ВСЁ ПРО НЕФТЬ И ГАЗ

Комплексный интернет- портал посвещённый нефти и газу

Посмотрите также другие разделы нашего сайта!!!

Литература
много книг по нефти и газу

Программы нефтегазового комплекса

Медиафайлы про нефть

Анекдоты про нефтяников

Знакомства для буровиков

Всё про нефть и газ / Литература(каталог книг)

Ревизский Ю.В., Дыбленко В.П.
Исследование и обоснование механизма нефтеотдачи пластов с применением физических методов

Глава № 6

Навигация

Аннотация-Оглавление-Введение-Заключение-Список литературы

Глава 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

ВНИМАНИЕ

В текстах книг представленных на сайте в интернет формате очень много ошибок, не читаются рисунки, графики разбиты, это связанно с некачественной перекодировкой конвекторов из PDF формата и HTML.

Если Вам необходимы качественный текст с рисунками и графиками - то скачиваите книги с нашего сайта в формате PDF.

ссылка для скачивания книги или главы в формате PDF находится внизу страницы.

В данной библиотеке представлены книги исключительно для личного ознакомления.
Запрещено любое копирование не для личного использования, а также с целью использования в коммерческих целях.
В случае претензий со стороны авторов книг/издательств обязуемся убрать указанные книги из перечня ознакомительной библиотеки.
Копирование, сохранение на жестком диске или иной способ сохранения произведений осуществляются пользователями на свой риск.

анекдоты

программы

истории

Глава 6

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СПЕКТРЫ ПРОСТЫХ МОДЕЛЕЙ ОСТАТОЧНОЙ НЕФТИ

Более сложными моделями, чем простейшие модели остаточной нефти, являются ее простые модели. Это сухие горные породы, насыщенные извлекаемыми нефтями, изовискозными моделями пластовых нефтей, пресной водой, водными растворами неонолов ОП-10 и АФ9-12 с массовой долей 5 % и смесью глицерин - вода с объемными долями соответственно 75 и 25 %. Простыми моделями остаточной нефти отражаются крайние стадии разработки нефтяных месторождений [73].

Подготовка данных моделей для диэлектрических измерений проведена в соответствии с ОСТ 39-195-86. В качестве проницаемых горных пород для них были использованы песчаники с различной гидрофильностью.

Расшифровка измеренных при пластовых температурах диэлектрических спектров простых моделей остаточной нефти проведена с целью установления видов коллоидных частиц флюидов, насыщающих песчаники. Для ряда моделей сделана оценка термодинамической и агрегативной устойчивости различных видов коллоидных частиц флюидов, входящих в них, в области температур от 293 до 353 К [82-85].

6.1. РАСШИФРОВКА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СПЕКТРОВ ПЕСЧАНИКОВ, НАСЫЩЕННЫХ ИЗВЛЕКАЕМЫМИ НЕФТЯМИ И МОДЕЛЯМИ НЕФТЕЙ

В качестве осадочных горных пород в простых моделях остаточной нефти использованы песчаники пластов Сп Ново-Хазинской площади Арланского, БС10 Мартемьяновского - Те-теревского, Д1 2 Сергеевского, Д1 Туймазинского и Уршакского нефтяных месторождений, а также пласта Д1 Уразметовской площади.

Измеренные в звуковом диапазоне частот электромагнитных колебаний от 2-10 до 2-105 Гц значения удельной электро-

118

Рис. 6.1. Частотная зависимость тангенса угла диэлектрических потерь tg 6 для песчаника пласта Д, Уршакского месторождения, насыщенного моделью арлан-ской нефти, при температуре 293 К

проводности простых моделей остаточной нефти не выходили за пределы 10 -10 См/м, за исключением песчаников, насыщенных моделью арланской нефти (а > 1(Г6 См/м). Диэлектрические спектры данных моделей в этом диапазоне частот представлены на рис. 6.1-6.3.

В области высоких частот данного диапазона в спектрах исследованных систем выявлена интенсивная первая релаксация, формально определяемая поляризацией поверхности раздела Максвелла - Вагнера (3.3).

Рис. 6.2. Частотные зависимости тангенса угла диэлектрических потерь tg 6 для песчаников:

1 - песчаник пласта Сп Арланского месторождения, насыщенный моделью арланской нефти, пои температуре 297 К; 2 - песчаник пласта Ьи1П Марте-мьяновского-Тетеревского месторождения/насыщенный вынгапурской нефтью, при температуре 353 К

119

Рис. 6.3. Частотная зависимость тангенса угла диэлектрических потеоь t? 6 для песчаника пластов Д,, Сергеевского месторождение, насыщенного югомаГ максимовской нефтью! при температуре 305 К

Определенные в диапазоне радиочастот электромагнитного поля величины низкочастотной удельной электропроводности простых моделей остаточной нефти лежат в пределах 10~8-10 См/м. В данном диапазоне частот изученные модели являются диэлектриками. На рис. б.4—б.б (см. рис. 5.7) приведены спектры s исследованных систем в диапазоне частот от

Рис 6 4 Спекто комплексной диалектической поонипаемости для песчаника пластов 7Г, Сергеевского месторождения нГсыщ™ ^^91т^^1 3й5^^^9 НаСЫЩеННОГ° югомашмаксимовскои

f = 2-10^ 2-Ю7- 2-Ю8- 5-Ю8 и 1 6-Ю9 Гп - значение гоаничных частот соответственно для второй,' третьей, четвертой и последней^™ади^™спек^е

120

Рис. 6.5. Спектры комплексной диэлектрической проницаемости для песчаников пласта Д, Уразметовской площади, насыщенных моделями уршакской при температуре 298 К (1) и арланской нефтей при температуре 318 К (2):

f - значения граничных частот соответственно для второй, третьей, четвертой и последней релаксаций в спектре

2-Ю5 до 3-Ю9 Гц. В спектрах обнаружены перекрывающиеся релаксации, определяемые правилом m-й степени (1.5), соотношениями Дебая (3.2) и Коула - Дэвидсона (3.1).

В табл. 6.1 и 6.2 приведены времена релаксации т и величины максимума тангенса угла диэлектрических потерь tg 6 (п = 1 2 3 m - порядковый номер релаксации в спектре) характеризующие релаксации, выявленные в спектрах исследо-ванных моделей. Спектры простых моделей остаточной нефти были измерены при пластовых температурах горных пород, входящих в эти модели. Для сравнения в таблицах показаны измеренные при температуре 297 К (отличной от пластовой) значения т и t? 6 для модели “маотемьяновский - тетеоев-ский песчаник + вынгапурская нефть”

Выявленные в спектрах простых моделей остаточной нефти

121

Рис. 6.6. Спектры комплексной диэлектрической проницаемости для песчаников:

1 - песчаник пласта Сп Арланского месторождения, насыщенный моделью арланской нефти, при температуре 297 К; 2 - песчаник пласта btin Марте-мьяновского-Тетеревского месторождения/насыщенный вынгапурско1 нефтью, при температуре 353 К; f - значения граничных частот для второй, третьей, четвертой и последней релаксаций в спектре

первая, вторая, третья и последняя релаксации определяются видами коллоидных частиц соответственно типа ФПС, твердо-кристаллических, жидкокристаллических и мицеллообразных (см. значения тп в табл. 6.1), за исключением моделей - сергеевский песчаник + югомаш - максимовская нефть и уразме-товский песчаник + модель уршакской нефти. В данных случаях третья релаксация в спектре отражает коллоидные частицы промежуточные по виду между жидкокристаллическими и ми-целообразными (т_ = 0,234^0,375 не). Вторая релаксация в спектрах некоторых моделей (например, см. рис. 6.5 и б.б) описывается соотношением Коула - Дэвидсона в интервале частот от 2-105 до 5-Ю7 Гц. Она отражает фазу пластовой нефти типа набора гелеобразных и твердокристаллических коллоидных частиц. Подчиняющаяся правилу m-й степени (см. рис. 6.4 - б.б) в интервале частот от 210 до 5-10 Гц четвертая релаксация в спектрах изученных моделей определяется фазой коллоидных частиц типа цилиндрических мицелл неонолов (см. табл. 3.1), за исключением насыщенного моделью уршакской

122

it-IE't 6.1

Величины тп, характеризующие простые модели остаточной нефти

Номер модели*

Температура, К

297 353 297 305 318 318 318 318 309

Время релаксации тп, не

х1
т2
хз

7961,7
10,726
0,5742

796,1
5,339
0,8811

796,1
8,7492
0,4795

796,1
14,256
0,234

3180
-
-

2900
-
-

-
6,724
0,375

-
13,95
1,265

15900
7,37
1,005

хт

0,1726 0,2351 0,2093 0,103

0,2215 0,20 0,265

•1 - арланский песчаник + модель арланской нефти; 2 - мартемьянов-ский-тетеревский песчаник + вынгапурская нефть; 3 - сергеевский песчаник + югомаш-максимовская нефть; 4 - уршакский песчаник + модель урглак-ской нефти; 5 - уршакский песчаник + модель арланской нефти; 6 - ураз-метовский песчаник + модель уршакской нефти; 7 - уразметовский песчаник + модель арланской нефти; 8 - туймазинский песчаник + модель уршакской нефти

нефти туймазинского песчаника. В этом случае данная релаксация в интервале частот спектра от 2-10 до 4-10 Гц отражает воду, адсорбированную на различных минералах порового пространства песчаника. Определяемая правилом m-й степени релаксация в интервале частот от 2-10 до 1-10 Гц спектра насыщенного вынгапурской нефтью мартемьяновского-тете-

it -Ш'Ф 6.2

Величины tg SMn, характеризующие простые модели остаточной нефти

Номер
Температура, К
tgsM1
Величш
ia tg SMn
tgs„3

модели*
tgs„2
tgs„m

1
297
1,228
0,163
0,209
0,452

2
353
0,44
0,167
0,227
0,504

297
0,50
0,144
0,182
0,466

3
305
0,50
0,0323
0,119
0,430

4
318
1,60
-
-
-

5
318
1,19
-
-
-

6
318
_
0,0365
0,18
0,435

7
318
-
0,23
0,20
0,480

8
309
3,09
0,20
0,21
0,380

*1 - арланский песчаник + модель арланской нефти; 2 - мартемьянов-ский-тетеревский песчаник + вынгапурская нефть; 3 - сергеевский песчаник + югомаш-максимовская нефть; 4 - уршакский песчаник + модель уршакской нефти; 5 - уршакский песчаник + модель арланской нефти; 6 - уразметовский песчаник + модель уршакской нефти; 7 - уразметовский песчаник + + модель арланской нефти; 8 - туймазинский песчаник + модель уршакской нефти

123

ревского песчаника (см. рис. 6.6) отражает фазу нефти типа пластинчатых мицелл неонолов (см. табл. 3.1).

Спектры исследованных систем характеризуются интенсивной первой, сравнительно невысокой по интенсивности второй и третьей и интенсивной последней релаксациями (см. табл. 6.2). Вторая релаксация в спектрах большинства изученных моделей нефти более интенсивная, чем одноименная в спектрах простейших моделей остаточной нефти.

6.1.1. Оценка агрегативной устойчивости коллоидных частиц нефти типа ФПС

Для песчаников, насыщенных моделями нефтей, температурные зависимости низкочастотной удельной электропроводности, измеренной в звуковом диапазоне частот электромаг-

Рис. 6.7. Температурные зависимости удельной электропроводности а, высокочастотной диэлектрической проницаемости 6со на частоте 2 105 Гц для песчаников пласта Д, Уршакского и Туймазинского месторождений, насыщенных моделями нефтей:

1 - песчаник Уршакского месторождения, насыщенный моделью уршакской нефти; 2 - песчаник Уршакского месторождения, насыщенный моделью ар-ланской нефти; 3 - песчаник 1уимазинского месторождения, насыщенный моделью уршакской нефти

124

нитных колебаний, характеризовались слабо выраженными экстремумами и перегибами в областях пластовых температур (рис. 6.7). За исключением насыщенного моделью уршакской нефти уршакского песчаника, зависимости s^Ci), приведенные на этом рисунке, имеют перечисленные особенности, но более резко выраженные. Значения 8^ завышены по сравнению с величинами 8 , относящимися ко второй релаксации в спектрах изученных систем. Следовательно, в диэлектрическую дисперсию первой релаксации в спектрах этих систем вносит заметный вклад электропроводность. Спектры некоторых простых моделей остаточной нефти характеризуются значениями tg 6 > 1 на высоких частотах исследуемого частотного диапазона (см. рис. 6.2), что обусловлено влиянием паразитного эффекта приэлектродной поляризации [82, 122]. Поскольку величины 8S и 8^, характеризующие первую релаксацию, завышены (рис. 6.8)°, то проводить анализ термодинамической устойчивости коллоидных частиц типа ФПС представляется некорректным.

Вследствие увлажненности туймазинского песчаника, первая релаксация в моделях на его основе (см. рис. 6.8) определяется не только фазой ФПС нефти, но и фазой НКМА гра-

Риг, 6 8 Трмттрпатлттшьтр зависимости лиэлртсттшчрстсих ттапамртпок для ттргдтаии-ковпласта Д, насьщенньк моделями нефтей-

1 - песчаникЧуймазинского месторождения насыщенный моделью уршакской нефти 2 3 - песчаники Уршакскогс^месторождения насыщенные SoS-венно моделями уршакской и арланской нефтей

125

ничного слоя воды. Это подтверждается чрезвычайно высокими значениями tg 6 для туймазинского песчаника, насыщенного моделью уршакской нефти (см. табл. 6.2 и рис. 6.8).

Зависимости х( i) для первой релаксации в спектрах простых моделей имеют неаррениуссовский вид. Для уршакского песчаника, насыщенного моделью арланской нефти, с ростом температуры от 293 до 303 К степень агрегативной устойчивости частиц типа ФПС не изменяется, величина tg 6 уменьшается (снижается число частиц). С повышением температуры от 303 до 318 К степень агрегативной устойчивости частиц увеличивается, значение tg 6 резко растет (число частиц сильно повышается). При температурах выше пластовой температуры Арланского месторождения начинается расслоение фазы ФПС на твердую и жидкую. При дальнейшем увеличении температуры от 318 до 353 К степень агрегативной устойчивости частиц не изменяется, а величина tg 6H резко уменьшается (число частиц резко снижается). При температурах выше пластовой температуры уршакского месторождения происходит окончательное расслоение фазы ФПС на две фазы. Не исключено, что в области температуры 353 К начинается выделение твердой фазы.

Наибольшей агрегативной устойчивостью обладают коллоидные частицы типа ФПС и НКМА туймазинского песчаника, насыщенного моделью уршакской нефти (см. зависимости х( i) на рис. 6.8).

6.1.2. Термодинамическая и агрегативная устойчивость коллоидных частиц нефти, идентифицируемых по диэлектрическим спектрам в диапазоне радиочастот электромагнитного поля

Температурные зависимости удельной электропроводности о и диэлектрических параметров, характеризующие выявленные релаксации в диапазоне частот от 2-10 до 3-10 Гц в спектрах е* песчаников, насыщенных моделями нефтей, представлены на рис. 6.9 - 6.11 [83]. Данные зависимости имеют перегибы и экстремумы в областях температур, являющихся пластовыми для горных пород и моделей нефтей, насыщающих их, а также в области температуры 333 К. Зависимости структурных параметров es( i) и Де( ?) характеризуются одинаковым направлением хода, а зависимости х( ?) являются неаррениуссовскими.

На примере уразметовского песчаника, насыщенного моделью арланской нефти, проведена оценка термодинамической и

126

Рис 6 9 Темпеоатуоные зависимости удельной электропроводности о и диэлектрических параметров для песчаника пласта JL Уразметовской площади насыщенного моделью арланской нефти:

1 2 3 4- соответственно вторая третья четвертая и последняя релаксации в'спектре ' '

агрегативной устойчивости коллоидных частиц нефти, выявленных по диэлектрическим спектрам этого песчаника (см. рис. 6.9). По второй релаксации была идентифицирована фаза коллоидных частиц типа набора гелеобразных и твердокрис-таллических молекулярных агрегатов, по третьей — мезофаза, по четвертой — фаза частиц типа цилиндрических мицелл не-онолов и по последней - фаза частиц типа набора сферических мицелл с различной степенью их упорядоченности. Зависимости es(f) и Де(?), относящиеся ко второй, третьей и по-

127

Рис. 6.10. Температурные зависимости удельной электропроводности о и диэле-ктрических параметров для песчаника пласта Д1 Уразметовской площади, Тасы-,енного моделью уршакской нефти:

1 2 3 4 - соответственно вторая четвертая третья и последняя релаксации в спектре '

следней релаксациям в спектрах, имеют сходный вид. С ростом температуры от 293 до 297 К протекает дезагрегация коллоидных частиц, определяемых этими релаксациями, в интервале температур 297—318 К слабая агрегация этих частиц, с повышением температуры от 318 до 328 агрегация частиц резко усиливается и в интервале температур 328—353 К наблюдается дезагрегация данных коллоидных частиц. По величинам tg 6M, относящимся к этим релаксациям, отмечается рост числа коллоидных частиц с повышением температуры от 293 до 353 К. Степень агрегативной устойчивости коллоидных частиц, отражаемых второй релаксацией, уменьшается с повышением тем-

128

Рис. 6.11. Температурные зависимости удельной электропроводности о и диэлектрических параметров для песчаника пласта Д. Туймазинского месторождения. насыщенного моделью уршакской нефти:

1, 2, 3, 4 - соответственно вторая, четвертая, третья и последняя релаксации в спектре

пературы от 293 до 333 К. Для третьей релаксации - степень агрегативной устойчивости коллоидных частиц остается постоянной в области температур 293-333 К и повышается с ростом температуры от 333 до 353 К. Степень агрегативной устойчивости коллоидных частиц, определяемых последней релаксацией в спектрах, является постоянной в интервале температур 293-353 К. Параметр ассиметрии (3, характеризующий вторую и последнюю релаксации в спектрах, изменяется в заметных пределах в областях температур 297, 318 и 333 К. Характеризующие четвертую релаксацию в спектрах параметры 8^ и m в интервале температур 293 -353 К изменяются по тем же закономерностям, что и параметры соответственно es, Де и tg 6M, относящиеся к рассмотренным релаксациям. Фазы коллоидных

129

частиц нефти, относящиеся к выявленным в спектрах релаксациям, склонны к расслоению на твердую и жидкую фазы в интервале температур 293-297 К, при температурах 297-318 К начинается расслоение на две фазы, в области температур 318-333 К происходит окончательное расслоение на две фазы и при температурах 333-353 К начинается выделение твердой фазы.

Для уразметовского и туймазинского песчаников, насыщенных моделью уршакской нефти, температурные зависимости удельной электропроводности и диэлектрических параметров демонстрируют явления расслоения фаз на твердую и жидкую, протекающие с меньшей интенсивностью, чем в рассмотренном случае, а также склонность к выделению твердой фазы в области температур 333-353 К. Исключением является четвертая релаксация в спектрах туймазинского песчаника, насыщенного моделью уршакской нефти, поскольку она отражает воду, адсорбированную поверхностью песчаника. В данном случае наблюдаются с повышением температуры фазовые переходы высшего порядка, связанные с изменением пространственной структуры этой воды, при сохранении постоянства числа коллоидных частиц в ней (m(T) = const). Для данных простых моделей остаточной нефти в области температур 313-353 К в интервале частот спектра второй релаксации выявлены две релаксации, подчиняющиеся правилу m-й степени. Они обусловлены фазовыми переходами одних видов коллоидных частиц нефти в другие.

6.2. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ВИДОВ КОЛЛОИДНЫХ ЧАСТИЦ ПО ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СПЕКТРАМ ПЕСЧАНИКОВ, НАСЫЩЕННЫХ ВОДОЙ, ВОДНЫМИ РАСТВОРАМИ НЕОНОЛОВ И СМЕСЬЮ ГЛИЦЕРИН - ВОДА

В диапазоне частот электромагнитных колебаний от 2-10 до 2-Ю5 Гц, с учетом аномально высоких значений es = (8н-27)-103 и изменяющейся в широких пределах (от значений для диэлектриков до значений для проводников) величины низкочастотной удельной электропроводности о = 10-М0-4 См/м [84], диэлектрическая дисперсия первой релаксации на низких частотах спектров песчаников, насыщенных пресной водой, водными растворами неонолов, определяется в основном паразитным эффектом приэлектродной поляризации, ионным транспортом в порах и шероховатостях песчаников и поляризацией двойного электрического слоя на поверхности горной породы.

130

Рис. 6.12. Частотные зависимости тангенса угла диэлектоических потеоь ts? 6 для песчаников пласта Д. Уршакского месторождения, насыщенных водой (1) и водным раствором ОП-10 (2), при температуре 303 К

Перечисленные эффекты на низких частотах спектров накладываются на область дисперсии, связанную с тепловой ориен-тационной или ионной поляризацией коллоидных частиц [78].

Характерные для песчаников, насыщенных водой, водными растворами неонолов и смесью глицерин — вода, диэлектриче-

Рис 6 13 Частотные зависимости тангенса угла диэлектоических потеоь tcr 6 дли[ nec4aWoB: зависимоста тангенса У™а Диэлектрических потерь tg

1 — песчаник пластов Д^ о Сергеевского месторождения, насыщенный смесью глинеоин - вода пбн темпеоатуое 305 К/ 2 - песчаник' пласта Стт Аоланско-го месторождения, насыщенныйt водой, при температуре 297 К

131

Рис. 6.14. Частотные зависимости тангенса угла диэлектрических потерь tg 6 для песчаников пласта БС10 Мартемьяновского-Тетеревского местороадопш, насыщенных водой (1) и смесью глицерин - вода (2), при температуре 353 К

ские спектры в звуковом диапазоне частот электромагнитных колебаний представлены на рис. 6.12-6.14.

В высокочастотном интервале спектров исследованных простых моделей остаточной нефти установлена высокоинтенсивная первая релаксация, превосходящая по интенсивности в отдельных случаях аналогичную релаксацию в спектрах нео-нолов. Интенсивность (величина tg 6М) релаксации в значительной мере определяется электропроводностью, а при значениях tg 6 > 1 на высоких частотах спектра и влиянием при-электродной поляризации.

Измеренные в диапазоне радиочастот электромагнитного поля значения низкочастотной удельной электроп1оводности простых моделей не выходят за пределы о = 10~8-П0~6 См/м, характерные для диэлектриков типа дистиллированной воды [85]. Диэлектрические спектры, характеризующие исследованные системы в диапазоне частот от 2-10 до 3-10 Гц, приведены на рис. 6.15-6.21. В спектрах песчаников, насыщенных водой, водными растворами неонолов и смесью глицерин - вода, выявлены перекрывающиеся релаксации, подчиняющиеся соот-

132

Рис. 6.15. Спектры комплексной диэлектрической проницаемости при температуре 318 К песчаников пласта Д| Уразметовской площади, насыщенных водой (1) и водным раствором ОП-10 (2)

Рис 6 16 Спекто комплексной диэлектоической поонипаемости пои темпеоатуое

309 К для песчаника пласта 7L Т^^с^меб^жш^ н^щешюго ш-™У^^ПЗ?9-™ 1уимазинского месторождения, насыщенного вод

Рис. 6.17. Спектры комплексной диэлектрической проницаемости при температуре 318 К песчаников пласта Д4:

1 - песчаник Уразметовской площади, насыщенный водным раствором АФ9-12; 2 - песчаник Туймазинского месторождения, насыщенный водой; f -значения граничных частот для второй, третьей, четвертой и последней релаксаций в спектре

Рис. 6.18. Спектр комплексной диэлектрической проницаемости при температуре 297 К песчаника пласта Сп Арланского месторождения, насыщенного водой:

f = 2-Ю5; 5-Ю7; 3,2-108 и 1,6-109 Гц - значение граничных частот соответственно для второй, третьей и последней релаксаций в спектре

 

Рис. 6.19. Спектр комплексной диэлектрической проницаемости при температуре 353 К песчаника пласта БС10 Мартемьяновского-Тетеревского месторождения, насыщенного смесью глицерин — вода:

f = 2-Ю5; 5-Ю7; 3,2-108 и 1,6-10 Гц - значение граничных частот соответственно для второй, третьей, четвертой и последней релаксаций в спектре

ношениям Дебая (3.2), Коула - Дэвидсона (3.1) и правилу т-й степени (1.5).

В табл. 6.3 и 6.4 показаны времена релаксации тп и величины tg 6мт, относящиеся к релаксациям, выявленным в диэлек-

Рис. 6.20. Спектр комплексной диэлектрической проницаемости при температуре 353 К песчаника пласта БС10 Мартемьяновского-Тетеревского месторождения, насыщенного водой:

f = 2-10 ; 3,2-10 ; 5-10 и 2,5-10 Гц - значение граничных частот соответственно для второй, третьей и последней релаксаций в спектре

135

Рис. 6.21. Спектры комплексной диэлектрической проницаемости при температуре 305 К песчаника пластов Д?2 Сергеевского месторождения, насыщенного смесью глицерин - вода:

f = 2-105; 2-Ю7; 8-10 3,2-Ю8 и 2-Ю9 Гц — значение граничных частот соответственно для второй, третьей, четвертой и последней релаксаций в спектре

трических спектрах изученных простых моделей. Спектры этих моделей измерены при пластовых температурах песчаников, являющихся их составными частями Для сравнения в таблицах приведены значения тп и tg 6МП, определенные при температуре 297 К, и относящиеся к моделям на основе марте-мьяновского — тетеревского песчаника.

В спектрах большинства изученных систем в диапазоне частот от 2*10 до 3*10 Гц выявлено четыре — пять перекрывающихся релаксаций. Первая релаксация по отношению к аналогичной в спектрах песчаников, насыщенных нефтями и моделями нефтей (за исключением туймазинского песчаника, насыщенного моделью уршакской нефти), значительно сдвинута в спектре в сторону низких частот (см. значения х1 в табл. 6.1). Она отражает фазу коллоидных частиц типа НКМА граничного слоя воды в песчаниках. Вторая релаксация определяется фазой коллоидных частиц остаточной нефти типа твердокрис-таллических (описывается формулой Дебая) или набора твер-докристаллических и гелеобразных частиц (подчиняется соотношению Коула — Дэвидсона), непосредственно контактирующей с поверхностью порового пространства песчаника (т2 = — 3,84-5-14,35 не). Третья релаксация обусловлена фазой коллоидных частиц типа молекулярных агрегатов граничного с по-

136

it -Ш'Ф 6.3

Величины т0, характеризующие простые модели остаточной нефти

Номер модели*
Температура, К

Время
релаксации тп, не


Ъ
т3
т4
тт

1
297
9177,8
9,260
0,462
-
0,2160

2
297
7287,6
3,840
-
0,4412
0,2346

3
353
7961,7
9,342
-
-
0,1521

297
7077,1
10,079


0,1462

4
353
3184,7
10,046
0,2365
-
0,1317

297
3484,3
9,305
0,1983
-
0,1666

5
305
7077,1
9,410
0,3965
-
0,2052

6
305
7961,7
-
-
0,3139
0,2109

7
309
4550,0
14,35
0,538
-
0,2190

8
309
4550,0
14,10
0,406
-
0,2090

9
318
7900,0
_
-
-
-

10
318
6300,0
-
-
-
-

11
318
7900,0
-
-
-
-

12
318
6300,0
12,65
0,7132
-
0,2523

13
318
-
12,60
-
0,6340
0,1775

14
318

12,65
5,036
0,6518
0,2523

*1 -арланский песчаник + вода; 2 -арланский песчаник + г лице-

рин - вода; 3 - мартемьяновский-тетеревский песчаник + вода; 4 - мартемь-

яновский-тетеревский песчаник + глицерин - вода; 5 - сергеевский песча-

ник + вода; 6 - сергеевский песчаник + глицерин - вода; 7 - туймазинский

песчаник + вода; 8 - туймазинский песчаник + раствор АФ9-12; 9 - ургпакс-

кий песчаник + вода; 10 - уршакский песчаник + раствор АФ-12; 11 -

уршакский песчаник + раствор ОП-10; 12 - уразметовский песчаник + вода;

13 - уразметовский песчаник + раствор АФ-12; 14 - уразметовский песча-

ник + раствор ОП-10.

верхностью остаточной нефти слоя воды, имеющего структуру подобную льду [126], и мезофазой остаточной нефти (т3 = = 0,538+2,811 не), или фазой частиц этой нефти промежуточных по их виду между жидкокристаллическими и мицеллооб-разными типа сферических мицелл неонолов (т3 = = 0,1983+0,462 не). В спектрах некоторых систем установлена в интервале частот от 2-Ю8 до 5-Ю8 Гц четвертая релаксация, подчиняющаяся правилу m-й степени. Она отражает воду, адсорбированную на различных минералах поверхности песчаника. Последняя в спектрах релаксация определяется также и коллоидными частицами воды согласно результатам расшифровки диэлектрических спектров воды, взаимодействующей с поверхностью пористых сред [25, 26]. Эта релаксация обусловлена фрагментами мономолекулярной пленки воды на поверхности песчаника, имеющей твердоподобную структуру, а также фазой коллоидных частиц остаточной нефти типа сферических мицелл неонолов или набора подобных частиц (релаксация выражается через уравнение Коула - Дэвид-

137

it-IE't 6.4

Величины tg SMn, характеризующие простые модели остаточной нефти

Номер модели*

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Темпера-
tgsMl
Величина tg SMn,

тура, К
tgs„2
tgs„3
tgs„4
tgs„m

297
5,60
0,148
0,403
-
1,059

297
10,92
0,034
-
0,491
1,250

353
13,50
0,259
0,088

0,457

297
16,90
0,106
-
-
0,389

353
6,80
0,112
0,215
-
0,668

297
9,30
0,0273
0,330
-
0,725

305
1,74
0,0758
0,343
-
0,747

305
5,19
-
-
0,441
0,713

309
17,80
0,17
0,300
-
0,850

309
13,00
0,12
0,320
-
0,880

318
33,00
_
-
-
-

318
52,00



318
30,00
-
-
-
-

318
24,50
0,22
0,26
-
0,540

318

0,20

0,12
0,530

318
-
0,14
0,12
0,25
0,670

*1 -арланский песчаник + вода; 2 - арланский песчаник + глице-рин - вода; 3 - мартемьяновский-тетеревский песчаник + вода; 4 - мартемьяновский-тетеревский песчаник + глицерин - вода; 5 - сергеевский песчаник + вода; 6 - сергеевский песчаник + глицерин - вода; 7 - туймазинский песчаник + вода; 8 - туймазинский песчаник + раствор АФМ2; 9 - ургпакс-кий песчаник + вода; 10 - уршакский песчаник + раствор АФ„,,; И - ур-

»¦ X ____ X X J1Z' *¦ X

шакский песчаник + раствор ОП-10; 12 - уразметовский песчаник + вода; 13 - уразметовский песчаник + раствор АФН2; 14 - уразметовский песчаник + раствор ОП-10.

сона) с различной степенью их упорядоченности (тт = = 0,1317+0,2523 не).

В интервалах частот второй и третьей релаксаций спектра сергеевского песчаника, насыщенного смесью глицерин - вода, выявлены две релаксации, подчиняющиеся правилу m-й степени (см. рис. 6.21). Ими определяются фазы коллоидных частиц остаточной нефти типа пластинчатых и палочкообразных мицелл неонолов (см. табл. 3.1).

В спектре уразметовского песчаника, насыщенного водным раствором ОП-10, обнаружено шесть релаксаций (см. рис. 6.15 и табл. 6.3). Из них вторая и третья релаксации отражают две фазы твердокристаллических частиц остаточной нефти (т2 = = 12,65 ит3 = 5,036 не).

Вторая и третья релаксации в спектрах изученных систем сравнимы по интенсивности, а последняя более интенсивная, чем соответствующие релаксации в спектрах песчаников, насыщенных извлекаемыми нефтями и моделями нефтей (см. табл. 6.2 и 6.4).

4

 

6.2.1. Агрегативная устойчивость коллоидных частиц связанной воды типа нкма

Измеренные в диапазоне частот электромагнитных колебаний от 2-10 до 2-Ю5 Гц температурные зависимости удельной электропроводности о и диэлектрических параметров для песчаников, насыщенных водой и водными растворами неонолов, изображены на рис. 6.22 и 6.23.

В области пластовых температур однотипных песчаников замена насыщающей их воды на водные растворы неонолов ОП-10 и АФ9-12 приводит к существенному снижению аномально высоких значений es только в случае уршакского песчаника, насыщенного раствором АФ9-12, в результате экранирования двойного электрического слоя на поверхности этого песчаника, вследствие адсорбции на ней неонола АФ9-12. Адсорбция неонолов определяется типом песчаников и маркой реагентов.

Зависимости о(Т), es(T), tg 6M( i) для изученных систем имеют перегибы и экстремумы в областях пластовых температур песчаников. Зависимости lg x - 1/i для этих систем характеризуются неаррениуссовским видом. Поскольку величины es(T), es(T) характеризуются аномально высокими значениями, то проведен только анализ агрегативной устойчивости коллоидных частиц связанной воды типа НКМА.

Значения х показывают, что в области пластовых температур песчаников неонолы слабо влияют на агрегативную устойчивость коллоидных частиц типа НКМА граничного слоя воды, за исключением случая - уршакский песчаник, насыщенный раствором АФ„-12. В результате адсорбции АФ9-12 агрегатив-ная устойчивость частиц типа НКМА заметно снизилась (см. значения x1 в табл. 6.3).

На примере туймазинского песчаника, насыщенного водными растворами АФ9-12, видно, что степень агрегативной устойчивости НКМА скачкообразно изменяется в областях температур 298, 309 и 323 К, что сопровождается скачкообразными изменениями при этих температурах удельной электропроводности и числа данных частиц (оценивается по изменениям tg 6H). С повышением температуры от 333 до 344 К степень агрегативной устойчивости НКМА резко увеличилась, а число частиц типа НКМА заметно уменьшилось. Это сопряжено с полным расслоением фазы НКМА на две фазы при температурах выше 333 К и высаживанием неонола АФ9-12 в поровом пространстве туймазинского песчаника. Для остальных иссле-

139

Рис 6 22 Темпеоатуоные зависимости удельной электоопооволности о и ли-

электричес^^^

^^t^rS^™oB: ПеСЧаНИК°В ПЛаСТа Д" насыЩенных водой и вод

1 2 3- насыщенные водой песчаники соответственно Уошакского местооож-дения Уразметовской площади и Туймазинского месторождения- 4 5 - песчаники Уршакскохх, ^сто^ен^ насвденные соответственно растворами ОП-10 и АФ9-12; 6 - песчаник Туймазинского месторождения, насыщенный раствором АФо-12

 

Рис. 6.23. Температурные зависимости времени релаксац™ т для песчаников пласта Д1? насыщенных водой и водными растворами неонолов: 1, 2, 3 - насыщенные водой песчаники соответственно Уршакского месторождения, Уразметовской пло-щади и Туймазинского месторождения; 4, 5 - песчаники Уршакского месторождения, насыщенные соответственно растворами ОП-10 и АФ„-12; 6 - песчаник Туймазинского месторождения, насыщенный раствором АФ9-12

дованных систем также наблюдаются явления расслоения фазы НКМА, но с меньшей интенсивностью, чем в рассмотрен-ном случае.

6.2.2. Оценка термодинамической и агрегативной устойчивости коллоидных частиц связанной воды и остаточной нефти по данным диэлектрической спектроскопии в диапазоне радиочастот

Температурные зависимости удельной электропроводности а и диэлектрических параметров, характеризующие выявленные релаксации в спектрах еГ песчаников, насыщенных водой и водными растворами неонолов ОП-10 и АФг>-12 в диапазоне частот от 2-Ю5 до 3-Ю9 Гц, изображены на рис. 6.24-6.28 [85]. За исключением уразметовского песчаника, насыщенного водой и раствором ОП-10 (см. рис. 6.26 и 6.28), в спектрах остальных исследованных систем установлена четвертая релаксация, отражающая воду адсорбированную на различных минералах поверхности коллектора. Аналитически она выражается пра-

141

Рис. 6.24. Температурные зависимости удельной электропроводности а и диэлектрических параметров для песчаника пласта Д. Туймазинского месторождения. насыщенного водой:

1, 2, 3, 4 - соответственно вторая, третья, четвертая и последняя релаксации в спектре

вилом m-й степени. В спектрах всех исследованных систем вторая и последняя релаксации подчиняются соотношению Ко-ула - Дэвидсона. Зависимости е, и Ae(i) для второй релаксации, отражающей фазу твердокристаллических и гелеобраз-ных коллоидных частиц остаточной нефти (ТКГ) в данных системах, имеют противоположно направленный ход, что свидетельствует о явлениях расслоения фазы ТКГ в области температур 293-353 К. Остальные релаксации в спектрах изученных систем характеризовались одинаковым направлением хода зависимостей es( i) и Ae(i). Исключение составляет уразме-товский песчаник, насыщенный раствором АФ9-12, - все релаксации характеризуются противоположным по направлению ходом зависимостей es( i) и Ae(i). Зависимости т( i) для про-

142

Рис. 6.25. Температурные зависимости удельной электропроводности о и диэлектрических параметров для песчаника пласта Д, Туймазинского месторождения. насыщенного водный раствором АФ9-12:

1, 2, 3, 4 - соответственно вторая, третья, четвертая и последняя релаксации в спектре

стых моделей остаточной нефти имеют неаррениуссовский вид. Последние релаксации в их спектрах характеризуются независимостью времен релаксации т от температуры (или чрезвычайно слабой зависимостью) в температурном интервале от 293 до 353 К. Агрегативная устойчивость коллоидных частиц нефти и воды, определяемых этой релаксацией, не изменяется в данной области температур.

Наиболее общей закономерностью зависимостей о( I), es(i), Ae(f), x(i), tg 8M(f), |3(i), e^f) и m(T) для изученных систем является наличие перегибов или эктремумов в областях температур 298, пластовых (309 и 318 К) и 333 К. При

143

Рис. 6.26. Температурные зависимости удельной электропроводности о и диэлектрических параметров для песчаника маета Д, Уоазметовской площади. насы-щенного водой"

1, 2, 3 - соответственно вторая, третья и последняя релаксации в спектре

этих температурах происходят сравнительно резкие изменения агрегации, степени агрегативной устойчивости и числа коллоидных частиц нефти и воды, определяемых изучаемыми релаксациями. Для разных систем эти изменения различные. С повышением температуры от 293 до 298 К наблюдается

144

Рис 6 27 Темпеоатуоные зависимости удельной электоопооволности о и диэле-ктрических параметров для песчаника пласта Д1 Уразметовской площади насы-щенного водным раствором АФ9-12:

1 2 3 4 5 - соответственно вторая третья четвертая пятая и последняя релаксации в спектре ' '

склонность к расслоению фаз коллоидных частиц, отражаемых исследуемыми релаксациями в интервале температур от 298 К до пластовой температуры начинается расслоение фаз частиц на две фазы с ростом температуры от пластовой до 333 К ппоисходит полное расслоение на две фазы в интервале тем-ператур от 333 до 353 К наблюдается склонность к выделению

145

Рис 6 28 Темпеоатуоные зависимости удельной электропроводности о и диэлектрических параметров для песчаника пласта JL Уразметовской площади ^асы-

1 2 3 4 - соответственно вторая третья четвертая и последняя релаксации в'спектре ' '

твердой фазы. Расслоение фаз, представленных коллоидными частицами остаточной нефти, приводит к появлению твердой и жидкой фаз. При повышении температуры от 293 до 353 К в граничном с поверхностью остаточной нефти слое воды, ад-

146

сорбированной на поверхности песчаника воде и фрагментах мономолекулярного слоя воды на этой поверхности происходят фазовые переходы высшего порядка, определяемые изменением пространственной структуры перечисленных категорий связанной воды в начале перехода связанная вода - свободная вода [78]. Влияние неонолов на изменение термодинамической и агрегативной устойчивости исследованных коллоидных частиц остаточной нефти и связанной воды простых моделей остаточной нефти является неочевидным. Только в случае ураз-метовского песчаника, насыщенного водным раствором АФ9-12, достаточно уверенно просматривается адсорбция этого неонола на поверхности данного песчаника (вторая релаксация в области пластовой температуры, равной 318 К, характеризуется агрегацией - дезагрегацией, скачком степени агрегативной устойчивости и резким ростом числа частиц типа ТКГ при температурах выше 318 К) и высаживание неонола в поровом пространстве уразметовского песчаника (четвертая релаксация при температуре 318 К характеризуется слабой дезагрегацией - агрегацией, скачком степени агрегативной устойчивости коллоидных частиц, определяемых этой релаксацией, и скачком числа данных частиц) (см. рис. 6.27).

Знакомства

для

настоящих

нефтяников

и

газовиков

Я:

Ищю:

от лет

до лет

В данной библиотеке представлены книги исключительно для личного ознакомления.
Запрещено любое копирование не для личного использования, а также с целью использования в коммерческих целях.
В случае претензий со стороны авторов книг/издательств обязуемся убрать указанные книги из перечня ознакомительной библиотеки.
Копирование, сохранение на жестком диске или иной способ сохранения произведений осуществляются пользователями на свой риск.
Ревизский Ю.В., Дыбленко В.П.
Исследование и обоснование механизма нефтеотдачи пластов с применением физических методов

Глава № 6

Навигация

Аннотация-Оглавление-Введение-Заключение-Список литературы

Глава 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Скачать эту главу в формате PDF

Всё про нефть и газ / Литература(каталог книг)

по всем вопросам и предложениям Вы можете обращаться на neft-i-gaz@bk.ru Администрация сайта