СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБРАЗЦА ИЗ СЛАБОКОНСОЛИДИРОВАННОГО КЕРНА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПЕТРОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
METHOD FOR MANUFACTURING SAMPLE FROM WEAKLY-CONSOLIDATED CORE FOR CARRYING OUT PETROPHYSICAL STUDIES

Изобретение относится к петрофизике и может быть использовано при подготовке образцов керна слабоконсолидорованных осадочных горных пород к лабораторным исследованиям.
Известно, что при подготовке проб для определения коллекторских свойств по ГОСТу 26450.0-85 образцы изготавливают из куска керна в лабораторных условиях путем его выбуривания, обрезания, обточки и шлифовки кернов. Образцы высушивают в сушильном шкафу при температуре (105±2)°С. Для сильногнилостных пород сушку проводят в термовакуумных шкафах при температуре (70±2)°С. Определяют размеры образцов штангенциркулем как среднее из 3-5 определений в каждом направлении с погрешностью до 0,1 мм. Расхождение между определениями не должно превышать 0,5 мм.
Однако при таком традиционном подходе цилиндрический образец слабоконсолидированного керна получить не удается, т.к. в процессе изготовления он разрушается.
Известен способ подготовки образца из неконсолидированного керна для проведения петрофизических исследований путем заморозки керна в жидком азоте, который заливают в термос специальной конструкции, неконсолидированный керн полностью погружают в термос и охлаждают до температуры жидкого азота [http://www.npc-tgph.ru/petrophysics#kern_cooling]. Сразу после заморозки неконсолидированного керна следует выбуривание образцов керна. Для предотвращения разогрева образца, алмазную коронку с образцом во время бурения поливают жидким азотом. Образцы керна усаживают в специальную манжету и с торцов закрывают металлическими сетками.
Недостатком известного способа является невозможность применения подготовленных образцов керна к исследованию на аппаратах, реализующих метод ядерно-магнитного резонанса (ЯМР). Постоянный магнит, внутрь которого должен помещаться образец при исследовании на ЯМР-спектрометре или ЯМР-релаксометре, не подразумевает возможность внесения металлических предметов в его поле, поскольку это приводит к изменениям изначальных заводских настроек магнитного поля или даже к поломке магнита, устранение чего зачастую возможно только при дорогостоящем ремонте на заводе-изготовителе. Допускается лишь небольшое количество парамагнетиков в материале самого образца или насыщающего его флюида.
Задачей, на решение которой направлен заявляемый способ, является получение образцов цилиндрической формы из слабоконсолидированного керна, пригодных для ЯМР исследований.
При осуществлении заявляемого технического решения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается как в обеспечении правильной геометрической формы образца и сохранении его свойств, так и в свойствах применяемых для упаковки материалов.
Указанный технический результат достигается тем, что способ изготовления образца из слабоконсолидированного керна включает заморозку слабоконсолидированного и рыхлого керна в жидком азоте, выбуривание стандартных цилиндрических образцов, помещение полученных цилиндрических образцов в оболочку из немагнитных материалов и сохранения геометрии образца (параллельности торцов).
Особенностью является то, что в качестве оболочки используют термоусаживаемую трубку, а торцы цилиндров закрывают фильтрующими сетками и перфорированными фторопластовыми планшайбами. Данные материалы не магнитные и не вступают в реакцию с жидкостями, насыщающими образец.
Предложенное техническое решение иллюстрируется чертежом, на котором показан образец керна.
Цифрами обозначены позиции:
1. Цилиндрический образец;
2. Фильтрующая сетка;
3. Перфорированная фторопластовая (PTFE) планшайба;
4. Термоусаживаемая трубка (FEP)
Способ осуществляют следующим образом.
Часть слабоконсолидированного керна (либо целый метр), из которого планируется изготовить цилиндрический образец, помещают в термос и заливают жидким азотом. Время замерзания зависит от размера керна и насыщающего флюида. Контроль осуществляют по степени испарения жидкого азота. Сразу после помещения керна в жидкий азот происходит активное «кипение» и испарение азота. По мере испарения жидкого азота производят его долив в термос. После того, как температура керна достигает температуры жидкого азота, «кипение» прекращается. Это свидетельствует о готовности керна для выбуривания образца.
Керн извлекают из термоса, закрепляют в пневматическом кернодержателе станка для выбуривания образцов. Выбуривание стандартного цилиндрического образца производят кольцевой алмазной коронкой, охлаждаемой жидким азотом. Частоту вращения алмазной коронки подбирают в соответствии с механическими свойствами породы. Нагрузку на коронку подают в ручном режиме.
Для получения образца правильной цилиндрической формы, после выбуривания производят обрезку и пришлифовку торцов цилиндра, обеспечивая максимальную параллельность боковых граней. Для стабилизации, перед обрезкой образец дополнительно помещают в сосуд Дюара с жидким азотом. Обрезку, торцовку и шлифовку образца проводят на «сухую» с использованием отрезного шлифовального станка. Контроль параллельности торцов осуществляют при помощи угольника, а диаметра образца при помощи штангенциркуля.
Далее образец маркируют этикеткой и помещают в сосуд Дюара для хранения в замороженном состоянии до этапа упаковки в термоусаживаемую трубку.
Упаковку образца производят для сохранения его формы на этапах экстракции и лабораторных исследований. Образцы для исследований упаковывают в термоусаживаемую трубку, с торцов устанавливают фильтрующие сетки и перфорированные планшайбы из немагнитного и не вступающего в реакцию с жидкостями материала, обеспечивающими хорошую фильтрацию при измерении фильтационно-емкостных свойств (ФЕС).
Для предотвращения высыпания неконсолидированных частиц из цилиндрического образца 1, на торцы цилиндра устанавливают фильтрующую сетку и перфорированные фторопластовые планшайбы. Первой устанавливают фильтрующую сетку 2, толщиной 0.1 мм и размером отверстий 250 меш (материалом может служить х/б ткань, сетки из фторопласта, пластика), сверху, для придания жесткости упаковке и сохранения геометрии образца (параллельности торцов) ставят перфорированную фторопластовую планшайбу 3 толщиной 1-2 мм (чем больше диметр образца, тем толще планшайба), с размером ячейки в 18 меш.
Далее цилиндрический образец 1 помещают в термоусаживаемую трубку 4 и с помощью промышленного фена, при температуре усадки + 260°С, термоусаживаемая трубка плотно обжимает образец и перфорированную фторопластовую планшайбу. Излишки трубки аккуратно подрезают после обсадки.
Перед упаковкой образца все материалы взвешивают на электронных аналитических весах, после упаковки образца необходимо аккуратно удалить излишки термоусаживаемой трубки, остатки которой нужно взвесить. Результаты измерений заносят в таблицу и используют в дальнейшем при определении пористости методом жидкостенасыщения.
Таким образом, изготовленный согласно заявленному способу образец сохраняет свойства, правильную геометрическую форму, при этом обеспечивается возможность сохранения керна при проведении петрофизических исследований (определение нефтеводонасыщенности прямым методом, ЯМР, ФЕС и др.).