4.5. Остаточная водонасыщенность и распределение пор по размерам в образцах горных пород

Для определения нефтенасыщения пород необходимо знать количество остаточной водонасыщенности в пласте. Коэффициентом остаточной водонасыщенности (Ков) называется отношение объема воды (V_ов) в породе при капиллярном давлении, соответствующем местоположению коллектора над уровнем ВНК, к объему пор (V_п).

. (1)

Измеряется остаточная водонасыщенность в процентах или долях единицы. Прямым методом оценки остаточной водонасыщенности является определение количества воды в кернах, отобранных из скважин, пробуренных на безводном растворе. К косвенным методам относятся лабораторные методы по искусственному моделированию содержания остаточной воды методом центрифугирования.

Лабораторная работа № 7

МОДЕЛИРОВАНИЕ ОСТАТОЧНОЙ ВОДОНАСЫЩЕННОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД

МЕТОДОМ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Определение коэффициента начальной водонасыщенности образцов горных пород-коллекторов, используя метод центрифугирования.

Величину остаточной водонасыщенности в лабораторных условиях можно оценить используя метод центрифугирования. Метод основан на вытеснении воды центробежными силами, возникающими при вращении образца в центрифуге.

	Вытеснению воды из породы препятствуют капиллярные силы, возникающие на границе раздела двух фаз – вытесняемой и вытесняющей. Вначале, при малых оборотах ротора, жидкость вытесняется из крупных капилляров. В дальнейшем, с увеличением числа оборотов, создаваемый перепад давления позволяет преодолевать все большую
Рис. 4.5.1. Зависимость капиллярного давления от водонасыщенности.

величину капиллярного давления и вытеснять воду из капилляров меньшего размера. С некоторого момента повышение числа оборотов ротора практически перестает влиять на количество оставшейся в породе воды (Рис. 4.5.1). Эту воду и считают остаточной.

Капиллярное давление, развиваемое при центрифугировании в угловом роторе, рассчитывается по формуле Тульбовича Б.И., Берлина А.В.:

, (2)

где p_к, p_ц – капиллярное и центробежное давления, соответственно, Па;  - разница плотности воды, которой насыщен образец, и среды, в которой вращается образец, кг/м³; n – частота вращения ротора центрифуги, об/мин; R_ц – радиус вращения центра масс образца горной породы в стакане с, м; L – длина образца, м.

В случае, когда водонасыщенность моделируется 4-х нормальным раствором NaCI и образцы вращаются в воздухе, то  = 72 мН/м; cos = 0.707; R₀ =0.58 м; _возд = 1.29 кг/м³.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ: Установка состоит из лабораторной центрифуги типа РС-6 периодического действия, рефрижераторной, стационарной, с частотой вращения вала до 6000 об/мин, с угловым ротором и специальными стаканами для керна (рис. 4.5.2). Электрическая схема установки позволяет плавно регулировать обороты ротора в диапазоне от 500 до 6000 об/мин, термостатировать объем рабочей камеры в пределах от 0 до +30 ⁰С, работать в режиме автоматического отключения привода и создавать электромагнитное торможение ротора в течение 8 мин.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

1. Определить массу (Мо) предварительно экстрагированного и высушенного при 102105 ⁰С образца.

2. Произвести насыщение образца под вакуумом моделью пластовой воды, предварительно определив ареометром ее плотность, в течение 10 минут.

3. Определить массу (М₁) насыщенного водой образца. Занести исходные данные в таблицу 4.5.1.

4. Для установки образцов керна в стаканы центрифуги необходимо их уравновесить.

5. Для этого с помощью весов по наибольшей массе образца кристаллами из оргстекла уравновесить остальные образцы. Образцы поместить в специальные стаканы (1), в фильтровальной бумаге поместить навеску из оргстекла и закрыть крышками (6) (Рис. 4.5.2).

1 - корпус стакана; 2 – центратор; 3 - перфорированная подставка под образец; 4 - образец горной породы; 5 – подставка под разновес; 6 - крышка с крючком; 7 - корпус углового ротора.

Рис. 4.5.2. Схема установки стакана с образцом горной породы

в угловом роторе центрифуги

Количество стаканов в центрифуге должно быть обязательно четным – 2, 4, 6, 8.

6. Установить уравновешенные на весах стаканы с образцами в противоположные от центра наклонные отверстия углового ротора центрифуги (для балансировки последнего согласно инструкции к центрифуге).

7. Включить центрифугу. Изменить режимы центрифугирования, устанавливая различные скорости вращения ротора. Время каждого режима - 15 мин.

8. После окончания каждого режима образец взвешивается на весах с определением его массы (Мi).

9. Рассчитать водонасыщенность Кв на каждом режиме центрифугирования по формуле:

. (3)

10. Полученные данные занести в итоговую таблицу 4.5.2.

11. При стабилизации значений водонасыщенности Кв эксперимент прекращается, центрифуга останавливается.

12. Построить зависимость капиллярного давления Рк от водонасыщенности Кв (Рис. 4.5.1).

13. По результатам эксперимента определить значение остаточной водонасыщенности Ков.

Таблица 4.5.1