способ определения количества остаточной воды в горных породах

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ОСТАТОЧНОЙ ВОДЫ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ, включающий отбор пробы породы, изготовление образца, его высушивание, взвешивание, насыщение водой, определение количества этой воды, дегидратацию образца, регистрацию потерь насыщающей образец воды в процессе дегидротации и определение количества остаточной воды по разности ее количества до и после дегидратации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности способа, проводят дифференциально-термический анализ образца, по которому выявляют минимальную температуру, соответствующую началу выделения остаточной воды, а дегидратацию проводят путем нагревания до этой температуры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к изучению свойств горных пород и может быть использовано в нефтепромысловой геологии при подсчете запасов углеводородов в залежах.

Известен способ определения водонасыщенности горных пород, основанный на вытеснении воды из влажного образца горных пород керосином при пластовых температуре и давлении, взвешивании образца до и после вытеснения воды и суждении по полученным данным о его водонасыщенности [1] .

Недостатком этого способа является его трудоемкость, недостаточно высокая надежность, связанная с недоучетом степени вытеснения воды, а также повышенная опасность из-за использования керосина.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к данному предложению является способ определения количества остаточной воды в горных породах методом испарения, в котором образец горной породы цилиндрической формы высушивают, взвешивают и насыщают водой, определяя ее количество. Затем осуществляют дегидратацию образца путем периодического обдувания его воздухом при постоянной температуре и регистрируют потери насыщающей образец воды в процессе дегидратации. Количество остаточной воды определяют по разности ее количества до и после дегидратации [2] .

Недостатком этого способа является низкая точность определения, так как при этом процессе фиксируется главным образом так называемая физически связанная вода, составляющая лишь часть остаточной. Способ не содержит критерия, позволяющего определить момент начала выделения из образца связанной воды.

Целью изобретения является повышение точности определения количества остаточной воды в горных породах.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения количества остаточной воды в горных породах, включающем отбор проб породы, изготовление образца, его высушивание, взвешивание, насыщение водой, определение количества этой воды, дегидратацию образца, регистрацию потери насыщающей образец воды в процессе дегидратации и определение количества остаточной воды по разности ее количеств до и после дегидратации, дегидратацию образца производят путем нагревания до температур, обеспечивающих выявление минимальной температуры, соответствующей началу выделения остаточной воды, а определение ее количества осуществляют по разности количеств воды до и после дегидратации при указанной минимальной температуре. При этом выявление минимальной температуры, соответствующей началу выделения связанной воды (остаточной воды), производят на образце, помещенном в установку для дифференциально-термического анализа и соизмеримом по объему с ее рабочим объемом, а измерение температур производят термопарой, помещенной в гнездо, выполненное в образце.

Способ основан на следующих предпосылках и установленных фактах. В зависимости от того, в какой форме связи и в каких количественных соотношениях находится насыщающая породу жидкость с учетом литологических особенностей природного резервуара, дегидратация пород происходит при различных температурах, что обусловлено различной энергией связи жидкости с поверхностью породы. При нагревании образца термовесовая потеря его происходит ступенчато. Каждому процессу с выраженным температурным пиком соответствует определенная термовесовая потеря, по которой можно судить о количестве жидкости данной формы ее связи с породой.

Способ осуществляют следующим образом. Производят отбор пробы исследуемой породы и изготавливают из нее образец желательно правильной формы соизмеримый с объемом термовесовой установки. Образец высушивают и выполняют в нем гнездом для термопары. Помещают образец на термопару в рабочий объем установки и производят нагрев до появления первого минимума на дифференциальной температурной записи, который определяет точку веса, соответствующей этой точке, определяют известным методом расчета количество остаточной воды в горной породе.

П р и м е р ы. На моделях несцементированной породы различных фракций, в частности алеваритовой, алевролитовой и пелитовой, установлено, что контролирующим фактором распределения форм связанной воды как в температурном интервале, так и по интенсивности процесса является гранулометрический состав пород и, следовательно, структура порового пространства. Процесс дегидратации алевритовой фракции происходит одноступенчато, а температурный максимум приходится на 120^оС.

На фиг. 1 показана термограмма дегитратации: фракция 0,5-2,1 мм, вес образца 3310, скорость нагрева 2,5^о/мин, DТА-1/10, DTG-1,5.

Термограмма дегидратации алевролитовой и пелитовой фракций содержит два температурных максимума: 120 и 230^оС и представлена на фиг. 2 и фиг. 3. Термограмма дегидратации алевритовой фракции Al₂O₃+H₂O имеет вес образца 200, скорость 2,5^о/мин, DTA-1/10, DTG-1,5, первая потеря веса (до 120^оС) 96,36% , вторая потеря веса 2,81% ; термограмма пелитовой фракции Al₂O₃+H₂O имеет вес образца 1189, скорость нагрева 2,5^о/мин DTA-1/10, DTG-1,5; первая потеря веса (до 150^оС) - 74,41% , вторая потеря веса 25,58% . Различия между этими фракциями состоят в том, что при первом максимуме в первой фракции выделяется 96,36% воды, а во второй - 74,41% . В связи с этим следует подчеркнуть, что при использовании способа, принятого за прототип, для исследования пород, содержащих пелитовую фракцию, при испарении продувкой воздуха может быть извлечена и часть остаточной воды, для которой в описанном опыте составляет 25,58% , что приведет к ошибке в определении остаточной воды.

Для оценки надежности методики были выполнены также опыты на природных образцах, отобранных из песчаников Крыма и продуктивной толщи утхолокской свиты Западной Камчатки. Опыты были продублированы на дубликатах образцов. Исследуемые образцы насыщались дистиллированной водой и помещались на термопару дериватографа. Это позволяло фиксировать процессы, происходящие непосредственно в образце, производилось нагревание образцов с получением термограмм и фиксацией потерь воды. По полученным данным рассчитывалось количество остаточной воды.

Результаты опытов приведены в таблице в сопоставлении с капиллярометрическим методом, считающимся более точным, чем метод испарения достаточно сходны друг с другом. По мнению заявителя, предлагаемый метод дает несколько более точные результаты.

Таким образом, рассматриваемый способ позволяет получить качественный эффект, заключающийся в повышении достоверности определений значений остаточной водонасыщенности горных пород, который можно использовать при подсчете запасов углеводородов. (56) Авторское свидетельство СССР N 630585, кл. G 01 N 33/24, 1978.

Канин А. А. Породы-коллекторы нефти и газа и их излучение. - М. : Недра, 1969, с. 162.