Мобильная ЯМР установка для исследования полноразмерных кернов
За последние годы условия поиска, разведки и разработки месторождений нефти и газа в России и за рубежом претерпели существенные изменения. Глубина разведочных и эксплуатационных скважин значительно возросла. Ведутся поиски и разработка залежей и коллекторов нефти и газа более сложного строения с низкими значениями пористости и более жесткими термобарическими условиями залегания. Все это предъявляет новые требования к эффективности геолого-геофизических работ, представляющих информацию, которая является основой для принятия решений как технических, так и научных на всех стадиях разработки и эксплуатации месторождений.
Методы изучения скважин, основанные на явлении ЯМР, получают все большее признание среди специалистов. Этому способствует значительный набор характеристик, который по данным ЯМР может быть определен с достаточной точностью. К таковым относятся: общая и эффективная пористости, проницаемость, содержание глинисто-связанной и капиллярно-связанной воды, процентное содержание воды, нефти и газа, вязкость пластовых флюидов, распределение пор по размерам. Получение этих характеристик непосредственно при исследовании скважин (каротаж), как правило, сопровождается детальными лабораторными исследованиями извлеченных пород (кернов) из контрольных скважин. Причем, важным условием является необходимость минимизации всех возможных факторов, влияющих на исходные характеристики кернов и содержащих в них флюидов. Прежде всего, такое требование приводит к необходимости разработки аппаратуры ЯМР, ориентированной для исследования полноразмерных (диаметр - до 110 мм, длина - до 1500 мм) кернов.
В настоящее время разработана и изготовлена специализированная установкв ЯМР «Керн» для исследования полноразмерных кернов в лабораторных условиях. Разрабатываемый прибор ЯМР «Керн» отличается от существующих аналогов повышенной (60 МГц) частотой резонанса, что обеспечивает достижение превосходства по чувствительности. Кроме того, разрабатываемый прибор будет снабжен мощным (более 100 КВт в импульсе) блоком импульсного градиента магнитного поля. Это обеспечит достижение непревзойденных для такого класса приборов характеристик по исследованию процессов самодиффузии молекул, что важно для получения корректной информации о размерах пор и проницаемости пористого пространства в образцах керна.
Прибор обеспечивает возможность получения послойно (вдоль керна) следующих характеристик:
- спектров времен спин-решеточной и спин-спиновой релаксации насыщающих флюидов;
- спектров коэффициентов самодиффузии насыщающих флюидов;
- общей и эффективной ЯМР пористости;
- проницаемость;
- фазовая проницаемость;
- компонентное и фазовое состояние флюида;
- средний размер пор и распределение пор по размерам.
В перспективе прибор будет дорабатываться с целью обеспечения проведения вышеуказанных измерений в контролируемых термобарических условиях (вплоть до пластовых: температура - до +150С, давление – до нескольких сотен атм. ). Кроме того, в приборе планируется обеспечить возможности исследования влияния на свойства и фазовое состояние флюида в керне дополнительных внешних факторов (ультразвук, градиент давления, рентгеновское облучение и/или мощное СВЧ и инфракрасное облучение и т.д.), что даст возможность получать на молекулярном уровне информацию, необходимую для определения стратегии оптимизации добычи углеводородов, в том числе, высоковязких нефтей и битумов.
Дополнительно к вышеуказанным исследуемым характеристикам планируется получение следующей информации о свойствах керна:
