение массы (взвешивание), определение количества вещества жидкостей методом ядерно-магнитного резонанса.

Установка предполагает любые удобные/целесообразные варианты (комбинации) совместной работы измерительной ячейки 2 и регистратора 9 измерительной ячейки, включая один регистратор на несколько ячеек (например, в случае оптического детектирования объёма); один регистратор на одну ячейку (фиг.2) (например, в случае измерения массы или сигнала ядерно-магнитного резонанса) или несколько регистраторов на одну ячейку (фиг.3) (например, в случае раздельного оптического детектирования объёмов нескольких жидкостей). При использовании нескольких ячеек, на каждую ячейку может быть предусмотрено по одному регистратору.

Трубка продувки и отводящая трубка выполнены из термостойкого и/или инертного к жидкости и/или несмачиваемого жидкостью материала (например, нержавеющая сталь и т.п.) различной толщины стенки, выдерживающего нагрев до заданной рабочей температуры без изменения своих физико-химических свойств.

Трубка продувки одним концом может крепиться к фитингу, приваренному к крышке кюветы с помощью набора обжимных колец с гайками. Другим концом через запорный кран соединена с устройством продувки с осушителем. Отводящая трубка также может герметично крепиться к фитингу, приваренному к крышке кюветы с помощью набора обжимных колец с гайками.

Конструкция кюветы, отводящих трубок и трубок продувки способна выдерживать продолжительную температуру нагрева (не менее 650 °C), не меняя своих физико-химических свойств.

Заявленная установка обеспечивает следующие выходные реакции в результате выполнения своих функций:

• выделение жидкости из кюветы со скоростью до 100 мл/ч;

• определение и регистрация объёма жидкости в измерительной ячейке с абсолютной ошибкой не более 0,2 мл;

• определение и регистрация постоянной массы образца после определения с абсолютной ошибкой не более 0,1 г;

• определение массового водосодержания с относительной ошибкой менее 5 масс.%.

Пример реализации

Тестирования проводились с тремя вариантами реализации устройства. В первом варианте использовалась одна кювета (фиг. 1), во втором – шесть параллельно соединенных кювет с общим для всех устройствами продувки и устройством охлаждения (фиг. 2), в третьем – три параллельно соединенных кювет с общим для всех устройствами продувки и охлаждения (фиг. 3).

Для тестовых измерений в первом и втором вариантах была использована порода низкопроницаемых нефтематеринских отложений баженовской свиты (целевая порода-коллектор). До начала тестирования из образцов целевой породы-коллектора была удалена вся свободная и физически связанная вода путём сушки.

Перед каждым тестированием кюветы были доведены до постоянной массы путём высушивания в сушильном шкафу в течении определённого времени.

В каждую доведённую до постоянного веса пустую кювету добавлялось по несколько грамм целевой породы-коллектора. Затем кювета с породой взвешивалась и наполнялась одинаковой массой дистиллированной воды, повторно взвешивалась, закрывалась и помещалась в нагреватель, в качестве которого выступал муфельный шкаф, нагретый до необходимой температуры. Прогрев осуществлялся в течение нескольких часов, за которые в пробирку-приёмник через отводящую трубу поступала выпаренная вода. Снижение температуры отводящей трубки, измеряемой с помощью термологгера, служило сигналом к приближению окончания измерения и включению продувки. Всего выполнялось две продувки осушенным воздухом. В качестве осушителя воздуха использовался обезвоженный цеолит.

Конденсация паров воды в установке была выполнена с помощью охлаждающего устройства непосредственно в отводящей трубке на её выходе из нагревателя (фиг.1, фиг. 2, фиг. 3).

В ходе прогрева изменение уровня в каждой пробирке фиксировалось посредством одной измерительной ячейки, в качестве которой выступала цифровая фотокамера. Данные передавались на компьютер, где с помощью специального программного обеспечения определялось положение уровня во времени и рассчитывался объём воды в ёмкости в ходе всего измерения (фиг.4).

После прогрева кюветы извлекались из сушильного шкафа и помещалась в эксикатор для остывания, а пробирки с водой взвешивались для измерения массы собранной воды.

Массовое содержание воды в образце (W, масс.%) рассчитывалось по формуле:

где m _w — масса выделившейся воды;

m _r — масса высушенной породы.

После остывания, кюветы также взвешивались. Все взвешивания производились на аналитических весах с ошибкой ±0,001 г. В результате, определялась потеря воды при выпаривании, а также рассчитывается ошибка относительно заданной (известной) массы воды для каждой кюветы.

Относительная ошибка измерения (δW, отн.%) рассчитывалась по формуле:

где m ₀  — масса добавленной в кювету перед испытанием дистиллированной воды,

m _w  — масса выделившийся в пробирку-приёмник воды после прогрева.

Установлено, что при самом маленьком содержании воды в кювете (0,1 мл) наблюдается самая большая ошибка для всех тестов до 4,17 отн.% (фиг.5,6). В случае, когда содержание воды больше 1 мл, то ошибка не превышает 1 отн.% (фиг.6).

Испытания установки, включающей шесть параллельно подключенных кювет с одним для всех оптическим регистратором в измерительной ячейке (фиг.2), каждая из которых была заполнена предварительно высушенными образцами целевой породы-коллектора, были проведены последовательно при добавлении 10 и 0,1 мл в каждую кювету соответственно. В результате было установлено, что все кюветы при прогреве с 10 мл дают ошибку не более 0,8 отн.%, а при 0,1 мл – не более 5 отн.%.

Для испытания заявленной установки, включающей три параллельно подключенные кюветы с одним регистратором на каждую ячейку (фиг. 3), были использованы различные типы целевых образцов. В первую кювету помещался образец горной породы баженовской свиты с сохранённой (путём герметизации в парафиновой оболочке) начальной водонасыщенностью, во вторую кювету – образец шлама горной породы, в третью кювету – образец бурового раствора. В результате испытаний удалось получить водосодержание всех трех целевых образцов, которое составило для образца породы БС 1,22 масс.%, для образца шлама горной породы – 25,3 масс.%, для образца бурового раствора – 64,5 масс.%.

Заявленный технический результат достигается с использованием как с одной, так и с несколькими подключенными параллельно кюветами, одним общим регистратором на все кюветы в измерительной ячейке или с одним регистратором на каждую ячейку, при одновременном измерении разных видов образцов. В дальнейшем, в зависимости от поставленных задач и сроков исследований может быть использована установка как с одной, так и с несколькими кюветами и регистраторами.

Сравнительные испытания заявленной установки со стандартным методом Закса было проведено на коллекции образцов слабопроницаемых пород углеводородов ачимовской толщи Западной Сибири. Коллекция включала в себя 27 образцов целевой породы с сохранённой (путём герметизации в парафиновой оболочке) начальной водонасыщенностью. В результате (фиг.7) водосодержание, полученное с помощью установки, даёт значительно более точные результаты по сравнению со способом Закса. Содержание остаточной воды оказалось варьирующим от 1,35 до 4,28 масс.%, в то время как способ Закса имеет тенденцию недооценки ее содержания в породе 0,89–3,92 масс.%. Установлено, что водосодержание на 1–41 % больше, чем определённое по способу Закса.

Сопоставление результатов прогрева образцов ачимовской толщи в установке с прогревом в тефлоновых кюветах метода испарения на тестовых образцах показало (фиг.8), что раскрываемое изобретение даёт значительно более точные результаты по сравнению с тефлоновой кюветой, особенно для пород с изначально низким водосодержанием (менее 1 масс.%). Так ошибка определения 0,1 мл с помощью установки составляет 5 отн.%, а с помощью тефлоновых кювет более 6 отн.%. Дополнительно, с помощью измерительной ячейки удалось отследить динамику выхода воды во времени и снизить время испытания до 2,5 ч по сравнению с 5,5 ч в тефлоновой кювете.

Выполнение предлагаемой установки вышеописанным образом, включая наличие одной или нескольких кювет, каждая из которых соединена трубкой продувки с одним общим устройством продувки и отводящей трубкой с одной или несколькими измерительными ячейками, наличие одного общего устройства охлаждения, через которое проходит одна или несколько отводящих трубок (в зависимости от количества кювет), обеспечивает высокую точность определения водосодержания горной породы, а также количественного содержания свободной и связанной воды, количественной регистрации динамики выхода различных жидкостей во времени в процессе исследований, возможность выполнять более одного измерения одновременно на одной установке, возможность использовать установку в лабораториях стационарных и мобильных (непосредственно в полевых условиях, на месторождениях углеводородов и/или минерального сырья).

Claims (12)

1. Установка для определения содержания жидкости в образцах пород-коллекторов углеводородов, характеризующаяся тем, что содержит по меньшей мере одну кювету с крышкой, помещаемую в нагревательную камеру с образцом породы, устройство продувки, соединённое с по меньшей мере одной кюветой по меньшей мере одной трубкой продувки, по меньшей мере одну измерительную ячейку, соединённую с по меньшей мере одной кюветой по меньшей мере одной отводящей трубкой, причём на по меньшей мере одной отводящей трубке, между по меньшей мере одной кюветой и по меньшей мере одной измерительной ячейкой, установлено охлаждающее устройство.

2. Установка по п.1, характеризующаяся тем, что охлаждающее устройство выполнено из нержавеющей проточной ячейки с отверстиями подачи и отвода охлаждающей жидкости.

3. Установка по п.1, характеризующаяся тем, что отводящая трубка проходит через корпус охлаждающего устройства и зафиксирована в нём.

4. Установка по п.1, характеризующаяся тем, что устройство продувки выполнено с возможностью подключения к внешнему источнику газа, создающему давление для продувки.

5. Установка по п.1, характеризующаяся тем, что трубка продувки и отводящая трубка выполнены из термостойкого, и/или инертного к жидкости, и/или несмачиваемого жидкостью материала, выдерживающего нагрев до заданной рабочей температуры без изменения своих физико-химических свойств.

6. Установка по п.1, характеризующаяся тем, что измерительная ячейка содержит сосуд с калиброванным объёмом.

7. Установка по п.6, характеризующаяся тем, что сосуд с калиброванным объёмом выполнен из химически инертного к воде материала, который не теряет своих свойств при охлаждении.

8. Установка по п.1, характеризующаяся тем, что измерительная ячейка дополнительно содержит по меньшей мере один регистратор с функцией автоматической регистрации и/или передачи измеренных значений объёма, или массы, или количества одной или более жидкостей в реальном времени.

9. Установка по п.1, характеризующаяся тем, что регистратор измерительной ячейки выполнен с возможностью оптического детектирования уровня менисков между жидкостями в пробирке, и/или с возможностью определения массы, и/или с возможностью определения количества вещества жидкости методом ядерно-магнитного резонанса.

10. Установка по п.9, характеризующаяся тем, что регистратор выполнен с возможностью работы с одной или несколькими измерительными ячейками.

11. Установка по п.1, характеризующаяся тем, что на отводящей трубке установлен по меньше мере один датчик-регистратор.

12. Установка по п.11, характеризующаяся тем, что датчик-регистратор представляет собой аналоговое или цифровое измерительное устройство с функцией автоматической регистрации и/или передачи измеренных значений в реальном времени.

Images