Повышение достоверности моделирования остаточной водонасыщенности пород-коллекторов - актуальная задача. Ее решение позволит более точно оценивать коэффициент нефтенасыщенности при подсчете запасов нефти в залежи и более правильно прогнозировать показатели разработки месторождения. Кроме того, от точности моделирования остаточной водонасыщенности зависит правильность лабораторных исследований электрических и акустических свойств пород-коллекторов, а также вытеснения нефти различными агентами.

Ранее было проведено сопоставление величин коэффициента остаточной водонасыщенности (Ко.в), определенных для одних и тех же образцов породы прямым методом (при отборе керна на известково-битумном растворе) и косвенным методом полупроницаемой мембраны [3]. Установлено, что Ко.в, особенно для коллекторов, сложенных известняками, определенные этими методами, существенно отличаются друг от друга.

Причинами этого могут служить испарение флюидов при хранении, фильтрация бурового раствора в керн и оттеснение остаточной воды, различие строения порового пространства и свойств поверхности песчаников и известняков, а также то, что условия моделирования остаточной водонасыщенности отличаются от естественных.

Для приближения лабораторных условий к естественным необходимо, прежде всего, воспроизвести нагрузки, действующие на породу-коллектор в пласте. От них существенно зависят важнейшие характеристики структуры порового пространства породы - размеры пустот и вид распределения этих пустот по размерам [2]. Вполне естественно предположить, что эти характеристики могут значительно влиять на Ко.в. Помимо воспроизведения нагрузки на образец породы, интересно изучить зависимость Ко.в от градиента давления, при котором образуется остаточная водонасыщенность.

С целью решения указанных задач в лаборатории физики нефтяного пласта ПермНИПИнефти создано устройство, позволяющее воспроизвести горизонтальную и вертикальную нагрузки (в отличие от [1]), действующие на породу в пластовых условиях (см. рисунок ).

Моделирование остаточной водонасыщенности производится одновременно в пяти образцах породы диаметром 22 мм и высотой 30 мм. Горизонтальное давление передается через эластичную манжету, в которую помещены образец и полупроницаемая мембрана. Крышка устройства может вертикально перемещаться, в ней могут двигаться поршни, создающие осевое давление на каждый образец. Полупроницаемая мембрана установлена на проницаемую керамическую пластинку. В качестве полупроницаемой мембраны, по рекомендации Ю.А. Афиногенова [1], были испытаны малопроницаемые пластинки терригенных и карбонатных пород. Однако из-за их трещиноватости, неоднородности и слабой механической прочности в дальнейшем использовали пористую керамическую плитку, поверх которой помещали насыщенную в 4 н. растворе NaCl целлофановую пленку. Горизонтальную (боковую) нагрузку поддерживали равной 15 мПа, вертикальную - 20 мПа, давление вытеснения с помощью пресса создавали за одну ступень, меняя его в разных опытах от 0,1 до 0,5 мПа. Продолжительность опыта определяли по прекращению выделения воды из образцов, обычно она не превышала 60-80 ч.

Описанное устройство может быть использовано также для изучения структуры порового пространства, в частности малопроницаемых пород, а также для анализа влияния разноосных давлений (близких к пластовым) на распределение поровых каналов по размерам.

Были исследованы 16 песчаников и известняков девонских, нижне- и среднекаменноугольных отложений ряда месторождений Пермской области. Всего выполнено более 100 опытов. В таблице приведены средние значения Ко.в для различных условий моделирования. Результаты опытов показывают, что при моделировании остаточной водонасыщенности в атмосферных условиях использование керосина или воздуха в среднем дает близкие результаты. При этом, однако, есть образцы, отличающиеся по Ко.в на 50 %. Если Ко.в определяется в атмосферных условиях, то в опыте целесообразнее использовать в качестве вытесняющей жидкости керосин или модель нефти.

Сравнение Ко.в, полученных при давлении вытеснения 0,1 мПа в одном случае при атмосферных условиях, а в другом - при близких к пластовым, показывает, что известняки и песчаники реагируют на разноосную нагрузку не одинаково. Для известняков среднее отношение Ко.в при разноосной нагрузке к аналогичной величине без нагрузки близко к 1. В случае песчаников указанное отношение для отдельных образцов и средние значения этого отношения в большей степени отличаются от 1, и в общем Ко.в при разноосной нагрузке меньше на 15 %. Возможно, это связано с относительным уменьшением доли мелких пор и каналов вследствие нагрузки на образец.

Увеличение давления вытеснения до 1,5 мПа приводит, как и следовало ожидать, к уменьшению Ко.в, что характерно для песчаников и известняков. Предельное давление вытеснения при моделировании остаточной водонасыщенности, очевидно, следует устанавливать индивидуально, снимая для каждого образца кривую капиллярного давления и рассматривая асимптоту кривой к оси давлений.

Полученные результаты свидетельствуют о необходимости учета пластовых условий при моделировании остаточной водонасыщенности, особенно для терригенных пород. Устройство, созданное для этой цели, надежно в работе, достаточно просто в изготовлении. Оно может быть рекомендовано для изучения остаточной водонасыщенности и структуры порового пространства пород-коллекторов в условиях, близких к пластовым.

1. Афиногенов Ю.А. Устройство для исследования структуры порового пространства и остаточной водонасыщенности в условиях, приближающихся к пластовым. - В кн.: Гидрогеология нефтегазоносных бассейнов Сибири. Новосибирск, 1977, с. 102-105.

1. Меклер Ю.Б., Марморштейн Л.М., Розенцвит И. А. Влияние пластической деформации на структуру порового пространства песчаников. - Геология нефти и газа, 1970, № 3 ,с. 56-57.
2. Митрофанов В.П., Тульбович Б.И. Сопоставление остаточной водонасыщенности продуктивных пород по данным прямого и косвенного методов. - В кн.: Проблемы увеличения нефтеотдачи на месторождениях Пермской области. М., 1980, с. 22-26.

Таблица

Моделирование остаточной водонасыщенности методом капилляриметрии при различных условиях

* В числителе - значение остаточной водонасыщенности, в знаменателе - число опытов, по которым проведено усреднение.

Рисунок

Капилляриметр для моделирования остаточной водонасыщенности и изучения структуры порового пространства пород-коллекторов при нагрузках, близких к пластовым.

1-корпус; 2-крышка; 3 - поршни для создания осевого давления; 4 -эластичная манжета для создания бокового давления; 5 - металлическая перфорированная обойма; 6 - образец, 7 - целлофановая пленка насыщенная 4 н. раствором NaCl; 8-керамическая проницаемая пластинка; 9 - фторпластовые перфорированные прокладки; 10- уплотнительные резиновые кольца; 11 - штуцер для стравливания воздуха при подготовке к опыту