4.3. Микроскопические исследования поверхности твердой фазы и кольматанта поровых сред
Микроскопические исследования кольматанта и поровой среды коллектора Бураевского месторождения проводились с целью изучения дисперсионного элементного состава кольматанта, а также его сравнительного анализа с составом коллектора. Исследования были проведены в лаборатории микроскопических исследований Института
сверхпластичности металлов РАН на электронном сканирующем микроскопе JSM-840M японской фирмы JEOL с применением регистрирующего
рентгеноструктурного микроанализатора LIMK-860. Сравнение элементного состава кольматанта с составом поверхности твердой фазы коллектора было проведено по
из
десяти наиболее часто встречающимся элементам. Элементный состав коллектора Бураевского месторождения
В качестве объекта исследования был использован естественный керн (см. табл. 4.1.1, 4.1.2, образец 22пп). Из остатков породы керна после высверливания стандартных образцов был изготовлен образец для микроскопических исследований, который представлял собой цилиндр диаметром 10 мм и высотой 5 мм. Этот образец был экстрагирован, отмыт от солей и высушен. Результаты изучения элементного состава фрагментов поверхности образца, а также привязка спектров к конкретным фрагментам поверхности образца приведены в табл. 4.3.1, 4.3.2. Как видно из представленных данных, исследуемый
Таблица 4.3.1
Спектры фрагментов поверхности песчаника Бураевского месторождения
Элементы |
|
|
Номер |
спектра |
|
|
S1 |
S2 |
S3 |
S4 |
S5 |
S6 |
|
Массовое содержание элементов, % |
||||||
Na |
0,129 |
0,0 |
2,377 |
1,241 |
0,0 |
0,0 |
К |
0,545 |
0,0 |
10,805 |
0,753 |
1,312 |
29,296 |
AI |
0,0 |
0,0 |
11,902 |
11,198 |
7,332 |
13,654 |
Мд |
0,229 |
0,0 |
0,648 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
Са |
0,0 |
0,0 |
3,023 |
0,315 |
0,113 |
0,0 |
CI |
0,0 |
0,076 |
13,705 |
1,09 |
0,529 |
0,035 |
S |
0,397 |
0,035 |
3,629 |
0,229 |
0,179 |
0,182 |
Ti |
1,701 |
0,065 |
0,262 |
0,171 |
0,112 |
0,425 |
Fe |
0,768 |
0,268 |
8,892 |
2,127 |
0,546 |
0,657 |
Si |
96,231 |
99,556 |
44,757 |
82,876 |
89,877 |
55,751 |
Таблица 4.3.2
Привязка
спектров
к
фрагментам
поверхности
образца
Спектр
с
большой
площади
800x1000 мкм
Спектр
с
поверхности
зерна
размером
250x200 мкм
Спектр
с
поверхности
частицы
10x60 мкм
Спектр
с
поверхности
чешуйки
размером
2x2 мкм
Спектр
с
поверхности
чешуйки
шестигранной
формы
размером
3x3 мкм
Спектр
с
точки
кубической
формы
размером
10x10 мкм
114
Таблица 4.3.3
Спектры поверхности частиц кольматанта скв. 2889 Бураевского месторождения
Элементы |
Номер спектра |
||||||
S7 |
S8 |
S9 |
S10 |
S11 |
S12 |
S13 |
|
Массовое содержание элементов, % |
|||||||
Na |
1,309 |
1,993 |
0,151 |
0,006 |
0,106 |
0,184 |
0,0 |
К |
4,32 |
1,732 |
0,03 |
0,033 |
0,102 |
2,014 |
0,0 |
AI |
10,586 |
6,692 |
0,097 |
0,073 |
0,565 |
4,01 |
0,0 |
Мд |
2,803 |
2,151 |
0,101 |
0,042 |
0,0327 |
2,153 |
0,0 |
Са |
8,447 |
37,358 |
0,093 |
0,114 |
0,352 |
3,809 |
0,0 |
CI |
9,762 |
11,007 |
0,254 |
0,00 |
0,349 |
3,413 |
0,26 |
S |
2,994 |
12,067 |
55,589 |
38,987 |
53,428 |
0,748 |
0,20 |
Ti |
0,842 |
0,347 |
0,123 |
0,048 |
0,233 |
0,360 |
0,0 |
Fe |
29,658 |
13,519 |
43,347 |
60,387 |
43,452 |
9,513 |
0,59 |
Si |
29,279 |
12,874 |
0,315 |
0,310 |
1,086 |
73,796 |
98,94 |
образец коллектора пласта в основном состоит из кварца (SiO2), так как содержание основного породообразующего элемента Si составляет приблизительно 96 %. Исследование состава зерен коллектора, размеры которых в основном равны 200-250 мкм, показывает, что они на 99,5 % состоят из Si, т.е. чистого кварца. Следующие четыре спектра (S3-S6) были сняты с поверхности мелких частиц, которые соизмеримы с размерами пор и могут быть вынесены из коллектора в процессе упругого колебательного воздействия на пласт. Как показывает анализ этих спектров, состав мелких частиц существенно отличается от состава зерен (S2), слагающих коллектор. Они характеризуются уменьшенным содержанием Si (44 %), увеличенным содержанием А1(до 13 %), К (до 29 %), Fe (до 9 %), CI (до 13 %). Все эти элементы присущи глинистому, цементирующему материалу поровой среды коллектора. Обобщая результаты данных исследований, можно заключить, что поровая среда коллектора представляет собой чисто кварцевый песчаник с низким содержанием глинистого цементирующего материала.
115
Э лементный состав кольматанта
Микроскопические исследования проводились с использованием вещества, которое выносилось в виде взвеси в жидкости в процессе виброволновой обработки скв. 2889. Отобранный кольматант перед исследованиями был экстрагирован и высушен. Экстракция проводилась для удаления органики, которая покрывала частицы кольматирующего материала. Результаты определения элементного состава исследуемых объектов и привязка их спектров приведены в табл. 4.3.3, 4.3.4. Сравнительный анализ спектров S7 и S1, снятых соответственно с частицы кольматанта с большой поверхностью и большого фрагмента поверхности поровой
Таблица 4.3.4 Привязка спектров к частицам кольматанта
С пектр с поверхности частицы размером 800x800 мкм Спектр с точки частицы размером 2x2 мкм Спектр с точки частицы размером 5x5 мкм Спектр с точки частицы размером 0,75x0,75 мкм Спектр с поверхности частицы размером 30x40 мкм Спектр с поверхности частицы размером 150x150 мкм Спектр с точки частицы размером 150x150 мкм
среды коллектора, показывает их существенное различие. В составе спектра кольматанта содержание Si небольшое -29 % и присутствуют все 10 исследуемых элементов. Можно отметить также высокое содержание, %: А1 - 10, Са - 8,5, С1 - 10, Fe - 29 и S - 3. При микроскопическом осмотре кольматанта наблюдается присутствие крупных частиц до 200 мкм и мелких от 5 мкм и ниже. Результаты исследования спектров мелких частиц (S8-S10) показывают, что они по элементному составу неоднородны. Так, в спектре поверхности частицы размером 2 мкм (S8) наблюдается высокое содержание Са - 37 %, Fe - 13 %, С1 - 11 %, S - 12 %, А1 - 7 % и низкое содержание Si по сравнению со спектром S1. Предположительно, это глинистое вещество. Спектры S9, S10 отличаются весьма высоким содержанием Fe и S, их суммарное массовое содержание достигает 99 %, a Si в них практически
116
отсутствует. Это позволяет предположить, что данные мелкие частицы кольматанта представляют собой сернистое железо. Спектр S11, который снят с поверхности частицы среднего размера 30x40 мкм, также показывает очень высокое суммарное содержание в ней Fe и S (97 %). Вероятно, это также частица сернистого железа. Результаты исследования элементного состава присутствующих в кольматанте крупных частиц позволяют идентифицировать их как зерна кварца. Спектр S12, снятый с поверхности частицы 150x150 мкм, показывает, что это зерно кварца, покрытое очень мелкими частицами глинистого материала. Сравнительный анализ спектра S13, снятого с точки этого зерна, со спектром S2 показывает их полнейшее сходство: содержание Si - 99 %. Таким образом, результаты определения элементного состава частиц кольматирующего материала показывают присутствие в нем глинистых веществ, сернистого железа (мелкие и средние частицы), а также кварцевых зерен (крупные частицы более 150 мкм).
Выносимые из скважины с кольматирующим веществом кварцевые зерна и глинистые частицы являются, по-видимому, составной частью коллектора продуктивного пласта. Мелкие частицы, представляющие собой в основном сернистое железо, являются продуктом засорения пористой среды призабойной зоны, которое происходит в результате сероводородной коррозии металла нефтепромыслового оборудования и обусловлено закачкой воды в пласт.
Микрофотоснимки поверхностей поровой среды исследуемого коллектора и частиц кольматанта (см. рис. 3.6.3, 3.6.4) дополняют и иллюстрируют вышеприведенные результаты.