Способ с.м.вдовина исследования образцов горных пород

Способ с.м.вдовина исследования образцов горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е ()744119

ИЗОБРЕТЕН Mfl

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 30.01.78 (21) 2574834/22-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

Е 21 В 47/00

Государственный комитет

СССР (53) УДК 550.83 (088.8) Опубликовано 30.06.80. Бюллетень № 24 по делам изобретений н открытий

Дата опубликования описания 10.07.80 (72) А вторы изобретения

С. М. Вдовин и О. А. Вдовина (7l ) Заявитель (54) СПОСОБ ВДОВИНА ИССЛЕДОВАНИЯ ОБРАЗЦОВ

ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к области геофизических исследований, а более конкретно к способам акустических исследований коллекторских свойств образцов горных пород.

Известен акустический способ исследования образцов горных пород (кернов) и их

5 физических моделей, который позволяет измерять в образце горной породы (или физической модели) методом прозвучивания или профилирования такие параметры упругих волн, как скорости (время на фиксированном расстоянии) их распространения и затухания (1) .

Далее по этим параметрам определяют коэффициент пористости,.тип флюида, заполняющего поровое пространство породы и тип пористости.

Однако точность определения коллекторских свойств горных пород данными способами невелика. Причиной этого является то, что на скорость распространения и затухание упругой волны одновременно влияют такие характеристики горной породы, как литологический состав и его неоднородность, пористость и ее тип-гранулярный,,каверноз2 ный, трещиноватый, а также тип порозаполнителя.

Основным недостатком способа является то, что он не позволяет измерить истинное время распространения и затухание упругой волны в твердой фазе (скелете) горной породы или ее физической модели. Это, в свою очередь, приводит к неоднозначности в определении всех геологических, коллекторских и нетрофизических характеристик образцов.

Известен также способ излучения упругих и поглощающих свойств горных пород, заключающийся в том, что образец горной породы, насыщенной флюидом, помещают в камеру высокого давления, излучают в него с помощью направленного преобразователя импульс акустических колебаний под критическим углом образования упругой волны, методом профилирования, в нескольких точках, с помощью точечного ненаправленного гидрофона измеряют амплитуды и времена (интервальное время М,) распространения упругой волны по образцу горной породы, затем образец высушивают и повторяют измерения в тех же точках образца и при тех же условиях (температура, дав744119 аб

43

so

3 ление), принимают измеренное время за время распространения упругой волны по твердой фазе (скелету) горной породы, насыщают образец жидкостью с известной скоростью распространения упругой волны, например водой, и повторяют измерения, определяют коэффициент эффективной пористости горной породы К„и время М (интервальное время) распространения волны по флюиду, заполнявшем поровое пространство породы (2) .

Определяют по величине этого времени тип флюида, например вода, нефть. Наличие в образце горной породы трещинной пористости определяют качественно по увеличенному затуханию поперечной волны по сравнению с затуханием продольной волны.

К недостаткам способа можно отнести то, что время распространения упругой волны в высушенном образце не является истинным временем ее распространения по твердой фазе, так как в породе имеются поры. Это время зависит от величины и типа (конфигурации) пористости, и поэтому, чем больше пористость породы, тем больше ошибка в определении К„и тем больше неоднозначность в определении типа флюида по величине А(. Для устранейия этого недостатка необходимо точно измерить время распространения упругой волны по твердой фазе образца (Кд О). Определение наличия в образце трещинной пористости по амплитудам и затуханиям продольной и попереч: ной волн также затруднего из-за сильного влияния на эти параметры угла падения волны на трещину.

Практически, определение типа пористости (гранулярный, KBBepHosHbIH, трещинный) данным способом невозможно.

К недостаткам способа относится и то, что он черезвычайно трудоемок и вследствие неоднозначности получаемых результатов требует дополнительного прйвлечения других способов исследования образцов горных пород, например определение пористости путем взвешивания сухого и насыщенного образца, анализ шлифов и т.д.

Цель изобретения — повышение точности измерения времени (интервального времени) распространения упругих волн по твердой фазе горной породы.

Поставленная цель достигается тем, что помещают образец горной породы, насыщенный флюидом, в инертную жидкость, например металлический расплав Вуда, с известной скоростью распространения упругой волны, измеряют критические углы образования продольной и поперечной волн, например вращения диаграммы, направленность остронаправленного приемного преобразователя, расположенного в жидкости, преобразования угла поворота диаграМмы в электрический сигнал и измерения его величины в момент регистрации наибольшей амплитуды и определяют времена распространения продольной и поперечной упругих волн по

so

26

30 зю твердой фазе образца горной породы из выражения

Ps Рв т = ж Sin Фкр, где t — время распространения упругой волны в инертной жидкости; у — критические углы образования продольной и поперечной волн.

Физическая основа способа исследования образцов горных пород заключается в том, что критический угол образования упругой волны, падающей из твердой среды на ее границу с жидкостью, не зависит от скорости волны по объему образца, который включает в себя как твердую фазу породы, так и поровое пространство, а определяется скоростью этой волны в бесконечно тонком слое породы на ее границе с жидкостью, т.е. в твердой фазе (скелете) горной породы. При падении упругой волны из жидкости с плотностью Р и скоростью распространения волны С на твердую границу с плотностьюр, и скоростью С максимальный коэффициент образования упругой волны в твердой фазе наблюдается при ее возбуждении под критическим углом 9 к границе раздела фаз с, P -=an Sin —

ca

Известно, что величина критического угла ф «1, образования упругой волны определяется отношением скоростей ее распространения на границе раздела твердой и жидкой фаз. Это позволяет, измерив величину угла образования волны и ее скорость в жидкой среде, определить скорость распространения упругой волны в бесконечно тонком слое твердой фазы независимо от количества и размеров структурных дефектов в объеме твердой среды.

Сущность предлагаемого способа исследования образцов горных пород заключается в следующем.

Образец породы, например керн, насыщенный флюидом, помещают в камеру высокого давления в жидкость, которая не растворяет нефть, воду и содержащиеся в них соли (примером подобной инертной жидкости является металлический сплав Вуда при температуре, выше 70 С). В условиях, близких к пластовым, с помощью остронаправленного акустического преобразователя, расположенного в жидкости, возбуждают в образце породы под соответствующими критическими углами продольную P и поперечную S упругие волны, измеряют на фиксированных расстояниях их времена (интервальные времена, скорости) распространения t и t в образце, измеряют критические углы образования продольной f Р и поперечной ф волн, например путем вращения диаграммы направленности остронаправленного приемного акустического преобразования, расположенного в инертной жидкости, преобразования угла поворота диаграммы в

744119

Формула изобретения

РЬ т =te.Ь кь °

Составитель Э. Волконский

Редактор И. Н анкина Техред К. Шуфрич Корректор М. Вигула

Заказ 3776/7 Тираж 626 Поднисное

HHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент> г. Ужгород, ул. Проектная, 4

I электрический сигнал и измерения его величины в момент регистрации наибольшей амплитуды, определяют время" (интервальные времена, .скорости) распространения продольной t и поперечной tT волн по твердой фазе (минеральному скелету) образца горной породы по выражениям

P р в, s т = tX, $ è 9 t7= t,. Ь/н кр, (<) где t — время распространения упругой волны в инертной жидкости.

Высушивают образец горной породы, насыщают его жидкостью с известной скоростью (времени t+,) распространения упругой волны, например дистиллированной водой, при тех же условиях, близких к пластовым, измеряют время (интервальное время, скорость) распространения 1 а продольной волны по образцу, определяют коэффициент эффективной пористости породы по выражению определяют время распространения упругой волны по флюиду, заполнявшему поровое пространство горной породы, по выражению

9 Р

-tT

+ tÐ (3)

Кн и сопоставляют его с временами (скоростями) распространения волны по нефти, пресной и минерилизованной воде и определяют тип флюида, заполняющего исследуемую горную породу, определяют величину структурного фактора m горной породы по выражению p ts сравнивают ее с величинами структурного фактора, характерами для гранулярной и трещинной пористости твердой фазы и определяют тип пористости исследуемой горной породы.

Применение предлагаемого способа для исследования образцов горных пород позволяет повысить точность и однозначность определения важнейших коллекторских характеристик исследуемых пород, что, в свою очередь, повышает эффективность интерпретации результатов каротажа, а также позволяет сократить время и стоимость работ по исследованию нефтяных и газовых скважин.

Способ исследования образцов горных пород, включающий возбуждение и регистрацию упругих волн, определение времен распространения упругих волн по твердой фазе породы, высушивание образца, насыщение его жидкостью с известными свойствами и определение коллекторских характеристик горных пород, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения времени распространения упругих волн по твердой фазе (минеральному скелету) горной породы, помещают образец, насыщенный флюидом, в инертную жидкость с известной скоростью распространения упругой волны, измеряют критические углы образования продольной и поперечной волн и определяют времена распространения продольной и поперечной упругих волн по твердой фазе образца горной породы из выражения зо где t — время распространения упругой волны в инертной жидкости;

< а в критические углы образования прокр дольной и поперечной волн.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 254428, кл. Е 21 В 47/00, 1966.

2. Дзебань И. П. Аппаратура и методика

4е для изучения упругих и поглощающих свойств горных пород «Физика земли», 1970, № 8 (прототип) .