СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ ЗАГРЯЗНИТЕЛЯ, ПРОНИКШИХ В ПОРИСТУЮ СРЕДУ ПРИ ФИЛЬТРАЦИИ

1. Способ количественного анализа распределения твердых частиц суспензии, проникших в пористую среду при фильтрации, в соответствии с которым
окрашивают твердые частицы катионным красителем и приготавливают по меньшей мере три калибровочных эталона путем смешивания окрашенных твердых частиц с гранулами сыпучей среды, близкой по цвету к исследуемой пористой среде, при различных известных массовых концентрациях окрашенных частиц,
фотографируют приготовленные калибровочные эталоны и получают изображения всех эталонов,
проводят цифровой анализ полученных изображений калибровочных эталонов на основе аддитивной цветовой модели RGB и получают профили распределения интенсивности красного, зеленого и синего цветов для каждого калибровочного эталона,
на основе анализа полученных профилей распределения интенсивности красного, зеленого и синего цветов в калибровочных эталонах выбирают одну норму для количественной характеристики изменения красного, зеленого и синего цветов во всех калибровочных эталонах,
получают единую калибровочную кривую путем сопоставления для каждого калибровочного эталона значений выбранной нормы с известной массовой концентрацией окрашенных частиц в этом калибровочном эталоне,
приготавливают суспензию из окрашенных твердых частиц и осуществляют прокачку суспензии через образец исследуемой пористой среды,
после прокачки суспензии окрашенных твердых частиц образец пористой среды разделяют на две части вдоль направления течения суспензии при осуществлении прокачки, фотографируют скол образца при тех же условиях,
при которых было получены изображения калибровочных эталонов, и получают изображение скола образца пористой среды,
проводят цифровой анализ полученного изображения скола образца на основе аддитивной цветовой модели RGB и получают двумерное распределение интенсивности красного, зеленого и синего цветов на сколе образца,
определяют фоновые значения интенсивности красного, зеленого и синего цветов,
определяют двумерное распределение массовой концентрации окрашенных твердых частиц суспензии на основе полученного двумерного распределения интенсивности красного, зеленого и синего цветов на полученном изображении скола образца, используя фоновые значения интенсивности красного, зеленого и синего цветов, выбранную норму и полученную ранее калибровочную кривую.
2. Способ по п. 1, в соответствии с которым изображения всех эталонов расположены на одном фотоснимке.
3. Способ по п. 1, в соответствии с которым изображения эталонов расположены на разных фотоснимках, полученных при одинаковых условиях.
4. Способ по п. 1, в соответствии с которым образец пористой среды представляет собой керн горной породы, а в качестве суспензии используют буровой раствор.
5. Способ по п. 1, в соответствии с которым фоновые значения интенсивности красного, зеленого и синего цветов определяют по участку изображения скола образца, на котором отсутствуют проникшие твердые частицы суспензии.
6. Способ по п. 1, в соответствии с которым для определения фоновых значений интенсивности красного, зеленого и синего цветов дополнительно фотографируют скол образца пористой среды, совмещенный по меньшей мере с одним сколом другого аналогичного образца, не содержащими проникших твердых частиц суспензии, при этом фоновые значения интенсивности красного, зеленого и синего цветов определяют по тому участку полученного изображения, где запечатлен скол образца без проникших частиц суспензии.
7. Способ по п. 1, в соответствии с которым на основе полученного двумерного распределения массовой концентрации твердых частиц суспензии на сколе образца вычисляют двумерное распределение доли объема пористой среды, занимаемой твердыми частицами суспензии, по формуле
s
s
skel
где σ - доля объема пористой среды, занимаемая твердыми частицами суспензии, C - массовая концентрация твердых частиц суспензии в пористой среде, ρ - плотность материала твердых частиц суспензии, ρ - плотность материала скелета пористой среды, ϕ - пористость.
8. Способ по п. 7, в соответствии с которым на основе полученного двумерного распределения доли объема пористой среды, занимаемой твердыми частицами, с помощью пространственного усреднения в направлении, перепендикулярном направлению течения суспензии при прокачке, определяют профиль доли объема пористой среды, занимаемой твердыми частицами суспензии.
9. Способ по п. 7, в соответствии с которым на основе полученного двумерного распределения доли объема пористой среды, занимаемой
твердыми частицами суспензии, дополнительно рассчитывают двумерное распределение доли объема пористой среды, занимаемой упаковкой твердых частиц суспензии по формуле
fc
fc
где σ - доля объема пористой среды, занимаемая упаковкой твердых частиц суспензии, ϕ - собственная пористость упаковки твердых частиц суспензии.
10. Способ по п. 9, в соответствии с которым на основе полученного двумерного распределения доли объема пористой среды, занимаемой упаковкой твердых частиц суспензии, с помощью пространственного усреднения в направлении, перепендикулярном направлению течения суспензии при прокачке, определяют профиль доли объема пористой среды, занимаемой упаковкой твердых частиц суспензии.
11. Способ по п. 1, в соответствии с которым на основе полученного двумерного распределения интенсивности красного, зеленого и синего цветов на сколе образца с помощью пространственного усреднения в направлении, перепендикулярном направлению течения суспензии при прокачке, определяют профили интенсивности красного, зеленого и синего цветов твердых частиц суспензии вдоль скола образца.
12. Способ по п. 1, в соответствии с которым на основе полученного двумерного распределения массовой концентрации окрашенных твердых частиц суспензии с помощью пространственного усреднения в направлении, перепендикулярном направлению течения суспензии при прокачке, определяют профили массовой концентрации твердых частиц суспензии вдоль скола образца.
13. Способ по п. 11, в соответствии с которым дополнительно определяют эмпирические параметры, описывающие захват частиц в пористой среде, путем достижения наилучшего соответствия между профилем доли объема пористой среды, занимаемой твердыми частицами, полученным путем решения (аналитического или численного) соответствующей математической модели процесса фильтрации суспензии и профилем, определенным на основе цифрового анализа изображения скола образца.
14. Способ по п. 13, в соответствии с которым в процессе прокачки суспензии окрашенных частиц через образец измеряют перепад давления вдоль образца и расход закачиваемой суспензии, и на основе полученных эмпирических параметров, описывающих захват частиц в пористой среде, определяют вид связи между проницаемостью пористой среды и долей объема пористой среды, занимаемой твердыми частицами суспензии, путем достижения наилучшего соответствия между перепадом давления и расходом закачиваемой суспензии, полученными путем решения (аналитического или численного) соответствующей математической модели процесса фильтрации суспензии и экспериментально измеренными величинами.
15. Способ по п. 14, в соответствии с которым полученные эмпирические параметры, описывающие захват частиц в пористой среде, и вид связи между проницаемостью пористой среды и долей объема пористой среды, занимаемой частицами суспензии, используют для определения параметров внутренней фильтрационной корки и прогнозирования изменения свойств призабойной зоны пласта под воздействием проникших компонент бурового раствора.
16. Способ по п. 11, в соответствии с которым в процессе прокачки суспензии окрашенных частиц через образец измеряют перепад давления вдоль образца и расход закачиваемой суспензии, и определяют эмпирические параметры,
описывающие захват частиц в пористой среде, и вид связи между проницаемостью пористой среды и долей объема пористой среды, занимаемой частицами суспензии, путем достижения наилучшего соответствия одновременно между перепадом давления и расходом закачиваемой суспензии, полученными путем решения (аналитического или численного) соответствующей математической модели процесса фильтрации суспензии и экспериментально измеренными величинами, а также между профилем доли объема пористой среды, занимаемой твердыми частицами, полученным путем решения (аналитического или численного) соответствующей математической модели процесса фильтрации частиц суспензии и профилем, определенным на основе цифрового анализа изображения скола образца.
17. Способ по п. 16, в соответствии с которым полученные параметры, описывающие захват частиц в пористой среде, и вид связи между проницаемостью пористой среды и долей объема пористой среды, занимаемой твердыми частицами суспензии, используют для определения параметров внутренней фильтрационной корки и прогнозирования изменения свойств призабойной зоны пласта под воздействием проникших компонент бурового раствора.
18. Способ по п. 1, в соответствии с которым после закачки в образец пористой среды суспензии окрашенных частиц производят сушку образца до полного удаления поровой влаги, а двумерное распределение доли объема пористой среды, занимаемой частицами суспензии, вычисляют на основе полученного двумерного распределения массовой концентрации частиц суспензии на сколе образца по формуле
s
s
skel
где σ - доля объема пористой среды, занимаемая твердыми частицами суспензии, C - массовая концентрация частиц суспензии в пористой среде, ρ - плотность материала частиц суспензии, ρ - плотность материала скелета пористой среды, ϕ - пористость, γ - коэффициент разбухания.
19. Способ по п. 18, в соответствии с которым на основе полученного двумерного распределения доли объема пористой среды, занимаемой твердыми частицами суспензии, дополнительно рассчитывают двумерное распределение доли объема пористой среды, занимаемой упаковкой частиц суспензии, по формуле
fc
fc
где σ - доля объема пористой среды, занимаемая упаковкой частиц суспензии, ϕ - собственная пористость упаковки частиц суспензии.
20. Способ по п. 18, в соответствии с которым на основе полученного двумерного распределения доли объема пористой среды, занимаемой твердыми частицами, с помощью пространственного усреднения в направлении, перепендикулярном направлению течения суспензии при прокачке, определяют профиль доли объема пористой среды, занимаемой твердыми частицами суспензии.
21. Способ по п. 19, в соответствии с которым на основе полученного двумерного распределения доли объема пористой среды, занимаемой упаковкой твердых частиц суспензии, с помощью пространственного усреднения в направлении, перепендикулярном направлению течения суспензии при прокачке, определяют профиль доли объема пористой среды, занимаемой упаковкой твердых частиц суспензии.
22. Способ по п. 20, в соответствии с которым дополнительно определяют эмпирические параметры, описывающие захват частиц в пористой среде,
путем достижения наилучшего соответствия между профилем доли объема пористой среды, занимаемой твердыми частицами, полученным путем решения (аналитического или численного) соответствующей математической модели процесса фильтрации суспензии, и профилем, определенным на основе цифрового анализа изображения скола образца.
23. Способ по п. 22, в соответствии с которым в процессе прокачки суспензии окрашенных частиц через образец измеряют перепад давления вдоль образца и расход закачиваемой суспензии, и на основе полученных эмпирических параметров, описывающих захват частиц в пористой среде, определяют вид связи между проницаемостью пористой среды и долей объема пористой среды, занимаемой частицами суспензии, путем достижения наилучшего соответствия между перепадом давления и расходом закачиваемой суспензии, полученными путем решения (аналитического или численного) соответствующей математической модели процесса фильтрации суспензии и экспериментально измеренными величинами.
24. Способ по п. 23, в соответствии с которым полученные эмпирические параметры, описывающие захват частиц в пористой среде, и вид связи между проницаемостью пористой среды и долей объема пористой среды, занимаемой частицами суспензии, используют для определения параметров внутренней фильтрационной корки и прогнозирования изменения свойств призабойной зоны пласта под воздействием проникших компонент бурового раствора.
25. Способ по п. 20, в соответствии с которым в процессе прокачки суспензии окрашенных частиц через образец измеряют перепад давления вдоль образца и расход закачиваемой суспензии, и определяют эмпирические параметры, описывающие захват частиц в пористой среде, и вид связи между проницаемостью пористой среды и долей объема пористой
среды, занимаемой частицами суспензии, путем достижения наилучшего соответствия одновременно между перепадом давления и расходом закачиваемой суспензии, полученными путем решения (аналитического или численного) соответствующей математической модели процесса фильтрации суспензии и экспериментально измеренными величинами, а также между профилем доли объема пористой среды, занимаемой твердыми частицами, полученным путем решения (аналитического или численного) соответствующей математической модели процесса фильтрации частиц суспензии, и профилем, определенным на основе цифрового анализа изображения скола образца.
26. Способ по п. 25, в соответствии с которым полученные эмпирические параметры, описывающие захват частиц в пористой среде, и вид связи между проницаемостью пористой среды и долей объема пористой среды, занимаемой частицами суспензии, используют для определения параметров внутренней фильтрационной корки и прогнозирования изменения свойств призабойной зоны пласта под воздействием проникших компонент бурового раствора.