Спосіб виготовлення фізичних моделей пластів-колекторів, перетнутих свердловиною

1. Спосіб виготовлення фізичних моделей пластів-колекторів, перетнути х необсадженою свердловиною, що включає використання насипного матеріалу, наприклад мармурового щебеню однієї або кількох фракцій заданого розміру, заповнення цим матеріалом ємності, що формує робоче тіло моделі, створення імітатора свердловини та зумпфа, насичення пор флюїдом, який відрізняється тим, що для формування необсадженої свердловини по осі моделі тимчасово встановлюють трубу з зовнішнім діаметром, що дорівнює діаметру свердловини, та коаксіальний тонкостінний циліндр, діаметр якого перевищує діаметр вказаної труби на величину, достатню для створення міцної стінки свердловини зі зволоженої суміші насипного матеріалу і портландцементу, простір між вказаними трубою і циліндром заповнюють заданою кількістю зволоженої суміші наси C2 2 UA 1 3 84604 конструкторських і експериментальних робіт з цими приладами. Прилади ННК градуюють з використанням стандартних зразків водонаси-ченої пористості, представлених у вигляді фізичних моделей пластів, перетнути х свердловиною. За еталон прийнято карбонатний ряд моделей (на основі кальциту СаСО3 з мінеральною густиною 2,71г/см 3) пористістю ~1-40% з насиченням пор прісною водою (хлорна мінералізація не перевищує 0,2г/л) [1]. Для виготовлення повномасштабних фізичних моделей пластів порід-колекторів з метою отримання градуювальних залежностей використовують карбонатний матеріал у вигляді монолітних мармурових блоків, натуральних блоків вапняку і крейди, мармурової крихти різних фракцій [1-4]. Моделі на основі мармурової крихти можуть бути монолітними (зцементованими) [3] та насипними (з використанням труби для імітації необсадженої свердловини) [1,4]. Для отримання необхідного ряду значень пористості, що о хоплює весь інтервал її зміни, використовують комбінацію блочних та насипних моделей [1, 4]. Крім пористості, моделі можуть бути атестовані за нейтронопоглинальни-ми властивостями, для чого визначають макроскопічний переріз поглинання å а або час життя t теплових нейтронів. Моделі, пори яких насичені водним розчином солі NaCI різної концентрації, можуть бути використані для градуювання приладів ННКт і ІННК за мінералізацією С порового флюїду з метою визначення характеру насичення колекторів та коефіцієнта нафтонасиченості. За найближчий аналог вибрано спосіб виготовлення насипних моделей [1,4]. Пористість таких моделей лежить в інтервалі ~15-40%. Насипні моделі виготовляють у ємностях з розмірами, що забезпечують відсутність крайових ефектів при даній пористості для даного типу приладів. Свердловину в моделі насипного типу імітують за допомогою труби (наприклад, із нержавіючої сталі) заданого діаметра [1,4]. Трубу стаціонарно встановлюють по осі ємності з зумпфом. Ємність заповнюють насипним матеріалом (одна, дві або три фракції, за допомогою яких забезпечують задану пористість) і насичують пустоти, що імітують пори, заданим флюїдом. Основними недоліками вибраного прототипу є: - неконтрольований вплив матеріалу і товщини стінок труби, що імітує свердловину, на показання приладу, наприклад, сильний вплив заліза, як аномального непружного сповільнювача і сильного поглинача нейтронів, на показання нейтронних методів; - вплив відхилення від породи (на величину товщини стінки труби) приладу, притиснутого до стінки; - неконтрольоване викривлення градуювальної залежності при використанні набору моделей із блочного, монолітних (без використання труби) та насипного (з трубою-імітатором свердловини) матеріалу. Вказані недоліки впливають на точність градуювальних характеристик конкретного приладу ННК і, відповідно, призводять до систематичних 4 похибок, які важко або неможливо врахувати при визначенні пористості. Задачею винаходу є виготовлення фізичних моделей пластів-колекторів на основі насипного матеріалу, перетнутих необсадженою свердловиною (без використання стаціонарно установленої труби), для підвищення точності градуювання приладів ННК та іншої каротажної апаратури, що в кінцевому результаті дає зменшення похибок при визначенні пористості та інших параметрів пластів-колекторів. Запропонований спосіб виготовлення моделей колекторів дозволяє також робити заміну перового і свердловинного флюїду та імітувати умови обсадженої свердловини, що необхідно для проведення методичних, дослідноконструкторських і експериментальних робіт. Розв'язання задачі досягається тим, що для формування необсадженої свердловини по осі моделі тимчасово встановлюють трубу з зовнішнім діаметром, що дорівнює діаметру свердловини, та коаксіальний тонкостінний циліндр (наприклад з товщиною стінки біля 1мм та висотою 20-30см), діаметр якого перевищує діаметр труби на величину ~10-20см. Простір між трубою і циліндром заповнюють зволоженою сумішшю каліброваного насипного матеріалу і високосортного портландцементу, кількість якого повинна бути достатньою для скріплення окремих частинок (наприклад 10% за масою суміші). Масу вказаної суміші, що використовують для формування одного шару заданої товщини, розраховують, ви ходячи із заданого значення коефіцієнта пористості моделі kп, мінеральної густини насипного матеріалу та цементу [3]. Простір між циліндром і стінкою ємності заповнюють тим же каліброваним насипним матеріалом (сухим, без цементу), масу якого для формування одного шару тієї ж товщини розраховують, ви ходячи з того ж значення коефіцієнта kп і мінеральної густини матеріалу. Шар насипного матеріалу та його суміш з цементом рівномірно вирівнюють, після чого піднімають циліндр над поверхнею, утрамбовують весь шар між стінками труби і ємності моделі до заданої мітки на стінках, яка відповідає товщині шару, а отже заданій пористості. Після цього знову встановлюють циліндр на поверхні сформованого шару і таким же чином послідовно формують всі наступні шари моделі до заповнення її ємності. Надають 2-3 доби для цементації вказаної суміші, видаляють трубу, яку використовували для формування свердловини, вистоюють модель на протязі 2-3 тижнів і заповнюють зумпф, свердловину та скелетні пори флюїдом, наприклад прісною водою. В результаті отримують насипну модель пласта-колектора заданої пористості, перетнутого необсадженою свердловиною. Запропонований спосіб виготовлення насипних моделей дозволяє сформувати свердловину шля хом створення монолітного (зцементованого) циліндра з того ж насипного матеріалу і тієї ж пористості, що і основний об'єм моделі (без використання чужорідної труби-імітатора свердловини). Проведені експериментальні роботи показали, що при створенні монолітного (зцементованого) циліндра зі зволоженої суміші насипного матеріалу 5 84604 і високосортного портландцементу для формування необсадженої свердловини достатньо, щоб товщина стінок циліндра становила ~5-10см, а домішка портландцементу ~10% мас. Такий формуючий свердловину циліндр практично не відрізняється за своїми фільтраційно-ємнісними параметрами від основного об'єму моделі, і в той же час має достатню міцність для утримання насипного матеріалу, з урахуванням незначного тиску у латеральному напрямку. Виконані розрахунки підтверджують, що домішка цементу до мармурової крихти при формуванні свердловини, з урахуванням значно більшої глибинності нейтронних методів порівняно з товщиною стінок формуючого циліндра, практично не впливає на показання приладів ННК. На фігурі показана схема виготовленої насипної моделі пласта-колектора, перетнутого необсадженою свердловиною, де позначено: 1 - необсаджена свердловина; 2 - кільце насипного матеріалу, скріпленого цементом; 3 - насипний матеріал; 4 - стінка ємності моделі; 5 - дно моделі; 6 - зумпф моделі; 7 - грун т; 8 - рівень земляної поверхні. Діаметр свердловини вибрано рівним 216мм, що є типовим діаметром необсадженої свердловини на глибинах, де залягають гірські породи колектори нафти і газу. Діаметр допоміжного циліндра, що використовувався при формуванні свердловини, дорівнює 360мм, отже кільце зцементованої крихти має товщину 72мм. Діаметр моделі 1,5м, висота моделі 2,0м, дно моделі має легку конусність в сторону зумпфа для стікання флюїду у випадку його заміни, довжина зумпфа 1,5м. Модель заглиблена так, що верх моделі знаходиться приблизно на рівні земляної поверхні. Виготовлена таким способом фізична модель пласта-колектора дозволяє моделювати і інші геологічні та технічні умови свердловинних досліджень. Зміну мінералізації флюїду здійснюють так: видаляють флюїд, що заповнює пори моделі і свердловину, за допомогою, наприклад, опущеного в зумпф заглибного насоса, промивають прісною водою модель і заповнюють її, починаючи з дна, через той же зумпф, флюїдом іншої мінералізації. Для імітації необсадженоЇ свердловини, заповненої флюїдом, склад якого відрізняється від 6 складу флюїду, що насичує пори моделі, у свердловину опускають тонкостінну алюмінієву трубу з закритим нижнім торцем і діаметром, близьким до діаметра свердловини, та наповнюють трубу флюїдом іншого складу, наприклад промивальною рідиною з мінералізацію, відмінною від мінералізації перового флюїду. Використання труби із алюмінію в комплекті моделі пов'язано з мінімальним впливом цього матеріалу на нейтронні параметри моделі. Для імітації обсадженої свердловини використовують вставки, що входять в комплект моделі обсадні колони довжиною ~3,5м і діаметром 146мм або 168мм з закритим нижнім торцем, оточені цементним кільцем з діаметром, близьким до діаметра необсадженоЇ свердловини. Вставки опускають в модель до дна зумпфа і наповнюють флюїдом, мінералізація якого може відрізнятися від мінералізації перового флюїду. Технічним результатом запропонованого способу є: - виключення впливу труби - імітатора необсадженоЇ свердловини - на показання свердловинного приладу та на його градуювальну характеристику; - відповідність моделі умовам реальних свердловинних вимірювань; - можливість моделювання в єдиному модельному комплексі ряду геологічних і те хнічних умов свердловинних вимірювань; - в цілому, підвищення точності градуювання приладів ННК та іншої каротажної апаратури, модельне врахування впливу ряду геологічних і технічних факторів, що в кінцевому результаті приводить до зменшення похибок визначення пористості та інших параметрів пластів-колекторів. Джерела інформації: 1. Метрологическое обеспечение геофизических исследований скважин / Блюменцев A.M., Калистратов Г.А., Лобанков В.М., Цирульников В.П. М.: Недра, 1991. - 266с. 2. Tittle С. W. Model wells for nuclear well logging. Nucl. Geophys., 3, №3, 1989, p. 193-202. 3. Патент України № 63112. Спосіб виготовлення фізичних моделей пластів гірських порід. Звольський С.Т., Кулик В.В., Пр ушко В.Р., Челок'ян Р.С. ВАТ ДКБ геофізичного приладобудування. Інститут геофізики НАН України. Опубл. Бюл. №10, 2005. 4. Лобанков В.М. Метрологическое обеспечение скважинных измерений. Геофизика, спецвыпуск, 2000, с. 99-106. 7 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 84604 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601