10ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ
ПРОЯВЛЕНИЯ МАСШТАБНЫХ ЭФФЕКТОВ В СЛОЖНОПОСТРОЕННЫХ КАРБОНАТНЫХ КОЛЛЕКТОРАХ
1 2 Н.Н. Михайлов , В.И. Полищук ,
1 - РГУ нефти и газа им. И М. Губкина, 2 - ИПНГ РАН, e-mail: folko200@mail.ru
Как показали проведенные экспериментальные исследования, в ряде случаев фильтрационно-емкостные свойства, определенные на керне, зависят от объемов исследуемого керна [1]. Однако для некоторых образцов керна масштабный эффект обнаружен не был. Для выявления статистических закономерностей проявления масштабных эффектов была исследована представительная выборка. Исследовались значения открытой пористости и абсолютной проницаемости на образцах из обеих коллекций. Результаты определений представлены на рис. 1 и 2.
25
20
15
А н о о н
я 10
1 1 1 1 1 \ \ \ 1 1
1 1 / 1 / II II II _ \ \ 1 1 \ \ \
1/ II II 1 V »i f\^ ч \ \ V у
Ч, \ \ \
0 2 4 б 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Пористость, %
■■Образцы стандартного размера
•Полноразмерныйкерн
Рис. 1. Распределение пористости для образцов стандартного размера
и полноразмерного керна
35 30 25
Vo
О
gl5
10 5 0
0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000 10000100000
Проницаемость, мД
----Образцы стандартного размера
-Полноразмерныйкерн
Рис. 2. Распределение проницаемости для образцов стандартного размера
и полноразмерного керна
Анализ полученных распределений демонстрирует, что пористость исследуемой коллекции менялась от 0 до 32%. Для стандартного керна (п=1078) среднее значение пористости составляет 9,83%, для полноразмерного - 10,87% (п=367). Характер распределения пористости по стандартному и полноразмерному кернам демонстрирует неравнозначность различия диапазонов значений пористости. В области низких значений пористости, до 8%, образцы стандартного размера дают большую частость, по сравнению с полноразмерным керном. Это, очевидно, связано с недостаточной представительностью стандартных образцов в этом диапазоне пористости.
В области пористости ~8-22% частость значений пористости по полноразмерному керну, как правило, выше, чем по стандартному размеру. Это указывает на большую информативность определений по полноразмерному керну.
При дальнейшем росте пористости различия в значениях пористости по стандартному и полноразмерному керну нивелируются.
Важно отметить близость значений дисперсии распределений по полноразмерному и стандартному кернам. В то же время значения коэффициентов вариации по полноразмерному керну ниже (0,65), чем по керну стандартного размера (0,74).
Таким образом, статистический анализ распределений пористости указывает на большую презентативность полноразмерного керна в диапазоне средних значений пористости.
Статистический анализ проницаемости демонстрирует отличающиеся результаты. Образцы стандартного размера дают средние значения проницаемости 333,3-10-3 мкм2 (п=1006), а образцы полноразмерного керна характеризуются средними значениями 702,6-10-3 мкм2 (п=251). Значения дисперсии получились близкими, а значения коэффициента вариации для полноразмерного керна (2,39) в два раза меньше, чем для образцов стандартного размера (5,7).
Из сказанного следует, что проявление масштабного эффекта при определении абсолютной проницаемости более значимо, чем при определении пористости.
Отличается и характер распределений проницаемости (рис. 2). Максимальные различия в частостях наблюдаются в области низких значений проницаемости (0,0010,1 мд). Здесь доля значений проницаемости по полноразмерному керну стремится к нулю. В диапазоне проницаемостей от 01 до 10 мд различия в определениях проницаемости по стандартному и полноразмерному кернам практически нивелируются. Начиная с проницаемости в 10 мд различия в частостях значений проницаемости возрастают по мере роста проницаемости.
Специфика поведения проницаемости объясняется сложным строением коллектора и наличием пор различного типа: гранулярных, трещинных и кавернозных. Области малых значений проницаемости представлены трещинным типом пористости, что и определяет значительные различия стандартных и крупномасштабных определений. В диапазоне 0,1-10 мд преобладает гранулярный тип пористости, а при увеличении проницаемости начинает преобладать кавернозно-трещинный тип пористости. Стандартные определения для этого типа пористости малоинформативны.
Экспериментальное изучение влияния масштабного эффекта на характеристики двухфазной фильтрации
В предыдущих исследованиях были получены следующие результаты.
1. Влияние масштабных эффектов проявляется в особенностях вида относительной фазовой проницаемости (ОФП) [2].
2. Структура порового пространства является определяющим фактором в проявлении масштабных эффектов [3].
3. Масштабные эффекты влияют на значения ОФП в крайних точках [1, 2]. В результате исследований, проведенных в 2013 году, выявлено, что масштабный эффект влияет на коэффициент вытеснения нефти водой: с ростом объема испытуемого образца коэффициент вытеснения увеличивается (рис. 3).
Рис. 3. Сопоставление результатов определения коэффициента вытеснения с пористостью (а) и проницаемостью (б), вязкость нефти 4,604 мПа*с
Обоснование и экспериментальное подтверждение влияния масштабного эффекта на коллекторские и поверхностные свойства сложнопостроенных коллекторов
Изучение поверхностных свойств проводилось на примере сложнопостроенных карбонатных отложений. Смачиваемость пород определена согласно ОСТ 39-180-85. Метод предусматривает определение параметра, выражающего интегральную характеристику смачиваемости пород по данным капиллярного впитывания в образец воды и керосина при атмосферных условиях и в гравитационном поле при центрифугировании.
Разрез представлен следующими типами пород.
Известняки органогенно-детритовые (в том числе биоморфно-детритовые, шламово-детритовые и сгустково-комковато-детритовые) полидетритовые.
Известняки биогермные или биогермного облика:
Доломиты вторичные (микро-, микро-тонко- и тонкозернистые) известковистые (преимущественно 5-15%), редко известковые (до 40%), неравномерно окремненные.
Определение показателя смачиваемости было произведено дважды: сначала на неэкстрагированном, свежем керне, а затем после экстракции.
Характеристика поверхности пород по диапазону значений показателя смачиваемости приведена в таблице.
Диапазон значений показателя смачиваемости Характеристика поверхности
0,0 - 0,2 гидрофобная
0,2 - 0,4 преимущественно гидрофобная
0,4 - 0,6 промежуточной смачиваемости
0,6 - 0,8 преимущественно гидрофильная
0,8-1,0 гидрофильная
В целом по разрезу показатель смачиваемости неэкстрагированных образцов варьировал в пределах 0,02-0,99, среднее значение 0,36. Изученный разрез можно характеризовать как чередование гидрофобных пород с породами промежуточной смачиваемости и гидрофильными породами (рис. 4).
После экстракции значения показателя смачиваемости для всего разреза находятся в пределах 0,01-0,89, среднее значение 0,24 (рис. 5, 6).
Показатель смачиваемости гидрофобных и преимущественно гидрофобных пород (38 определений) до экстракции меняется в пределах 0,02-0,40, среднее значение 0,21; после экстракции: 0,01-0,78, среднее значение 0,26.
Показатель смачиваемости пород промежуточной смачиваемости (6 определений) до экстракции меняется в пределах 0,41-0,55, среднее значение 0,47; после экстракции: 0,06-0,89, среднее значение 0,27.
Показатель смачиваемости преимущественно гидрофильных и гидрофобных пород (12 определений) до экстракции меняется в пределах 0,62-0,99, среднее значение 0,80; после экстракции 0,06-0,65, среднее значение 0,16. Среднее значение пористости составило 10,40%.
Таким образом, наибольшее влияние экстракция оказала на гидрофильные породы, в результате произошла гидрофобизация этих пород.
Показатель смачиваемости
0.0Э 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
1230
1240
1250 > • *
1260 Ш= ■
| = 1
1270 •• о °
1280 • •
1290 » # •ос • >
1300 о •
1310 о
1320 • < *
1330 О о«
1 о
1340 • 9 • Г\ я • _ О
1350 о и V О й •
Ф* о
1360 • •
1370 С* — •
1380 • • я
• 4 • СР
1390 ■
1400 ♦ о
• • • • •
1410 1420 1430 0 » •
••о - < 1 _ ш с
4 )
1440 1450
1460
1470
ОДо экстрекцки • После экстракции
Рис. 4. Изменение смачиваемости по глубине
=
к
и л
й
1.0 О У
о.я
0.7 0.6 0.5 0/1 0.3 0 2 0.1
ОС
2 -1 6
с
• ¿>
< о о о о э с г* с о о о
Э о • о
о • с 'о Г) О,
О Ч: с р •
• о • о о с ° 1
• О • ъл о о > • з5> С 9 •
4 со 0 У с о л о 0 с о •
И
12 II
22 24
26
2К 3« 12
16 IX 23 Пористость, %
О! кжячм! с. 1Ь счичикиичкхчи цо эксфккцни • I Ьжгиячи Iь смачикаечос I и после жефикции
Рис. 5. Сопоставление показателя смачиваемости и пористости
Рис. 6. Сопоставление показателей смачиваемости и проницаемости
Из анализа проведенных исследований следует, что показатель смачиваемости контрастно меняется по глубине разреза. На небольшом интервале коллектор проявляет как гидрофильную, так и гидрофобную характеристики. Это предопределяет возможность проявления масштабного эффекта при использовании образцов разного размера и ориентации.
Отсутствует корреляция между показателем смачиваемости и коллекторскими свойствами. Экстракция образцов не приводит к качественным изменениям показателя смачиваемости.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гурбатова И.П., Михайлов Н.Н. Масштабные и анизотропные эффекты при экспериментальном определении физических свойств сложнопостроенных коллекторов // НТВ Каротажник. 2011. Вып.7. С. 138-145.
2. Михайлов Н.Н., Гурбатова И. П. Экспериментальное изучение влияния масштабных эффектов на характеристики двухфазной фильтрации // Электрон. науч. журнал «Георесурсы. Геоэнергетика. Геополитика». 2012. Вып. 1(5). - Режим доступа: http://oilgasjournal.ru.
3. Гурбатова И.П., Михайлов Н.Н. Анализ информативности различных методик определения емкостных свойств карбонатных пластов со сложным типом пористости // Вестн. ЦКР РОСНЕДРА. 2008. № 2. С. 52-56.
