СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНОЙ ВОДОНАСЫЩЕННОСТИ В НЕФТЕНОСНЫХ ПОРОДАХ
METHOD FOR DETERMINING RESIDUAL WATER SATURATION IN OIL-BEARING ROCKS

Способ определения остаточной водонасыщенности в нефтеносных породах относится к области петрофизических исследований пород лабораторными методами и может использоваться при оценке запасов углеводородов месторождений.
При определении нефтенасыщенности пород, например, для оценки запасов месторождений нефти и газа, необходимо определение полезной емкости пород. Одним из этапов этой задачи является определение порового объема породы, занятого углеводородами. Эта задача решается оценкой порового объема породы, занятого связанной водой, то есть определением остаточной водонасыщенности, которая характеризует степень заполнения порового объема остаточной водой. Точное определение объема связанной воды в образцах пород является достаточно сложной проблемой. Этим объясняется наличие различных методов ее определения. При сравнении разных методов оценки остаточной водонасыщенности углеводородосодержащих пород можно отметить как их преимущества, так и недостатки.
Известны способы определения остаточной водонасыщенности (объема связанной воды) пород. В петрофизической практике лабораторных исследований наибольшее распространение получили метод капиллярных давлений, метод оценки в породах хлоридов, метод центрифугирования и др.
Сущность метода капиллярных давлений вкратце заключается в следующем. Проэкстрагированный и высушенный образец породы насыщают под вакуумом керосином или водой и помещают в цилиндр с полупроницаемой мембраной. Затем путем нагнетания в цилиндр воздуха или керосина, если образец насыщен водой, последовательно создают все более повышающиеся давления. При этом каждое давление поддерживается постоянным все время, пока происходит вытеснение жидкости из тех пор, в которых капиллярное давление преодолено давлением в цилиндре. В процессе проведения опыта количество вытесненной из образца жидкости при каждом давлении определяют взвешиванием. По полученным данным строят кривую зависимости между капиллярным давлением и остаточной водонасыщенностью.
Недостатком метода капиллярных давлений является длительность проведения опыта, продолжающегося иногда несколько недель, а также неопределенность значений остаточного водонасыщения в очень тонких порах менее 1 мкм.
Метод оценки остаточной водонасыщенности нефтеносных пород путем определения содержания в них хлоридов основан на определении процентного содержания хлоридов в связанной воде исследуемого пласта и сопоставлении с ним содержания хлоридов в других кернах пласта. Однако исследования показали, что определения содержания связанной воды в керне, полученные по этому методу, дают бóльшие отклонения от истинного содержания связанной воды в пласте, чем большинство методов, применяемых для этих целей. Это объясняется тем, что состав связанной воды может сильно отличаться от состава пластовой воды.
Также известен способ применения центрифугирования пород для оценки остаточной водонасыщенности в породах (Ханин А.А. Породы - коллекторы нефти и газа и их изучение. М.: Недра, 1969. 366 с., Коцеруба Л.А. О применении центрифуги для определения содержания связанной воды и измерения капиллярных давлений. - «Труды ВНИГНИ», вып.90, с.193-203., а также «Способ определения параметра смачиваемости поровых каналов пород-коллекторов с использованием центрифугирования», Патент 2097743 кл. G01N 15/08. Дата публикации 27.11.1997. Автор Кочкин О.В. Патентообладатель: ОАО "ПермНИПИнефть", который может быть использован для определения остаточной воды в породах. Однако точность метода при анализе сложнопоровых пород недостаточна.
Наиболее близким к заявленному способу по технической сущности и достигаемому результату является способ определения связанной воды в породах центрифугированием. В основе метода лежит получение значительных перепадов давления на границе двух фаз в образцах пород за счет центробежной силы при вращении образца вокруг ротора центрифуги. За счет центробежной силы, развиваемой при центрифугировании, жидкость, удерживаемая капиллярными силами (в отличие от прочносвязанной воды), дренируется (удаляется из образца). При этом методе исследуемый образец породы экстрагируют, высушивают и насыщают под вакуумом водой, которую удаляют из образца центрифугированием. Вода, удерживающаяся в породе (остаточная или связанная вода), определяется по разности весов между образцом со стабильной остаточной водой после центрифугирования и сухим образцом. Так как центрифугирование продолжается несколько минут, то этот метод имеет преимущество перед описанными выше в быстроте выполнения работы.
Недостатком способа является значительные завышения объемов связанной воды при анализе пород со сложной структурой порового пространства. Это связано с тем, что в породах со сложной структурой порового пространства имеется значительная доля тупиковых пор и поровых каналов со сложной для дренирования конфигурацией. При центрифугировании из таких пор и каналов капиллярная вода не удаляется, и соответственно количество связанной воды при расчетах завышается, то есть в конечном итоге занижается полезная емкость породы. Это объясняется тем, что центробежные силы в центрифуге имеют радиальный вектор и капиллярная вода не удаляется (не дренируется) из тупиковых пор и каналов, имеющих конфигурацию препятствующих дренированию воды за счет центробежной силы, например выгнутого в сторону воздействия центробежной силы порового канала.
Целью настоящего изобретения является повышение точности определений объема связанной воды за счет устранения эффекта удержания капиллярной воды в тупиковых порах и вогнутых поровых каналах породы при центрифугировании.
Цель достигается тем, что во время центрифугирования, то есть вращения образцедержателя с образцом вокруг оси центрифуги, образец дополнительно вращается вокруг собственного центра. То есть во время центрифугирования образец постоянно изменяет свое положение относительно вектора центробежной силы, что обеспечивает полное удаление капиллярной воды.
На фиг.1 схематично проиллюстрирован эффект, возникающий при центрифугировании образца породы 1 для дренирования воды из порового пространства за счет центробежной силы. Как видно из фиг.1, часть порового пространства, например вогнутый поровый канал 2, и тупиковая пора 3 может удерживать воду в определенном положении образца.
На фиг.2 схематично показан способ центрифугирования, обычно применяемый для определения количества связанной воды в образцах. Образцы 1 вращаются на роторе и за счет центробежной силы вода дренируется из образцов. На фиг.3 схематично показан заявленный способ центрифугирования, отличающийся дополнительным вращением образцов 1 вокруг своего центра.
В предложенном способе с дополнительным вращением образца вокруг собственного центра положение образца относительно радиально направленной центробежной силы будет постоянно изменяться от 0 до 360°. При этом тупиковые поры и вогнутые поровые каналы в породе в определенном положении будут дренированы, то есть из них полностью будет удалена капиллярно-удерживаемая вода. Этот эффект поясняется фиг.4, на которой схематично показан образец породы 1 в положении относительно центробежной силы, при котором из вогнутого порового канала 2 и тупиковой поры 3 дренаж воды не осуществляется (фиг.4а), и положении при развороте образца относительно радиальной центробежной силы на 180°, при котором вода из образца удаляется (фиг.4б).
Преимуществом заявленного способа является более точное определение остаточного водонасыщения образцов и соответственно более точного определения нефтегазонасыщения породы, например, при подсчете запасов.