О влиянии состояния поверхности коллекторов на удельное электрическое сопротивление
А.Т. БОЯРОВ
Нефтенасыщенность продуктивных пластов в настоящее время определяется в основном по данным электрического каротажа. Полученные в лабораторных условиях кривые зависимости удельного сопротивления от нефтеводонасыщенности пригодны для гидрофильных пластов. Однако исследования М.М. Кусакова [1] не подтверждают наличия сплошной пленки воды на поверхности зерен породы. Более вероятно существование в породе наряду с непрерывными гидрофильными участками гидрофобных, где зерна породы покрыты пленкой нефти. Поверхность минеральных частиц (глины, песка) по своей природе гидрофильных приобрела гидрофобный характер благодаря наличию поверхностно-активных компонентов нефти. Получившаяся гидрофобная поверхность в зависимости от физико-химических свойств пористости среды, нефти и «остаточной» воды может иметь различный характер. Гидрофобная поверхность существенно влияет на перераспределение имеющейся в коллекторе «остаточной» воды.
В гидрофильном коллекторе сплошная пленка «остаточной» воды имеет примерно одинаковую толщину, в то время как в гидрофобном при том же количестве «остаточной» воды, толщина Водной пленки может быть различной. Кроме того, «остаточная» вода может находиться в гидрофобном коллекторе не в виде сплошной пленки, а в виде капель, приуроченных к зонам контакта между отдельными зернами. Такое перераспределение «остаточной» воды, связанное с гидрофобизацией, должно влиять на удельное электрическое сопротивление пористой среды.
Известно, что удельное электрическое сопротивление пористой среды зависит от степени ее водонасыщенности. Работы, проведенные в КуйбышевНИИ НП, показали, что удельное электрическое сопротивление зависит не только от степени водонасыщенности образца, но и от состояния поверхности его пор (их гидрофобности или гидрофильности).
Извлекаемый из скважины образец является в какой-то степени гидрофобным, но при подготовке его к замеру (при его экстрагировании, промывке и т. д.) поверхность пор становится гидрофильной. Создавая различную степень водонасыщенности и замеряя при этом удельное электрическое сопротивление, мы строили кривые зависимости Рн=f(КпКв). При гидрофобизации тех же образцов нефти удалось получить кривые вида Рн=f(КпКв), имеющие другой наклон, т.е. при одной и той же степени нефтеводонасьпценности удельное электрическое сопротивление гидрофобных образцов больше удельного электрического сопротивления гидрофильных. Основной причиной, влияющей на увеличение электрического сопротивления гидрофобных образцов по сравнению с гидрофильными, является перераспределение «остаточной» воды, связанное с гидрофобизацией поверхности порового пространства (Увеличением удельного сопротивления за счет уменьшения объема порового пространства, занятого пленкой, можно пренебречь, так как объем пленки составляет почти 0,3 общего объема пор.).
Гидрофобизация осуществлялась насыщением образца раствором нефти в бензоле. Когда бензол испарялся, на поверхности пор оставалась нефтяная пленка. Количество нефти в бензоле было различным (2, 5 и 10%), поэтому толщина гидрофобизирующей пленки и степень гидрофобизации образцов, связанная с ней, была различна.
Как уже отмечалось, гидрофобизация проводилась растворами с тремя различными концентрациями нефти в бензоле, и по этим образцам были получены три кривые вида Рн=f(КпКв), имеющие различный наклон. Точки легли на кривые с некоторым разбросом, который может быть объяснен литолого-петрографическими особенностями образцов. Приведенные на рис. 1 усредненные кривые наглядно показывают, что с увеличением степени гидрофобизации, связанным с утолщением нефтяной пленки, повышается удельное электрическое сопротивление при одной и той же степени водонасыщенности.
Гидрофобизация осуществлялась двумя методами: путем нанесения тонкой пленки на поверхность пор, как было описано выше, и насыщением образца, содержащего какое-то количество раствора NaCl, нефтью с добавкой в нее поверхностно-активного вещества. При этом замерялось удельное электрическое сопротивление как до насыщения поверхностно-активным веществом (в гидрофильном состоянии), так и после (в гидрофобном состоянии).
Нами были выбраны концентрации десяти- и однопроцентных поверхностно-активных веществ. По данным замера удельного электрического сопротивления при различной степени водонасыщенности были построены две кривые вида Рн=f(КпКв). На рис. 2 удельное электрическое сопротивление образцов возрастает при увеличении добавок поверхностно-активных веществ. Так удельное сопротивление образцов, гидрофобизированиых десятипроцентным раствором поверхностноактивного вещества в нефти, увеличивается с 1,7 до 3,7 раза (в среднем в 2,6 раза), а при гидрофобизации однопроцентным раствором - от 1,1 до 2,2 (в среднем в 1,5 раза). Неодинаковое увеличение удельного электрического сопротивления может быть объяснено различием литолого-петрографического состава взятых для исследования образцов.
Выводы
1. Удельное электрическое сопротивление нефтяного коллектора зависит не только от количества «остаточной» воды, но и от ее распределения в порах коллектора.
2. С увеличением степени гидрофобизации породы увеличивается ее удельное сопротивление при одной и той же степени водонасыщенности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кусаков М.М. Тр. Совещания по развитию научно-исследовательских работ в области вторичных методов добычи нефти. Изд. АН АзССР, Баку, 1953.
2. Шнерсон В.Б. Новый метод исследования гидрофобизации горных пород под влиянием нефтей. Тр. ин-та нефти АН. СССР, т. 1, вып. 1, 1949.
КуйбышевНИИ НП
Рис. 1. Зависимость параметра водонасыщения (Рн) от водонасыщения для гидрофобных образцов.
Гидрофобизация нефти в бензоле раствором: 1 -двухпроцентным; 2-пятипроцентным; 3-десятипроцентным.
Рис. 2. Зависимость Рн = f(KпКв) для гидрофильных и гидрофобных образцов.
1 - гидрофильные образцы, гидрофобизированные раствором поверхностно-активного вещества; 2 - однопроцентного; 3 - десятипроцентного.