К оглавлению	УДК 552.578.2.061.4
	© Г. M. Демуров, 1991

Использование порометрии для определения остаточной водонасыщенности

Г.М. ДЕМУРОВ (СахалинНИПИморнефть)

Определение остаточной водонасыщенности в нефтяных и газовых коллекторах имеет большое практическое и теоретическое значение при решении задач, связанных с образованием нефтяных и газовых залежей, а также с нефте- и газоотдачей пласта. Наиболее достоверным методом определения содержания остаточной воды в лабораторных условиях является «прямой» метод, заключающийся в ее перегонке при выдержке исследуемых образцов в кипящем растворителе или в его парах.

Получение керна, содержащего естественную остаточную воду, возможно лишь при бурении скважин с применением безводных или инвертных растворов. Однако такая технология ограниченно применяется на месторождениях суши и не используется при бурении морских скважин. Из-за большой себестоимости морского керна его вынос осуществляется в небольшом количестве, а для шельфа Охотского моря дефицит керна усугубляется и сложным строением вскрываемых пластов. В частности, керны, отобранные из глинизированных пропластков, набухают при насыщении модели пластовой водой и растрескиваются при высыхании, а слабосцементированные разрушаются при выносе, последующей механической обработке и испытаниях. В подобных условиях решающую роль играют методы моделирования остаточной водонасыщенности на образцах нестандартной формы или на шламе.

Анализ и обобщение результатов изучения пород-коллекторов продуктивных горизонтов некоторых месторождений шельфа методом ртутной порометрии позволяют предложить методику определения толщины пленки остаточной воды и расчета по ней величины остаточной водонасыщенности. Основанием для принятия пленочной модели послужило мнение многих исследователей [1-3], что в пласте остаточная вода располагается в субкапиллярных и капиллярных поровых каналах в виде пленки на поверхности частиц породы, уменьшающей сечение поровых каналов. Толщина пленки по данным разных авторов различна и изменяется в диапазоне от 10^-7 до 9*10^-7 м.

Первая часть методики заключается в определении толщины пленки воды на основе сравнительного анализа дифференциальных кривых распределения пор в сухих образцах и образцах, содержащих остаточную воду, смоделированную центрифугированием. Режимы центрифугирования подбирались по результатам сопоставления с прямыми определениями остаточной воды на кернах скважины, пробуренной на инвертно-эмульсионном буровом растворе на месторождении Монги (о-в Сахалин), сходном с изучавшимися месторождениями шельфа.

Кривые распределения пор по их размерам были получены на ртутном поромере «Autopore-9200». Исследуемая выборка включала более 30-ти образцов керна из продуктивных горизонтов морских месторождений. Цикл получения стандартной порограммы состоит из двух этапов: испытаний при низком (до 0,2 МПа) давлении и затем при высоком (до 420 МПа). При реализации предлагаемой методики порометрия образцов с остаточной водой при низком давлении не проводилась, а моделировалась без образцов на заглушках, поставляемых к поромеру. Такая модель эксперимента была вызвана невозможностью вакуумирования влажных образцов и сохранения при этом характера распределения остаточной воды. В то же время она корректна, если предположить, что определяемые при низком давлении поры размером от 3*10^-4 до 6*10^-6 м заведомо не заполнены водой и не представляют интереса для определения размера критических пор (диаметром, равным удвоенной толщине пленки воды). Следует отметить, что такое априорное предположение в ходе исследований подтвердилось, так как поры больше критического размера, имеющие просвет сечения на порограммах фиксировались, а критические и меньшие поры, полностью заполненные водой, нет.

По характеру дифференциальной кривой распределения пор на примере одного из исследованных образцов с остаточной водой (рис. 1) можно судить о том, что ртуть заполняет свободные от воды поры размером более 2*10^-7 м. В то же время не фиксируемые в этом случае поры меньшего размера присутствуют в породе, что видно из программ, полученных на сухих образцах. Отсутствие пор меньшего размера на влажных образцах позволяет сделать вывод о том, что эти поры полностью заполнены водой.

Результаты исследования всей выборки образцов приведены на рис. 2. Критический размер пор определяется пиком распределения, и численное его значение для исследованных образцов можно принять равным 2*10^-7 м. Определенная таким образом условная толщина пленки h_пл равна 1*10^-7 м и совпадает с данными некоторых авторов [1, 2].

Отсекая на кумулятивных кривых поры меньше критического размера, можно определить относительное содержание воды в заполненных порах k₁. Значения k₁ для трех приведенных в качестве примера образцов с разной глинистостью (рис. 3) занижены по сравнению со значениями коэффициента остаточной водонасыщенности. Такое расхождение объясняется тем, что не учтена часть остаточной воды, находящейся в порах больше критического размера. Используя суммарную площадь этих пор S, можно определить относительное содержание в них пленочной воды k₂: k₂=S*h_nл/V, где V - накопленный объем всех пор, определенный поромером. И тогда относительное содержание остаточной воды рассчитываем как k_р=k₁+k₂. На рис. 3 видно, что полученные значения близки к определенным методом центрифугирования.

При сопоставлении экспериментальных Кэ и расчетных значений Кр для всей исследуемой выборки (более 50-ти образцов) связь между ними оказалась довольно тесной и описывается уравнением Кр=0,82*Кэ+5,55.

Высокий коэффициент корреляции (0,9) позволяет сделать вывод о возможности определения по данной методике остаточного водонасыщения образцов нестандартной формы и шлама.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дерягин Б.В., Кусаков М.М. Свойства тонких слоев жидкостей и их влияние на взаимодействие твердых поверхностей // Изв. АН СССР. Отд-ние мат. и естеств. наук. - 1936. - № 5. - С. 738- 746.

2. Кусаков М.М., Мекеницкая Л.И. Исследование состояния связанной воды на моделях газовых и нефтяных коллекторов // Труды МИНХиГП. Вопросы геологии нефти и газа. Вып. 25. - Гостоптехиздат. - 1959. - С. 302-313.

3. Мухаринская И.А. Определение остаточной воды в песчаных коллекторах продуктивной толщи Апшеронского полуострова // Азербайджанское нефтяное хозяйство. - 1955. - № 8. - С. 3-5.

Abstract

On the basis of a film model for residual water distribution in porous media, procedures are proposed to detect the critical size of pores being equal to the boubled thickness of water film. Using the thickness of the water film determined in such a manner, it is possible to calculate its content in the pores of samples from the data on their porometric investigation.

Рис. 1. Кривые распределения пор обр. 108 месторождения на шельфе о-ва Сахалин:

1 - до насыщения водой; 2 - после насыщения и центрифугирования; V_n - удельный объем пор, %; d - диаметр пор, мкм

Рис. 2. Гистограмма распределения критических пор выборки образцов месторождений шельфа о-ва Сахалин

Рис. 3. Кумулятивные кривые распределения пор по размерам образцов разной глинистости (%):1 - 18; 2 - 10; 3 - 36