RU2507501C1 - Способ измерения весовой концентрации глинистого материала в образце пористой среды - Google Patents
Способ измерения весовой концентрации глинистого материала в образце пористой среды Download PDFInfo
- Publication number
- RU2507501C1 RU2507501C1 RU2012137225/28A RU2012137225A RU2507501C1 RU 2507501 C1 RU2507501 C1 RU 2507501C1 RU 2012137225/28 A RU2012137225/28 A RU 2012137225/28A RU 2012137225 A RU2012137225 A RU 2012137225A RU 2507501 C1 RU2507501 C1 RU 2507501C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- clay
- weight concentration
- clayey
- porous
- Prior art date
Links
- 239000004927 clay Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 239000011148 porous material Substances 0.000 title abstract description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 claims description 17
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 7
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 4
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 10
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 20
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 17
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 14
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 14
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 8
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 6
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 5
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000002872 contrast media Substances 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 238000011005 laboratory method Methods 0.000 description 1
- 238000010603 microCT Methods 0.000 description 1
- 238000000399 optical microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000006259 organic additive Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
- G01N23/207—Diffractometry using detectors, e.g. using a probe in a central position and one or more displaceable detectors in circumferential positions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам неразрушающего анализа образцов пористых материалов, в частности оно может быть использовано для количественного исследования ухудшения свойств нефте/газосодержащих пластов ("повреждения пласта") из-за проникновения в процессе бурения глинистых материалов, содержащихся в буровом растворе. Через образец пористой среды прокачивают раствор глинистого материала. После окончания прокачки измельчают по меньшей мере часть образца в порошок и производят отмучивание глинистой фракции из образовавшегося порошка. Осуществляют рентгеноструктурный анализ отмученной глинистой фракции и определяют весовую концентрацию глинистого материала в образце пористой среды. Техническим результатом является обеспечение возможности измерения малой весовой концентрации глинистого материала, проникшего в поровое пространство в ходе закачки глиносодержащего раствора. 2 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к способам неразрушающего анализа образцов пористых материалов, в частности, оно может быть использовано для количественного исследования ухудшения свойств нефте/газосодержащих пластов ("повреждения пласта") из-за проникновения в процессе бурения глинистых материалов, содержащихся в буровом растворе.
Проблема повреждения пласта под воздействием бурового раствора (или промывочной жидкости) является очень важной, особенно для длинных горизонтальных скважин, т.к. заканчивание большинства из них производится в необсаженном состоянии, т.е. без цементированной и перфорированной эксплуатационной колонны.
Буровые растворы представляют собой сложные смеси глины, мелких частиц (размером от нескольких миллиметров до менее одного микрона) и органических добавок (полимеры, поверхностно-активные вещества и т.д.), содержащихся в "несущей" жидкости - "основе" бурового раствора, в качестве которой может выступать вода, нефть или какая-либо синтетическая жидкость.
В процессе бурения под воздействием избыточного давления фильтрат бурового раствора, а также содержащиеся в нем мелкие частицы и глина проникают в околоскважинную зону пласта и вызывают значительное снижение ее проницаемости (для характеризации этого явления обычно используется термин "повреждение призабойной зоны пласта" или, просто, "повреждение пласта").
Во время технологической процедуры очистки скважины (путем постепенного вывода на добычу) эти компоненты частично вымываются из околоскважинной зоны, и ее проницаемость частично восстанавливается. Тем не менее часть компонентов остается удержанной в поровом пространстве породы (адсорбция на поверхности пор, захват в поровых сужениях и т.д.), что приводит к существенному различию между исходной проницаемостью и проницаемостью, восстановленной после проведения технологической процедуры очистки (обычно восстановленная проницаемость не превышает 50-70% от начальной).
Общепринятым лабораторным методом проверки качества бурового раствора является фильтрационный эксперимент по его закачке в образец керна с последующей обратной прокачкой (т.е. вытеснения проникшего бурового раствора исходной пластовой жидкостью), в ходе которого замеряется динамика ухудшения/восстановления проницаемости как функция от количества закачанных поровых объемов флюидов (буровой раствор или пластовая жидкость).
Однако концентрация глины и других компонентов бурового раствора, удерживаемых в поровом пространстве после обратной прокачки, представляет собой важную информацию для понимания механизма повреждения пласта и выбора соответствующего метода повышения коэффициента продуктивности скважины (минимизации повреждения призабойной зоны пласта). Данные параметры не замеряются в рамках указанной выше традиционной процедуры проверки качества бурового раствора.
Количественный анализ механизмов повреждения пласта, связанных с проникновением в процессе бурения глинистых материалов, представляет наибольший интерес в силу широкого распространения буровых растворов на глинистой основе.
Весовая концентрация глины, проникшей в поровое пространство в ходе воздействия бурового раствора, обычно мала (не превышает 1-1,5% по весу). Тем не менее в силу высокого коэффициента разбухания глины и ее пористости такая малая весовая концентрация приводит к значительному (5-20 раз) снижению проницаемости породы.
Техническая проблема связана с трудностью измерения малой весовой концентрации глины в пористой среде, поскольку рентгеноструктурный анализ и рентгеновская компьютерная микротомография не обеспечивают достаточного разрешения для весовой концентрации материала <1%.
В патентах США №4540882, а также №5027379 заявляются методы определения глубины проникновения бурового раствора при помощи рентгеновской компьютерной томографии керна с добавлением контрастного агента. Но использование контрастного агента, растворимого в "несущей жидкости" не позволяет оценить глубину проникновения и концентрацию глины и иных слабоконтрастных добавок, содержащихся в буровом растворе, поскольку глубина проникновения фильтрата бурового раствора и указанных добавок в общем случае различна.
В патенте США 5253719 предлагается метод диагностирования механизмов повреждения пласта путем анализа радиально ориентированных образцов керна, отобранных из скважины. Образцы керна анализируются с помощью набора различных аналитических методов для определения типа и степени повреждения пласта, а также глубины зоны повреждения. Среди аналитических методов перечисляются рентгеноструктурный анализ (XRD), локальный рентгеноспектральный анализ, сканирующая электронная микроскопия (SEM), электронная микроскопия обратного рассеяния, петрографический анализ, оптическая микроскопия.
Согласно стандартной методике рентгеноструктурный анализ (XRD) выполняется на измельченном в порошок кусочке образца керна весом 1 грамм. Целью данного метода является идентификация типов и измерение относительного количества минералов, представленных в образце керна. Керн может быть разделен на несколько сегментов, нумеруемых, например, в порядке удаления от ствола скважины вглубь пласта. В этом случае относительное количество минералов в каждом сегменте, измеренное с помощью рентгеноструктурного анализа (XRD), может быть использовано для определения типа и степени повреждения пласта, а также глубины зоны повреждения.
Однако перечисленные в указанном выше патенте методы не применимы для измерения концентрации глины малого содержания (менее 1% весовой концентрации). Рентгеноструктурный анализ (XRD), выполненный в соответствии со стандартной методикой, не позволяет измерить малую весовую концентрацию глины, когда эта величина не превышает 1% по весу.
Технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения, состоит в обеспечении возможности измерения малой весовой концентрации глинистого материала, проникшего в поровое пространство в ходе закачки глиносодержащего раствора.
В соответствии с предлагаемым способом определения весовой концентрации глинистого материала в образце пористой среды прокачивают раствор глинистого материала через образец, после окончания прокачки измельчают по меньшей мере часть образца в порошок, производят отмучивание из образовавшегося порошка глинистой фракции, осуществляют рентгеноструктурный анализ отмученной глинистой фракции и определяют весовую концентрацию глинистого материала.
Предпочтительно часть образца пористой среды для измельчения отделяют от образца вблизи торца, в который осуществлялась закачка раствора глинистого материала.
Отделяемая для измельчения часть образца пористой среды должна иметь вес не менее 1 грамма.
В качестве примера реализации способа было проведено измерение весовой концентрации бентонитовой глины, проникшей в пористый образец после прокачки через него 2% раствора данной глины.
После приготовления 2% водного раствора бентонитовой глины с добавлением хлорида натрия (18 г/л) был произведен фильтрационный эксперимент по закачке подготовленного 2% глинистого раствора в образец пористой среды. Было прокачано девять поровых объемов (отношение объема закачанного раствора к объему порового пространства образца), после чего из-за значительного падения проницаемости фильтрация практически прекратилась, и эксперимент был остановлен.
От образца пористой среды вблизи входного торца (т.е. торца, в который осуществлялась закачка раствора глины) с помощью разлома была отделена часть весом 20 грамм, эта часть образца была измельчена (предпочтительно отделяемая и измельчаемая часть должна быть не менее 1 грамма) и помещена в воду для отмучивания (разделение твердых частиц, используя различие скоростей их падения в жидкостях) мелкой фракции. Путем отмучивания в воде из всей совокупности частиц выделен 1 грамм мелкой фракции с размером, меньшим 4 мкм.
Согласно общепринятой методики (см., например, Пущаровский Д.Ю. Рентгенография минералов. М.: ЗАО «Геоинформмарк», 2000, 292 с. или Шлыков В.Г. Рентгеновский анализ минерального состава дисперсных пород. М.: Геос. 2006, стр.76-102) был проведен рентгеноструктурный анализ (XRD) мелкой фракции для определения ее минерального состава. Весовую концентрацию определяют по стандартной методике (Шлыков В.Г. Рентгеновский анализ минерального состава дисперсных пород. М.: Геос. 2006, стр.76-102; Шлыков В.Г. Рентгеновские исследования грунтов. Учебное пособие. - М.: Изд-во МГУ, 1991, 184 с.).
Весовая концентрация бентонитовой глины, измеренная с помощью рентгеноструктурного анализа отмученной мелкой фракции, пересчитана относительно массы исходной измельченной части образца.
Окончательная величина весовой концентрация бентонитовой глины в образце пористой среды после прокачки 2% раствора бентонитовой глины равна 1.6%.
Claims (3)
1. Способ определения весовой концентрации глинистого материала в образце пористой среды, в соответствии с которым прокачивают раствор глинистого материала через образец пористой среды, после окончания прокачки измельчают по меньшей мере часть образца в порошок, производят отмучивание из образовавшегося порошка глинистой фракции, осуществляют рентгеноструктурный анализ отмученной глинистой фракции и определяют весовую концентрацию глинистого материала.
2. Способ по п.1, в соотвествии с которым часть образца пористой среды для измельчения отделяют от образца вблизи торца, в который осуществлялась закачка раствора глинистого материала.
3. Способ по п.1, в соответствии с которым от образца пористой среды для измельчения отделяют часть весом не менее 1 грамма.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012137225/28A RU2507501C1 (ru) | 2012-09-03 | 2012-09-03 | Способ измерения весовой концентрации глинистого материала в образце пористой среды |
| US14/015,939 US20140064452A1 (en) | 2012-09-03 | 2013-08-30 | Method for measurement of weight concentration of clay in a sample of a porous material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012137225/28A RU2507501C1 (ru) | 2012-09-03 | 2012-09-03 | Способ измерения весовой концентрации глинистого материала в образце пористой среды |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2507501C1 true RU2507501C1 (ru) | 2014-02-20 |
Family
ID=50113363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012137225/28A RU2507501C1 (ru) | 2012-09-03 | 2012-09-03 | Способ измерения весовой концентрации глинистого материала в образце пористой среды |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20140064452A1 (ru) |
| RU (1) | RU2507501C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU193038U1 (ru) * | 2019-04-29 | 2019-10-11 | Акционерное Общество Триада-Холдинг | Устройство для определения проникающей способности инъектируемого раствора в пористую среду |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2507510C1 (ru) * | 2012-09-03 | 2014-02-20 | Шлюмберже Текнолоджи Б.В. | Способ измерения весовой концентрации глины в образце пористого материала |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1250186A (ru) * | 1967-11-13 | 1971-10-20 | Vedeckovyzkumny Uthelny Ustav | |
| SU748184A1 (ru) * | 1977-08-03 | 1980-07-15 | Ленинградская Ордена Ленина Лесотехническая Академия Им.С.М. Кирова | Весовой измеритель концентрации взвешенных веществ |
| US6009747A (en) * | 1998-05-27 | 2000-01-04 | Petroleo Brasileiro S.A.-Petrobras | Method for evaluating drilling fluids |
| US7589050B2 (en) * | 2003-04-21 | 2009-09-15 | Schlumberger Technology Corporation | Composition comprising a fully dissolved non-HF fluoride source and method for treating a subterranean formation |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5253719A (en) * | 1992-06-15 | 1993-10-19 | Halliburton Company | Process for diagnosing formation damage mechanism through the use of radially oriented core samples cut from the wellbore wall |
| GB0219256D0 (en) * | 2002-08-16 | 2002-09-25 | Imerys Rio Capim Caulim S A | Kaolin pigment products |
| US20110311437A1 (en) * | 2010-06-21 | 2011-12-22 | Ngk Insulators, Ltd. | Method for producing spinel-type lithium manganate |
-
2012
- 2012-09-03 RU RU2012137225/28A patent/RU2507501C1/ru not_active IP Right Cessation
-
2013
- 2013-08-30 US US14/015,939 patent/US20140064452A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1250186A (ru) * | 1967-11-13 | 1971-10-20 | Vedeckovyzkumny Uthelny Ustav | |
| SU748184A1 (ru) * | 1977-08-03 | 1980-07-15 | Ленинградская Ордена Ленина Лесотехническая Академия Им.С.М. Кирова | Весовой измеритель концентрации взвешенных веществ |
| US6009747A (en) * | 1998-05-27 | 2000-01-04 | Petroleo Brasileiro S.A.-Petrobras | Method for evaluating drilling fluids |
| US7589050B2 (en) * | 2003-04-21 | 2009-09-15 | Schlumberger Technology Corporation | Composition comprising a fully dissolved non-HF fluoride source and method for treating a subterranean formation |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU193038U1 (ru) * | 2019-04-29 | 2019-10-11 | Акционерное Общество Триада-Холдинг | Устройство для определения проникающей способности инъектируемого раствора в пористую среду |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20140064452A1 (en) | 2014-03-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhou et al. | Experimental investigation on fracture surface strength softening induced by fracturing fluid imbibition and its impacts on flow conductivity in shale reservoirs | |
| Gao et al. | Investigating the spontaneous imbibition characteristics of continental Jurassic Ziliujing Formation shale from the northeastern Sichuan Basin and correlations to pore structure and composition | |
| CN110470584B (zh) | 一种评价渗吸和水锁综合效应的方法 | |
| US9249661B2 (en) | Apparatus and methods for determining commingling compatibility of fluids from different formation zones | |
| CN111051864B (zh) | 确定地下地层的体积密度、孔隙度和孔径分布的方法和系统 | |
| Alvarez et al. | The impact of surfactant imbibition and adsorption for improving oil recovery in the Wolfcamp and eagle ford reservoirs | |
| WO2012087797A2 (en) | Method to characterize underground formation | |
| WO2012058622A2 (en) | Enhancing hydrocarbon recovery | |
| AU2012203555B2 (en) | Method for determining spatial distribution and concentration of a component in a pore volume of a porous material | |
| RU2580177C1 (ru) | Способ определения изменений параметров пористой среды под действием загрязнителя | |
| RU2613903C2 (ru) | Способ количественного анализа распределения твердых частиц загрязнителя, проникших в пористую среду при фильтрации | |
| McPhee et al. | Wettability and wettability tests | |
| US9791589B2 (en) | Downhole differentiation of light oil and oil-based filtrates by NMR with oleophilic nanoparticles | |
| Wong et al. | Permeability reduction in Qishn sandstone specimens due to particle suspension injection | |
| RU2507501C1 (ru) | Способ измерения весовой концентрации глинистого материала в образце пористой среды | |
| Fang et al. | Laboratory studies of non-marine shale porosity characterization | |
| Wu et al. | Analysis of geological characteristics and potential factors of formation damage in coalbed methane reservoir in Northern Qinshui basin | |
| Wang et al. | The pore structure changes and CO2 migration dynamic characteristics in tight sandstone during supercritical CO2 geosequestration: A case study in the Chang 7 layer, Ordos Basin, China | |
| RU2507500C1 (ru) | Способ измерения весовой концентрации глинистого материала в образце пористой среды | |
| US20150177218A1 (en) | Method for determining distiribution and profile of a contaminant in porous medium | |
| Skorpa et al. | Porosity changes in mud-affected rock and cement upon reaction with CO2 | |
| US9465133B2 (en) | Downhole differentiation of light oil and oil-based filtrates by NMR with oleophilic nanoparticles | |
| RU2548406C1 (ru) | Способ определения изменения свойств околоскважинной зоны пласта-коллектора под воздействием бурового раствора | |
| RU2507510C1 (ru) | Способ измерения весовой концентрации глины в образце пористого материала | |
| US20150140674A1 (en) | Method for Determining Weight Concentration of A Polymer Penetrated into A Porous Medium |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200904 |