О моделировании пластовых условий при исследовании удельного электрического сопротивления УЭС на образцах горных пород

Одна из основных задач удельного электрического построить две зависимости: параметр пористости от коэффициента пористости Pn=f(Kn) и параметр насыщения от коэффициента насыщения PH=f(KH). Эти две зависимости необходимо знать для подсчетов запасов, которые в свою очередь отображают объем газа или нефти в пласте. Керн, поднятый из скважины пробуренный на РВО, после экстракции и сушки насыщают моделью пластовой воды (суммарная минерализация воды, т.е. содер- жание соли NaCl, должна быть такой же, как и в пластовых условиях). Образцы насыщаем в специальной установке при комнатной температуре (2022 оС) и держим их в насыщающем растворе какое-то время (сутки, двое суток, неделю) и проводим исследования.

Ф.Н. Зосимов провел лабораторные исследования в области изменения УЭС с течением времени при хранении образцов в насыщающей жидкости (которой насыщают образец при построении зависимостей), как при комнатной температуре, так и при температуре в пластовых условиях (80-85 0С). В проведенных экспериментах образцы насыщались водой, минерализация которой характерна для нефтегазовых месторождений Западной Сибири, т.е. минерализация не превышала 40-50г/л.

Изменения УЭС образцов во времени показаны в табл. 1.

Таблица 1 Таблица величин удельного электрического сопротивления, измеренного на образцах с промежутком во времени в 125 суток

Из таблицы 1 следует, что процент снижения УЭС образцов, относительно первоначальных замеров, которые хранились в насыщающей жидкости в течение 125 суток при комнатной температуре, находятся в пределах 16,3-23,2%. Из рис. 1 видно, что стабилизация сопротивления наступает практически за 70-80 суток. Так же видно, что три образца (№1,5,8) не вышли на асимптоту, однако изменение их УЭС после 80 суток не так значительно. В период от 80 до 125 суток градиент изменения УЭС уже очень мал, и к концу 125 суток кривые изменения УЭС выходят на асимптоту. Иначе говоря, УЭС образцов через 125 суток их нахождения в насыщающем растворе стабилизируется.

Так же в ходе эксперимента было проверено влияние теплового фактора на изменение УЭС. Образцы, перечисленные в табл. 1 подвергались экстрагированию, сушке и насыщению по методике моделью пластовой воды (суммарная минерализация воды, т.е. NaCl, должна быть такой же, как и в пластовых условиях).

Рис.1. Примеры снижения УЭС образцов во времени. Номера кривых соответствуют номерам образцов.

После насыщения проведено измерение УЭС образцов. Затем они помещались в герметично закрываемый сосуд и заливались моделью пластовой воды. Сосуд прогревали в сушильном шкафу при температуре 850С. После каждого 10, 20, 30, 70часового прогрева сосуд с образцами вынимали, охлаждали до комнатной температуры и проводили измерения УЭС на образцах. Замеры показали, что в течение 70-часового прогрева УЭС образцов снизилось на 15-24%. Таким образом, эффект 70 часового теплового воздействия такой же, как и от 125-суточной выдержки при комнатной температуре.

До начала и после проведения экспериментов замерялось значение открытой пористости образцов. Измерения показали, что открытая пористость образцов в процессе проведения опытов не изменялась. Поэтому, по полученным результатам можно сделать вывод, что основным фактором, который обуславливает снижение УЭС образцов, является минерализация внутрипорового раствора во время хранения образцов в насыщающей жидкости.

Это объясняется тем, что при экстракции, отмывке и сушке образцов нарушается естественное состояние поверхности твердой фазы (поверхности кристаллов), исчезает двойной электрический слой. При насыщении образца раствором той или иной концентрации на ионном уровне происходит процесс образования двойного электрического слоя. При этом (как известно) поверхность кристаллов заряжается отрицательным зарядом. Это – внутренняя часть двойного электрического слоя, заряды здесь неподвижны. Для нейтрализации этих зарядов образуется внешняя часть двойного слоя, состоящего из слоя Штерна и диффузного слоя. Концентрация ионов во внешней части двойного слоя всегда выше, чем соприкасающегося с ним свободного раствора.

Таким образом, из вышеизложенного следует, что при подготовке образцов керна к замерам их электрического сопротивления необходимо выдержать их в насыщающем растворе определенное время, за которое в образце пройдут химикоионные процессы и восстановится равновесие между твердой фазой поверхности образца и поровым раствором.

В ГОСТ-ах не отмечают явление изменения УЭС образцов, хранящихся в насыщающем растворе, во времени. Замеры УЭС образцов проводились и проводятся в любое время их нахождения в насыщающем растворе.

Нестабильность величины УЭС образцов во времени ставит вопрос о степени достоверности таких важных петрофизических зависимостей Рп=f(Кп) и Рн=f(Кв). Тем самым совершается ошибка в определение Кп, что приводит к неправильному подсчету запасов. Возможно одна из главных причин выявлений различий – это различие во времени хранения образцов в насыщающей модели пластовой воды до момента проведения замера.

В настоящее время при подготовке и проведения замеров УЭС на образцах не моделируют пластовые условия. Поэтому необходим ГОСТ по подготовке образцов по проведению замеров УЭС в Западной Сибири, потому что при большой минерализации насыщающего раствора (100-150 г/л), которая характерна для Башкирии и Татарии, уменьшение УЭС образцов во времени не будет заметно.