Методы определения диффузно-адсорбционной активности горных пород

В процессе реализации способа оценки степени трещиноватости карбонатных пород через параметр диффузионно-адсорбционной активности, включающего этапы насыщения керна аналогом пластовой воды, измерения естественного потенциала диффузионного происхождения Е?, измерения через заданные промежутки времени электрохимического потенциала Е? а, определения по математическому выражению диффузионно-адсорбционную активности А? а и абсолютной погрешности измерения ДА? а, и применяя полученные значения для количественной оценки гидрофобности порового пространства, по величине значения А? а?ДА?а оценивают степень трещиноватости в структуре пустотного пространства керна, интенсивность которой возрастает с увеличением значения А? а.

Предложенный способ оценки степени трещиноватости карбонатных низкопористных пород через параметр диффузионно-адсорбционной активности имеет следующие преимущества по сравнению с известными:

наряду с обязательным определением параметра диффузионно-адсорбционной активности А? а, входящим в обязательный комплекс ГИС (метод ПС), решается вопрос оценки степени трещиноватости карбонатных пород, что расширяет информативность метода исследований и сокращает время проведения исследований;

обеспечивается информативность опенки керна, поскольку охватывается весь объем пустот керна (в отличие от анализа ограниченной площади керна при исследовании шлифа);

повышается точность исследований, поскольку использование параметра А? а для разделения керна по структуре пустот по интенсивности проявления трещиноватости позволяет получить уравнения регрессии «керн-керн» (например, вида Pn=f (Kn)) с большим коэффициентом регрессии R,.

обеспечивается достоверность оценки степени трещиноватости, поскольку определяемый параметр А? а не зависит от пластовых условий и определяется только распределением внутрипоровой воды в породе, высокая достоверность количественной оценки степени трещиноватости карбонатных пород повышает точность прогноза нефтенасыщенности пласта.

С точки зрения промышленной применимости предложенный способ отличается простотой и экономичностью, так как определение А? а проводится на стандартных образцах керна, пропитанных аналогом пластовой воды, что не требует применения специальной люминесцентной жидкости или смол, а также использования микроскопа для изучения шлифов. На практике предложенный способ оценки степени трещиноватости карбонатных пород через параметр диффузионно-адсорбционной активности реализуется следующим образом.

Поскольку микротрещины исследуемого керна по раскрытости соответствуют капиллярным и субкапиллярным порам, находящаяся в них жидкость влияет на параметр Е? а и, соответственно, на параметр А? а. В связи с этим работы с керном по оценке степени трещиноватости карбонатных пород проводятся согласно известной методике измерения параметра А? а (Виноградов В.Г., Дахнов А. В. и др. Практикум по петрофизике. — М.: Недра, 1990 г.). Анализ керна осуществляют в следующей последовательности:

приготавливают рабочие растворы соли NaCl с концентрациями C1 и C2, являющимися аналогами пластовой воды и промывочной жидкости соответственно;

насыщают керн аналогом пластовой воды;

собирают электрохимическую цепь для измерения диффузионного потенциала Е? и производят измерение Е? посредством измерительных средств напряжения;

собирают электрохимическую цепь для измерения величины диффузионно — адсорбционного потенциала Е? а и производят измерение Е? а через заданные промежутки времени до установления Е? а=const.

Таким образом, использование параметра А? а для разделения керна по однородности структур пустот посредством интенсивности проявления трещиноватости позволяет получать уравнения регрессии «керн-керн» (например, вида Pn=f (Kn)) с большими коэффициентами регрессии R. Структурные коэффициенты m, полученные согласно уравнениям регрессии Pn=f (Kn), иллюстрируемым фиг.1 и фиг.2, являются дополнительным подтверждением правомерности использования предложенного способа оценки степени трещиноватости карбонатных пород через параметр диффузионно-адсорбционной активности.

Способ оценки степени трещиноватости карбонатных пород через параметр диффузионно-адсорбционной активности, включающий этапы насыщения керна аналогом пластовой воды, измерения естественного потенциала диффузионного происхождения Е?, измерения через заданные промежутки времени электрохимического потенциала Е? а, определения по математическому выражению диффузионно-адсорбционной активности А? а и абсолютной погрешности измерения ДА? а, и применение полученных значений ДА? а для количественной оценки гидрофобности порового пространства, отличающийся тем, что наряду с оценкой гидрофобности порового пространства по величине значения А? а?ДА?а оценивают степень трещиноватости в структуре пустотного пространства керна, интенсивность которой возрастает с увеличением значения А? а.

Метод ГИС, основанный на изучении вторичного электриэлектрического поля, возникающего в горных породах под действием первичного (поляризующего) поля, называют методом вызванных потенциалов (ВП). Другими словами, в методе ВП существующее поле ПС искусственно усиливается с целью последующего наблюдения спада суммарного поля, который не одинаков в разных по литологическому составу породах. [3].

Механизм возникновения вторичного электрического поля связан с электролитической и объёмной поляризацией геологических образований. Первая возникает на контакте с углистыми и содержащими сульфидные и железные руды породами и минералами, например, сидерит. Вторая обусловлена объемной поляризацией пород с повышенной глинистостью, пустотным пространством порового, трещинного или кавернового типа. В этой связи метод ВП применяют для решения двух групп задач: первая — связана с изучением рудных месторождений, вторая — нефтегазового и гидрогеологического характера.

На практике поляризацию создают относительно длинными импульсами постоянного тока, в промежутках между которыми измеряют спадающую во времени вызванную разность потенциалов? UВП. Отношение зарегистрированной разности потенциалов? UВП к питающему напряжению? U называют кажущейся поляризуемостью (или кажущейся вызванной электрической активностью) среды:

з = ?UВП /?UЧ100%.

Питающее напряжение? U определяют как разность напряжений в конце зарядки и до включения тока. Величину? UВП измеряют после выключения тока поляризации в различные, строго определенные моменты времени. Закон изменения (спада) вторичного электрического поля UВП в промежутках между токовыми импульсами описывается электрическими зависимостями, одна из которых экспоненциальная, а другая — гиперболическая:

UВП, t? о = UВП, t=о ехр (-lt); UВП, t? о = UВП, t=о/ (l +вt).

В этих уравнениях UВП, t? о — измеряемые амплитуды потенциалов вызванной поляризации в моменты времени t между соседними токовыми импульсами; UВП, t=о — амплитуда потенциала вызванной поляризации на момент окончания токового импульса; l и в — константы, зависящие от типа и петрофизических характеристик входящего в состав породы минерала с электронной проводимостью. ионопроводящих горных породах ток течет только в жидкой фазе, и, следовательно, вектор напряженности электрического поля направлен параллельно двойному электрическому слою. Явление проявляется достаточно слабо — поле вторичных зарядов не превышает первых процентов от первичного поля.

В случае наличия в горных породах минералов с электронным типом проводимости (сульфиды, графит, магнетит и некоторые другие) твердая фаза уже не является диэлектриком и ток течет поперёк двойного электрического слоя: идут достаточно интенсивные электрохимические и электрокинетические процессы и поле вторичных источников, возникающих на границе твердой и жидкой фазы, может составлять десятки процентов от первичного поля. [2].

Для ионопроводящих горных пород время зарядки и разрядки составляет первые секунды. В случае присутствия электропроводящих включений это время может увеличиваться до нескольких минут.

Метод очень трудоемкий, в процессе исследований приходится в образцах керна имитировать остаточную воду, донасыщать образцы керосином, центрифугировать в керосине, затем выдерживать образцы в воде, затем опять центрифугировать и т. д. А в процессе имитации остаточной воды, центрифугирования и т. д. возможна частичная деформация образца (откололся кусочек, появилась трещина, осыпался песок в слабосцементированных образцах и т. д.). В результате возможны неинформативные оценки m1, m2, m3, а соответственно и М.