Тандем - 2, шлакоблочные станки, бетоносмесители


Производство оборудования и технологии
Рубрики

Развитие геологических исследований с помощью новых физико-химических методов

В последнее время в практику ГТИ внедряются новые (для гео- лого-технологических исследований) физико-химические мето­ды исследования образцов горных пород и промывочной жид­кости, расширяющие возможности собственно геологических оперативных исследований, комплекс которых достаточно из­вестен [161].

В первую очередь — это метод инфракрасной абсорбционной спектрометрии с помощью фильтрового инфракрасного (ИК) ана­лизатора [94, 105, 106, 153].

Метод ИК-спектроскопии является наиболее универсальным методом изучения вещества во всех агрегатных состояниях по спектрам поглощения. Метод позволяет получить сведения о структуре вещества, характере связей, структурной роли отдель­ных элементов в молекулах и в кристаллической решетке.

При прохождении через вещество инфракрасных лучей про­исходит возбуждение колебательно-вращательных уровней мо­лекул. Если частота ИК-излучения совпадает с частотой колеба­ний молекулы, то происходит резонансное поглощение энергии с образованием полосы поглощения. Полоса поглощения харак­теризуется частотой или длиной волны, формой и интенсивно­стью. Положение полосы в спектре используется для качествен­ной интерпретации исследуемого вещества, а интенсивность по­лосы характеризует количественное содержание исследуемого компонента в составе анализируемого вещества [105, 106].

С помощью ИК-анализа определяют [94, 105, 106]:

— нефтесодержание промывочной жидкости;

— нефтебитумосодержание горных пород;

— содержание связанной воды в минералах сложного состава;

— минеральный состав осадочных пород;

— минеральный состав промывочной жидкости.

ВНИГИК финансировал разработку новой модели ИК-анали-

затора с микропроцессорным управлением и обработкой результа­тов измерений. Первая партия приборов выпущена в 1993 году.

Разрабатываются методы анализа образцов горных пород, ПЖ и флюидов, основанные на сочетании различных видов излуче­ния (ИК и СВЧ) [27], что позволяет повысить экспрессность и точность анализа.

Пиролитический анализ

В процессе бурения поисково-разведочных скважин перед гео­логами возникает целый ряд вопросов, таких как:

— присутствие органического вещества;

— присутствие свободных углеводородов (нефть, газ);

— «зрелость» органического вещества;

— тип скопления: порода-источник (нефтегазоматеринская порода) или коллектор.

Применяемые методы люминесцентно-битуминологических исследований и хроматографический анализ не всегда дают од­нозначный ответ на эти вопросы.

Разработанный французским Институтом Нефти, фирмами ЛАБОФИНАи ГЕОСЕРВИС [190] новый метод пиролитическо­го анализа, позволяющий проводить выполнение геохимических исследований непосредственно на буровой, дает систематическую и количественную информацию о породах посредством выпол­нения периодического анализа поступающих на поверхность образцов породы.

Запись геохимических характеристик, получаемая на буровой в процессе бурения с помощью прибора для пиролитического анализа («Пирологгер»), позволяет:

Развитие геологических исследований с помощью новых физико-химических методов

Рис. 11.3. Блок-схема прибора «Пирологгер» [190]

— локализовать интервалы между породами-источниками и коллекторами;

— дать точные указания об изменениях геохимических фаций;

— осуществлять корреляцию геохимических характеристик с остальными скважинами площади;

— подготовить программу статистических наблюдений по всей скважине, по всему коллектору или по всему осадочному бассейну;

— составлять геохимические карты;

— выбирать интервалы для выполнения дальнейшего деталь­ного лабораторного анализа (состав углеводородов, тип керогена и т. д.) [190].

Принцип метода состоит в том, чтобы путем изменения тем­пературных параметров вызвать искусственную эволюцию ор­ганического вещества, сократив время, необходимое для обра­зования углеводородов, от нескольких миллионов лет до не­скольких минут.

На рис. 11.3 показана блок-схема прибора «Пирологгер», а на рис. 11.4 — схема протекания пиролитического цикла.

Сначала образец породы (-0,25 см3) помещается в печь, которая нагревается до 60 °С. Когда температура достигает 300 °С, происходит десорбция свободных углеводородов (газ и нефть). Затем температура печи постепенно растет до зна­чения 600 °С с тем, чтобы обеспечить процесс пиролиза (су-

Рис. 11.4. Схема протекания пироли­тического цикла [190]

Времв(чии)

Подпись: Времв(чии) хой перегонки) керогена, который преобразуется в углеводо­родный газ. В течение всего процесса, протекающего в усло­виях отсутствия кислорода, через печь продувается водород, который также поступает на пламенно-ионизационный де­тектор (ПИД).

Регистрируемый ПИД сигнал характеризуется двумя пи­ками: пик 5, представляющий собой комбинацию из двух сиг­налов 5^ + которые отвечают свободным углеводородам — газу и нефти; пик Бг, соответствующий процессу пиролиза керогена.

Данные пики выявляются микропроцессором, который изме­ряет площадь под кривыми пиков, что позволяет определить ве­совые содержания углеводородов в объеме породы (кг/м3).

Микропроцессор указывает значение максимальной темпера­туры пика £2 и рассчитывает величину «Показателя местного содержания углеводородов» (ПМСУ) по формуле:

ПМСУ = е

Микропроцессор управляет также работой механических час­тей, программированием температуры печи и выполняет калиб­ровки и автоматические тесты. Кроме того, он осуществляет управление операциями ввода/вывода на клавиатуре, дисплее, печатающем устройстве и регистраторе.

Размеры прибора «Пирологгер» — 50x50x50 см, вес — 45 кг, напряжение питания — 220 В, потребляемая мощность — 650 Вт, давление поступающего воздуха — 3 кгс/см2, потребле­ние воды — 1 литр/месяц.

Отечественной промышленностью освоены приставки к хро­матографам для пиролитического анализа, но их возможности (экспрессность, точность, удобство в работе) резко отличаются от прибора «Пирологгер». Задачей ближайшего будущего явля­ется создание отечественного прибора, не уступающего по сво­им характеристикам прибору «Пирологгер» [190].

Селективная ионометрия

Появление лабораторных и промышленных электродов [190, 191] позволяет ставить вопрос о внедрении в практику ГТИ селек­тивной ионометрии по промывочной жидкости, с помощью ко­торой можно непрерывно определять следующие химические характеристики промывочной жидкости: pH, еН, рС1, р.(, р№, рК, рСа, рМе, р02, рС02 и др.

При организации разностных (по приращению) измере­ний на входе в скважину и на выходе из нее с помощью се­лективной ионометрии можно решать целый ряд геологиче­ских задач, таких как: идентификация водонасыщенных пла­стов-коллекторов, выделение зон АВПД и др. [49, 169]. На рис. 11.5 показан пример выделения зон АВПД по измене­нию физических свойств ПЖ, а на рис. 11.6 — по изменению химических свойств ПЖ.

Селективная ионометрия может с успехом применяться при работе со шламом и образцами пластовых флюидов. Опробова­ние селективной ионометрии намечается проверить в лаборато­рии геологических исследований (ЛГИ), входящей в состав ап — паратурно-методического комплекса «Разрез».

Развитие геологических исследований с помощью новых физико-химических методов

Рис. 11.5. Пример выделения зон АВПД по изменению физических свойств ПЖ [79]

Развитие геологических исследований с помощью новых физико-химических методов

Рис. 11.6. Пример выделения зон АВПД по изменению химических свойств ПЖ [79]

Универсальный геохимический комплекс компьютерной масс-спектрометрии «ГЕОПРОБА»

В 1996 г. компанией «Геоэлектроника сервис» в составе постав­ляемых в ОАО «Сургутнефтегаз» компьютеризированных стан­ций СГТ-К «Разрез-2» был опробован универсальный геохими­ческий комплекс компьютерной масс-спектрометрии «ГЕОПРО­БА», выпускаемый в республике Беларусь (г. Минск).

Комплекс «ГЕОПРОБА» является современным универсаль­ным аналитическим комплексом для нефтепоисковых геохими­ческих исследований.

Конструкция, надежность, габариты и вес позволяют исполь­зовать прибор в мобильных станциях ГТИ непосредственно на скважине для проведения газового каротажа, анализа керна и шлама и анализа пластовой воды.

Основные характеристики комплекса Определяемые компоненты: углеводороды С,—С28; неуглево­дородные газы — Н2Б, Б02, С02, Не, Аг, Н2, 02; вода;

карбонатные и сульфидные минералы.

Чувствительность: газовый анализ — 10 3% объемных; анализ керна и шлама — 10_3% весовых; анализ пластовой воды —

0, 003 мг/л.

Производительность: в режиме газового каротажа — непрерывно (2 с на один определяемый компонент) с обновлением информации через 20—30 с; в режиме анализа проб керна, шлама и пластовой воды — от 2-х до

10 анализов в час в зависимости от режима анализа.

Характеристика питающей сети, В (Гц)………………………………… 220 (50)

Потребляемая мощность, кВт……………………………………………………… 0,8

Габарит, мм Масса, кг….

Подпись: Габарит, мм Масса, кг....1000x600x500 85

Внешний вид комплекса «ГЕОПРОБА» показан на рис. 11.7.

Режимы работы комплекса «ГЕОПРОБА»

Газовый каротаж

Комплекс «Геопроба» может непрерывно регистрировать содер­жание углеводородов (С,—С6), сероводорода, гелия, аргона, уг-

Развитие геологических исследований с помощью новых физико-химических методов

лекислого газа, водорода, кислорода и азота, содержащихся в буровом растворе с чувствительностью 10^2— 1СН% об. Результа­ты анализа выводятся на монитор и графопостроитель в виде диаграммы с выделением участков разреза, аномальных по со­держанию углеводородов, сероводорода, гелия, аргона или их соотношению.

Анализ пластовой воды

Вода, полученная при опробовании, помещается в специальное устройство, обеспечивающее нагрев и подачу образующейся па­рогазовой смеси в анализатор. Определяемыми компонентами являются: бензол, толуол, ксилолы и другие углеводороды, се­роводород и гелий. Нижний предел обнаружения составляет

0, 003 мг/л (по бензолу).

Анализ керна и шлама

Пиролитический анализ керна и шлама соответствует програм­ме «ROCK-EVAL» как по набору регистрируемых параметров, так и по величине навески образца, температурному режиму, рас­ходу газа носителя. Определяемыми показателями являются: со­держание в породе свободных углеводородов (S,), углеводородов пиролиза (S2), пиролитического С02 (S,), остаточного органиче­ского углерода (ТОС) и температура максимума пика S2 (Гш). На основе этих данных устанавливаются: степень зрелости и преобразованное™ керогена, суммарный нефтяной потенциал, водородный и кислородный индексы (показатели элементного состава керогена).

Анализ по программе «ГЕОПРОБА», максимально реализую­щий возможности масс-спектрометрического детектора, допол­нительно позволяет определять содержание свободной и связан­ной воды в образце, групповой и фазовый состав свободных и пиролитических УВ, содержание специфических соединений (биомаркеры), элементный (С, Н) и изотопный (С13/С12) состав керогена. Кроме того, может определяться содержание карбо­натных и сульфидных минералов (сидерит, кальцит, доломит, пирит) в породе, сернистых и кислородных соединений в соста­ве битумов и керогена.

За 1996 г. было проведено опробование комплекса «ГЕОПРО­БА» при бурении 16 наклонно-направленных и горизонтальных скважин на Федоровском месторождении Сургутского района в режиме «Газовый каротаж» совместно с хроматографом и сум­марным 2-х канальным газоанализатором. Параллельно прово­дилась работа по совершенствованию программно-методическо­го обеспечения и выработке критериев интерпретации получае­мых результатов (совместно с разработчиками комплекса), а так­же по усовершенствованию методики работы с комплексом.

Результаты опробования показали неоспоримые преимуще­ства комплекса «ГЕОПРОБА» перед хроматографом как по пол­ноте получаемой информации (до 15 углеводородных и неугле­водородных компонентов), так и по времени анализа (экспресс — ность по отношению к хроматографу у комплекса «ГЕОПРОБА» выше в 14—15 раз, анализ идет непрерывно).

Благодаря этому впервые удалось получить детальность ис­следований, позволяющую выделять в разрезе нефтегазонасы­щенные пропластки менее 1 м, а также выделять участки разре­

за, имеющие принципиально иной состав газа (до 60% пластово­го азота, остальное — углеводороды; до 35% углекислого газа, остальное — углеводороды и т. п.). Это обстоятельство открывает широкие перспективы по оперативному решению таких задач, как выделение границ ГНК и ВНК, обнаружение в разрезе «за­печатанных» ловушек с аномальным составом попутного газа и другим пластовым давлением и т. п.

На рис. 11.8 показан фрагмент временной диаграммы, полу­ченной в режиме «Газовый каротаж», а на рис. 11.9 — фрагмент диаграммы в функции глубин по горизонтальным скважинам Федоровского месторождения с выделением нефтенасыщенных участков горизонтальной части ствола.

Проведены первые измерения по методике «РОК-ЭВАЛ» на малых навесках керна и шлама, по которым получены положи­тельные результаты.

Четыре комплекса «ГЕОПРОБА» работают в штатном произ­водственном режиме, во всех последующих поставках компьюте­ризированных станций СГТ-К «Разрез-2» комплексы «ГЕОПРО­БА» поставляются вместо хроматографов в штатной комплектации, так как после совместного опробования от поставок хроматогра­фов заказчик (ОАО «Сургутнефтегаз») отказался, отдав предпочте­ние масс-спектрометрам, имеющим значительно большие анали­тические возможности и разрешающую способность.

Исходя из этого следует ожидать, что в ближайшие годы масс- спектрометрические комплексные анализаторы полностью вы­теснят хроматографический анализ из комплекса геолого-техно­логических исследований.

Развитие геологических исследований с помощью новых физико-химических методов

(С! + … +Св) —-

(Сг*С**С&).

ф,*Оа)/(сг>Сг)г — + ‘C&J

0.100

Глу5ЧН*.г М.

суSo<J

Рис. 11.8. Временная диаграмма данных масс-спектрометра в режиме «Газо­вый каротаж». Скв. № 5997, куст 451, пл. Федоровская

Развитие геологических исследований с помощью новых физико-химических методов

Рис. 11.9. Пример выделения пласта-коллектора поданным объемного газосодержания и масс-спек — трометрии. Скв. № 5139/449, пл. Федоровская

Оставить комментарий