способ моделирования трещиновато-пористых нефтяных пластов

Формула изобретения

Способ моделирования трещиновато-пористых нефтяных пластов, включающий установку в модель с насыпной пористой средой элемента, имитирующего трещины, в качестве которого берут сложенную вдвое или более слоев металлическую сетку, площадь и размеры которой определяют геометрическим подобием трещин моделируемого пласта, пористую среду между сетками уплотняют, модель герметично закрывают, вакуумируют и заполняют под вакуумом водой, прокачивают воду вдоль и поперек расположения сеток, определяют проницаемость моделируемого пласта в этих направлениях и вытесняют воду моделью нефти, отличающийся тем, что при моделировании терригенных пород с вытеснением нефти водой на металлическую сетку предварительно наносят гидрофильное вещество в виде кварцевого песка, молотого до фракции, приближенной по размерам к реальным параметрам моделируемого пласта, путем приготовления суспензии на основе жидкого стекла, водного раствора хлористого аммония и пылевидного кварцевого песка, послойного нанесения суспензии на сетку с каждой стороны, обсыпки каждого слоя суспензии молотым кварцевым песком и последующего отверждения суспензии при температуре 30÷40°С, причем в суспензию для первого слоя дополнительно вводят 0,05-0,1 мас.% масла для гидромеханических и гидрообъемных передач.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам моделирования трещиновато-пористых нефтяных пластов и может быть использовано в лабораторных условиях для исследования процессов нефтевытеснения и технологии разработки нефтяных месторождений, залегающих в трещиновато-пористых пластах.

Известен способ моделирования трещиновато-пористого пласта с насыпной пористой средой, когда в качестве элементов, имитирующих трещины с высокой гидропроводностью, по сравнению с пористым блоком в среду закладывались трубочки малого диаметра (Желтов Ю.В., Кеннави Ф.А., Рыжик В.М. и др. Циклическое термозаводнение трещиновато-пористых сред. В сб. «Фильтрация, теплоперенос и нефтеотдача в слоистых пластовых системах», М.: Наука, 1978, с.24-28).

Недостатком этого способа является неадекватное реальным пластовым условиям движение фильтрационных потоков жидкостей, так как в объеме модели пласта создаются локальные зоны трехмерного потока, когда вход трубочки является стоком для примыкающего к ней участка пористой среды, а выход - истоком для примыкающего к нему участка пористой среды.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ моделирования трещиновато-пористых нефтяных пластов, заключающийся в установке в насыпной пористой среде элементов, имитирующих трещины, причем в качестве элементов, имитирующих трещины пластов, берут металлические сетки, сложенные вдвое и более слоев, площади и размеры которых определяют геометрическим подобием трещины моделируемого пласта, пористую среду между сетками уплотняют, модель герметично закрывают, вакуумируют и заполняют ее под вакуумом водой, прокачивают воду вдоль и поперек расположения сеток, определяют проницаемость моделируемого пласта в этих направлениях и вытесняют воду моделью нефти. Патент RU №2249676, МПК⁷ Е21В 43/00, 2005 г.).

Недостатком способа является то, что при контакте с углеводородом (нефтью) металлические сетки становятся гидрофобными и применимы только для моделирования процессов нефтевытеснения из гидрофобных (карбонатных) коллекторов, когда на границе пористая среда-трещина (сетка) по смачиваемости идентична породе пласта.

При моделировании гидрофильных (терригенных) пород гидрофобная сетка с размером ячеек, не пропускающих насыпную пористую среду, за счет капиллярных сил задерживает фильтрующуюся воду на границе пористая среда - трещина. Для металлических сеток (латунь, нержавеющая сталь) для преодоления капиллярных сил требуется перепад давления 35÷50 мм водяного столба (0,0035÷0,005 атм). В физических моделях при их длине в 100 см и депрессии 0,3 атм средний градиент давления составит 0,003 атм/см, что соизмеримо с капиллярными силами сетки. В результате в опытах по вытеснению нефти водой полученные данные будут иметь погрешность по нефтеотдаче и обводненности продукции.

Предлагаемый способ направлен на расширение области практического применения физического моделирования трещиновато-пористых пластов за счет более точного соответствия реальным геолого-физическим параметрам трещиновато-пористого нефтяного пласта.

Результат достигается тем, что в способе моделирования трещиновато-пористых нефтяных пластов, заключающемся в установке в модель с насыпной пористой средой элемента, имитирующего трещины, в качестве которых берут сложенную вдвое или более слоев металлическую сетку, площади и размеры которой определяют геометрическим подобием трещин моделируемого пласта, пористую среду между ячейками сетки уплотняют, модель герметично закрывают, вакуумируют и заполняют под вакуумом водой, прокачивают воду вдоль и поперек расположения сетки, определяют проницаемость моделируемого пласта в этих направлениях и вытесняют воду моделью нефти, на металлическую сетку предварительно наносят гидрофильное вещество, причем гидрофильное вещество готовят на основе селикатсодержащих материалов.

Реально, как правило, трещины расположены вертикально или наклонно к пласту и пронизывают его по всей толщине от кровли до подошвы. Наряду с опережающим потоком жидкостей по трещине имеет место обмен жидкостей между блоком и трещиной по всей ее площади.

Для создания гидрофильного покрытия готовят эмульсию путем смешения жидкого стекла с модулем 2,6÷2,8 по ГОСТ 13078-81 с водным раствором хлористого аммония и пылевидным кварцевым материалом, например кварцевым песком марки Б по ГОСТ 225523-77. Полученную суспензию послойно (2-3 слоя) наносят на сетку с каждой стороны, обсыпают каждый слой кварцевым песком, затем отверждают в водном растворе хлористого аммония, нагретом до 30÷40°С. В суспензию для первого слоя дополнительно вводят 0,05÷0,1 мас.% масла для гидромеханических и гидрообъемных передач, например ТУ 38.1011282-89.

Сетку с покрытием прокаливают в термошкафу при 120÷130°С или сушат при комнатной температуре в течение 3÷5 суток в зависимости от количества слоев и используемого для создания гидрофильного вещества материала. При отверждении получаемого на сетке покрытия в водный раствор хлористого аммония можно вводить отвердители, например Ca₂SiOH, измельченный целлюлозосодержащий материал.

Для придания гидрофильному веществу, наносимому на поверхность сетки в эмульсию различных свойств, можно дополнительно вводить модифицирующие добавки, например Р₂O₅, V ₂O₅, алюминат Na.

Поперечное сечение сложенной вдвое металлической сетки, на которую нанесено гидрофильное вещество и которая имитирует трещину, показано на чертеже.

Способ моделирования трещиновато-пористого нефтяного пласта осуществляется следующим образом.

В модель, изготовленную в виде лотка прямоугольной формы, перед засыпкой пористой средой устанавливают вертикально или наклонно имитирующую трещины металлическую сетку, на поверхность которой предварительно наносят сложенную вдвое или более слоев (см. Фиг.1) по схеме, соответствующей расположению трещин моделируемого пласта.

Площадь и размеры металлической сетки определяют геометрическим подобием трещин реального моделируемого пласта. В качестве пористой среды используют кварцевый песок, молотый до фракции, наиболее приближенной по размерам к реальным параметрам моделируемого пласта. Пространство между «трещинами» ячейки сетки заполняют пористой средой и после ее уплотнения модель герметично закрывают крышкой. Затем модель вакуумируют для удаления воздуха и под вакуумом заполняют водой, после чего производят контрольную прокачку воды вдоль и поперек расположения трещин. По данным прокачки определяют проницаемость моделируемого трещиновато-пористого пласта в направлениях вдоль и поперек трещин и по их отношению определяют анизатрапию. Затем воду вытесняют моделью нефти. Модель готова к работе. На ней изучают процессы нефтевытеснения в трещиновато-пористых пластах, максимально приближенных к конкретным реальным пластовым условиям, и определяют наиболее оптимальные параметры проведения работ по разработке реального нефтяного месторождения.

Предварительная обработка сетки модели гидрофильным веществом позволяет устранить влияние капиллярных сил при моделировании гидрофильных коллекторов.