Целью настоящей работы являлось изучение кинетики испарения пластового флюида при хранении горной породы с помощью ИК-спектрометрии. Проведённые нами исследования позволили существенно повысить точность измерения концентрации пластового флюида, содержащегося в буровом шламе.
Методика проведения эксперимента
Методика определения концентрации пластового флюида в буровом шламе
Для изучения кинетики испарения пластового флюида при хранении горной породы использовали ИК-анализатор нефтебитумосодержания АН-2 (Россия, Тверь) [1]. Основной составной частью анализатора является ИК - концентратомер. Этот прибор фиксирует интенсивности рабочего ИК-излучения с максимумом на частоте ν=2930 см-1 (вызывает валентные колебания метильных и метиленовых группировок в молекулах парафинов, нафтенов и в боковых цепях аренов) и опорного ИК-сигнала с частотой ν=3300 см-1 (характеризует уровень спектрального фона), а затем вычисляет отношение этих величин.
(1)
В память прибора заложена внутренняя калибровочная кривая, позволяющая определить концентрацию анализируемого вещества, С, мг/см3.
Содержание нефти или газоконденсата в образцах горных пород определяли по следующей схеме:
- на аналитических весах взвешивали 0,5 г бурового шлама;
- с помощью экстрактора, входящего в комплект анализатора АН-2, из порового пространства горной породы выделяли пластовый флюид;
- определяли содержание нефти в исследуемом экстракте - mэ, мг:
, (2)
где V-объём растворителя, который использовали для проведения экстракции, см3;
С - концентрация нефти в экстракте, установленная с помощью ИК-анализатора АН-2.
- по формуле (3) находили концентрацию нефти в 1г горной породы, Q, мг/г:
, (3)
где mn - масса навески исследуемой породы, г [2].
Методика изучения кинетики испарения нефти при хранении бурового шлама
Кинетический эксперимент проводили следующим образом:
- в фарфоровой ступке измельчали высокопористый слабосцементированный песчаник;
- методом фракционного анализа отбирали буровой шлам со средним диаметром зерна 3 мм;
- взвешивали три навески измельчённой породы массой 10 г;
- приготовленные, таким образом, образцы насыщали лёгкой нефтью Зайкинского месторождения, газоконденсатом Уренгойского месторождения и нефтью средней плотности Тавлинского месторождения;
- насыщение образцов проводили под вакуумом (p~ -0,8 kgf/cm2) в течение 3 суток;
- песчаник хранили при комнатной температуре (20<t<25 0C);
- через определённые промежутки времени экстрагировали пластовый флюид, проводили измерение на ИК-анализаторе АН-2 и находили содержание нефти или газоконденсата в горной породе.
Результаты и их обсуждение
В результате проведённого эксперимента были получены кинетические кривые (см. рис.1), характеризующие изменение остаточной нефтенасыщенности бурового шлама при его хранении.
Рисунок 1. Кинетические кривые десорбции нефти средней плотности (1); лёгкой нефти (2) и газоконденсата (3) из пор песчаника
Для того, чтобы интерпретировать результаты настоящих исследований, необходимо ввести определение полной скорости испарения пластового флюида из порового пространства горной породы - ω, мг/час. Под этим термином будем понимать изменение концентрации Q при испарении вмещающего флюида из пор образца за время его хранения - τхр., час.:
(4).
На основе результатов настоящих исследований было установлено, что скорость испарения зависит от природы вещества, содержащегося в исследуемой породе, т.е. чем меньше плотность вмещающего флюида, тем выше скорость его испарения из пор бурового шлама (см. табл.1). Наблюдаемый эффект можно объяснить тем, что лёгкие фракции нефти и газоконденсат обладают высокой летучестью, проницаемостью, интенсивно испаряются с поверхности образца и не образуют устойчивых комплексов с частицами бурового шлама. Тяжёлая вязкая нефть диффундирует во внутренние поры горной породы, взаимодействует с буровым шламом и формирует связанную, неподвижную нефть [3]. Неподвижная нефть не подвергается десорбции при хранении образца.
Высокая скорость испарения лёгких пластовых флюидов способствует существенному сокращению времени хранения горной породы и более интенсивному протеканию сушки образца (см. табл.1).
Таблица 1. Сравнительная характеристика кинетики испарения газоконденсата, лёгкой нефти и нефти средней плотности при хранении песчаника
|
Сравниваемый параметр |
Тип пластового флюида |
||
|
Нефть средней плотности |
Лёгкая нефть |
Газоконденсат |
|
|
Начальная концентрация - Q1, мг/г |
62,3 |
55 |
65,0 |
|
Остаточная концентрация пластового флюида, измеренная после - Q2, мг/г |
34,2 |
24,4 |
2,5 |
|
Интенсивность испарения пластового флюида из пор образца |
1,9 |
2,3 |
25,9 |
|
Полная скорость сушки горной породы - ω, мг/час. |
0,08 |
0,64 |
4,21 |
|
Время проведения эксперимента - τхр., час. |
358 |
48 |
1,54 |
На рис.2 представлены зависимости интенсивности испарения нефти от времени хранения бурового шлама. Из рисунка (2) следует, что если в породе содержится лёгкая нефть, то кривая выходит на насыщение при ς→2,3, а если поры образца заполнены нефтью средней плотности, то данный эффект наблюдается при ς→1,9.
Рисунок 2. Интенсивность испарения нефти средней плотности и лёгкой нефти при хранении песчаника
Графические зависимости, приведённые на рис.2, можно использовать для расчета начального значения концентрации нефти в горной породе. Для этого необходимо определить Qτ при фиксированном времени хранения шлама - τ, по кривой найти ςτ, а затем рассчитать Q1:
Q1= Qτ*ςτ (5)
Таким образом, полученные нами результаты кинетического эксперимента, позволяют нивелировать ошибку, связанную с испарение вмещающего флюида из пор образца, и существенно повысить точность и достоверность исследований бурового шлама в стационарных лабораториях.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Муравьёв П.П., Донец А.А., Наймушин В.Н., Чебанов С.Н. //Каротаж-ник. 2005. Вып. 5-6. №132-133. С. 125-145.
- Донец А.А., Муравьёв П.П., Пахомов П.М. //Нефтехимия. 2006. Т.46. №3.
- Иванова М.М., Чоловский И.П., Брагин Ю.И. Нефтегазопромысловая геология. - М.: Недра-Бизнесцентр, 2000. - 414с.
Библиографическая ссылка
Донец А.А., Муравьёв П.М., Пахомов П.П. ПРИМЕНЕНИЕ ИК-СПЕКТРОМЕТРИИ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ КИНЕТИКИ ИСПАРЕНИЯ ПЛАСТОВОГО ФЛЮИДА ИЗ ПОР ГОРНОЙ ПОРОДЫ ПРИ ЕЁ ХРАНЕНИИ // Современные наукоемкие технологии. – 2006. – № 5. – С. 17-20;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=22714 (дата обращения: 24.04.2024).