Изучение нативных нефтесодержащих пород Кубинского бассейна методами магнитного резонанса
|
Аннотация 4
Введение
1 Обзор литературы 8
1.1 Петрофизическая характеристика нефтяных пластов 8
1.1.1 Литологическая характеристика и объем глины 8
1.1.2 Плотность 8
1.1.3 Пористость 9
1.1.4 Проницаемость 10
1.1.5 Насыщенность 11
1.2 Состав и свойства нефти 11
1.3 Кубинские резервуары Северной Полосы Тяжелой Нефти 12
1.3.1 Резервуары в карбонатах 13
1.3.2 Резервуары из мергелей 13
1.3.3 Резервуары в офиолитовых породах (пример: Габбро) 14
1.4 Научный опыт в мире 14
1.4.1 Венесуэла 14
1.4.2 Россия 15
1.5 Научный опыт на Кубе 16
1.5.1 Нефтяной исследовательский центр. Гавана, 2012 16
1.5.2 Нефтяной исследовательский центр, Гавана, 2015 19
2 Методы, использованные в работе 22
2.1 Методы исследования в скважине 22
2.1.1 Радиоактивные каротажи 23
2.1.2 Акустический каротаж 29
2.1.3 Электрические каротажи (удельное сопротивление и/или проводимость) 29
2.2 Метод электронной микроскопии (СЭМ)
2.3 Метод дифракции рентгеновских лучей 30
2.4 Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) 32
2.5 Экстракция углеводородов из образцов горных пород 32
2.6 Азотная порометрия 33
2.7 Ядерный магнитный резонанс ЯМР 33
2.7.1 Физические основы 35
2.7.2 Методы измерения T1 и T2 38
2.7.3 Приложения в нефтяном секторе 40
3 Результаты и обсуждение 48
3.1 Подготовка образцов для различных исследований 49
3.2 Анализ каротажа скважин в исследуемых районах 50
3.3 Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) 54
3.4 Экстракция углеводорода из образцов породы 64
3.5 Метод дифракции рентгеновских лучей 67
3.6 Изучение состава углеводородов 70
3.7 Исследования ЭПР 74
3.7.1 Результаты измерения для образцов горных пород 74
3.7.2 Результаты измерения на экстрагированных образцах углеводородов 77
3.8 Азотная порометрия 79
3.9 3Не ЯМР порометрия 80
Заключение 84
Список использованных источников 84
Введение
1 Обзор литературы 8
1.1 Петрофизическая характеристика нефтяных пластов 8
1.1.1 Литологическая характеристика и объем глины 8
1.1.2 Плотность 8
1.1.3 Пористость 9
1.1.4 Проницаемость 10
1.1.5 Насыщенность 11
1.2 Состав и свойства нефти 11
1.3 Кубинские резервуары Северной Полосы Тяжелой Нефти 12
1.3.1 Резервуары в карбонатах 13
1.3.2 Резервуары из мергелей 13
1.3.3 Резервуары в офиолитовых породах (пример: Габбро) 14
1.4 Научный опыт в мире 14
1.4.1 Венесуэла 14
1.4.2 Россия 15
1.5 Научный опыт на Кубе 16
1.5.1 Нефтяной исследовательский центр. Гавана, 2012 16
1.5.2 Нефтяной исследовательский центр, Гавана, 2015 19
2 Методы, использованные в работе 22
2.1 Методы исследования в скважине 22
2.1.1 Радиоактивные каротажи 23
2.1.2 Акустический каротаж 29
2.1.3 Электрические каротажи (удельное сопротивление и/или проводимость) 29
2.2 Метод электронной микроскопии (СЭМ)
2.3 Метод дифракции рентгеновских лучей 30
2.4 Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) 32
2.5 Экстракция углеводородов из образцов горных пород 32
2.6 Азотная порометрия 33
2.7 Ядерный магнитный резонанс ЯМР 33
2.7.1 Физические основы 35
2.7.2 Методы измерения T1 и T2 38
2.7.3 Приложения в нефтяном секторе 40
3 Результаты и обсуждение 48
3.1 Подготовка образцов для различных исследований 49
3.2 Анализ каротажа скважин в исследуемых районах 50
3.3 Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) 54
3.4 Экстракция углеводорода из образцов породы 64
3.5 Метод дифракции рентгеновских лучей 67
3.6 Изучение состава углеводородов 70
3.7 Исследования ЭПР 74
3.7.1 Результаты измерения для образцов горных пород 74
3.7.2 Результаты измерения на экстрагированных образцах углеводородов 77
3.8 Азотная порометрия 79
3.9 3Не ЯМР порометрия 80
Заключение 84
Список использованных источников 84
Кубинские резервуары нефти являются одними из наиболее сложных типов коллекторов по всему миру. Они считаются «нетрадиционным», потому что они зачастую состоят из карбонатов. Карбонаты являются сложными резервуарами, что связано в первую очередь с пористостью, где переломы наиболее способствуют добыче углеводородов. Достаточно трудно исследовать наличие нескольких видов пористости породы исходя из того, что с помощью обычных методов петрофизических исследований можно оценить только общую пористость образцов. В образцах карбонатов также необходимо знать какой процент пористости приходится на трещины. Также важно знать какая часть указанной пористости соединена друг с другом и позволяет потоку жидкости передвигаться в порах .
Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) является одним из современных методов, который позволяют получить самые разнообразные результаты и один из немногих методов, позволяющих идентифицировать пористость: микро-пористость, макропоры, соединенные поры, изолированные поры, каверны и трещины. Он также позволяет анализировать подвижность жидкости в насыщенных образцах и дифференцировать между водой и нефтью в случае, когда образец насыщен обеими жидкостями.
Кроме того, карбонаты имеют широкий диапазон различных компонентов. Их состав меняется в зависимости от окружающей среды оседания. Кубинские карбонаты часто содержат многочисленные органические вещества и следовой пирит и другие соединения.
Для исследования образцов карбонатов кубинского месторождения использовались такие методы как электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) и рентгеноструктурный анализ (РСА), азотная порометрия, ЯМР высокого разрешения.
Из-за сложности кубинских нефтяных резервуаров, как ранее объяснялось, необходимо использовать нетрадиционные методы в петрофизике. Настоящая работа основана на методах магнитного резонанса, поскольку они являются неразрушающими методами, обладают большой эффективностью, относительно коротким временем измерения и широким спектром результатов. Хотя эта технология все чаще используется во всем мире в области разведки нефти, она нетрадиционна на Кубе, поскольку такой технологии нет, и отсутствует опыт в применении этих методов в петрофизическом исследовании.
Предлагается изучение петрофизических свойств нефтесодержащих кубинских концентрация парамагнитных центров, методами ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и рентгеновской дифракции (ДРХ).
Научная проблема:
В нефтяном научном центре (Сеинпет) на Кубе считают важным использование методов ядерного магнитного резонанса и электронного парамагнитного резонанса для изучения образцов горных пород и карбонатных залежей углеводородов на северной окраине нефтей; эти методы исследования считаются «нетрадиционным», поэтому использование новых методов, как уже упоминалось выше, необходимо для полной характеризации бассейна.
Объект исследования:
Нативные нефтесодержащие породы Кубинского бассейна.
Общая цель:
Исследование нескольких образцов горных пород и изучение особенностей кубинских резервуаров с помощью методов магнитного резонанса.
Конкретные задачи:
1. Изучение современных методов магнитного резонанса и применение магнитного резонанса в петрофизических исследованиях.
2. Изучение оборудование магнитного резонанса для использования в петрофизических исследований образцов.
3. Оценка пористости с помощью методов ядерного магнитного резонанса и азотной порометрии в образцах горных пород.
4. Измерения образцов горных пород насыщенных углеводородов методом магнитного резонанса.
5. Интерпретация результатов всех исследований.
6. Петрофизические свойства исследуемых образцов: химический состав, наличие свободных радикалов и тяжелых металлов, седиментационных сред, наличие органических веществ, общая пористость, типы пористости, распределение пор по размерам, относительная проницаемость, насыщение, подвижность жидкости.
7. Петрофизические исследования образцов горных пород с использованием обычных методов исследования.
8. Сравнение значений петрофизических свойств, полученных обычными методами исследования, с результатами, полученными с помощью методов магнитного резонанса в образцах карбонатов кубинского месторождения.
9. Сравнение данных каротажа скважин со значениями, полученными в лаборатории на изученных образцах с использованием различных методов магнитного резонанса.
Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) является одним из современных методов, который позволяют получить самые разнообразные результаты и один из немногих методов, позволяющих идентифицировать пористость: микро-пористость, макропоры, соединенные поры, изолированные поры, каверны и трещины. Он также позволяет анализировать подвижность жидкости в насыщенных образцах и дифференцировать между водой и нефтью в случае, когда образец насыщен обеими жидкостями.
Кроме того, карбонаты имеют широкий диапазон различных компонентов. Их состав меняется в зависимости от окружающей среды оседания. Кубинские карбонаты часто содержат многочисленные органические вещества и следовой пирит и другие соединения.
Для исследования образцов карбонатов кубинского месторождения использовались такие методы как электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) и рентгеноструктурный анализ (РСА), азотная порометрия, ЯМР высокого разрешения.
Из-за сложности кубинских нефтяных резервуаров, как ранее объяснялось, необходимо использовать нетрадиционные методы в петрофизике. Настоящая работа основана на методах магнитного резонанса, поскольку они являются неразрушающими методами, обладают большой эффективностью, относительно коротким временем измерения и широким спектром результатов. Хотя эта технология все чаще используется во всем мире в области разведки нефти, она нетрадиционна на Кубе, поскольку такой технологии нет, и отсутствует опыт в применении этих методов в петрофизическом исследовании.
Предлагается изучение петрофизических свойств нефтесодержащих кубинских концентрация парамагнитных центров, методами ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и рентгеновской дифракции (ДРХ).
Научная проблема:
В нефтяном научном центре (Сеинпет) на Кубе считают важным использование методов ядерного магнитного резонанса и электронного парамагнитного резонанса для изучения образцов горных пород и карбонатных залежей углеводородов на северной окраине нефтей; эти методы исследования считаются «нетрадиционным», поэтому использование новых методов, как уже упоминалось выше, необходимо для полной характеризации бассейна.
Объект исследования:
Нативные нефтесодержащие породы Кубинского бассейна.
Общая цель:
Исследование нескольких образцов горных пород и изучение особенностей кубинских резервуаров с помощью методов магнитного резонанса.
Конкретные задачи:
1. Изучение современных методов магнитного резонанса и применение магнитного резонанса в петрофизических исследованиях.
2. Изучение оборудование магнитного резонанса для использования в петрофизических исследований образцов.
3. Оценка пористости с помощью методов ядерного магнитного резонанса и азотной порометрии в образцах горных пород.
4. Измерения образцов горных пород насыщенных углеводородов методом магнитного резонанса.
5. Интерпретация результатов всех исследований.
6. Петрофизические свойства исследуемых образцов: химический состав, наличие свободных радикалов и тяжелых металлов, седиментационных сред, наличие органических веществ, общая пористость, типы пористости, распределение пор по размерам, относительная проницаемость, насыщение, подвижность жидкости.
7. Петрофизические исследования образцов горных пород с использованием обычных методов исследования.
8. Сравнение значений петрофизических свойств, полученных обычными методами исследования, с результатами, полученными с помощью методов магнитного резонанса в образцах карбонатов кубинского месторождения.
9. Сравнение данных каротажа скважин со значениями, полученными в лаборатории на изученных образцах с использованием различных методов магнитного резонанса.
1. С помощью метода электронной микроскопии можно визуализировать различные размеры пор, присутствующие в образцах. Как и их разнообразный минералогический состав.
2. При рентгеноструктурном анализе более детально описывается химический состав образцов. В качестве основных компонентов найдены глины (иллит и альбит) и известняк (кальцит и кварц).
3. Из петрофизического анализа нефтяной скважины были получены петрофизические параметры, которые сравнивались с полученными в лаборатории.
4. Для изучения углеводородной композиции, экстрагированной из образцов, использовалась протонная и углеродная ЯМР-спектроскопия. Наивысшие значения получены в коэффициенте второй и четвертой групп, что соответствует тяжелым фракциям.
5. С помощью электронного парамагнитного резонанса показано, что спектры ЭПР углеводородных комплексов сильно отличаются от скважины, содержание ванадиловых комплексов в изученных углеводородных образцах пренебрежимо мало. Во всех изученных породах обнаружены примеси Mn двух типов, что может свидетельствовать о наличии двух разных кристаллических структур в (кальцит и кварц). Из сравнения спектров ЭПР от исходных пород и выделенных углеводородов можно выделить сигнал, присущий углеводородам. Это может использоваться для определения нефтенасыщенности пород.
6. Азотная порометрия показала наличие широкого распределения пор по размеру. Полученные значения пористости существенно ниже значений, полученных другими методами, что свидетельствует о том, что основной объем парового пространства занимают поры с размером более 100 нм.
7. Измерения методами ЯМР гелия-3 позволили получить кривые T1 и T2, была рассчитана интегральная пористость 2-х образцов (11,41 и 12,01%). Форма спектров ЯМР гелия-3 также указывает на то, что в образцах преимущественно присутствуют поры с размером более 100 нм.
2. При рентгеноструктурном анализе более детально описывается химический состав образцов. В качестве основных компонентов найдены глины (иллит и альбит) и известняк (кальцит и кварц).
3. Из петрофизического анализа нефтяной скважины были получены петрофизические параметры, которые сравнивались с полученными в лаборатории.
4. Для изучения углеводородной композиции, экстрагированной из образцов, использовалась протонная и углеродная ЯМР-спектроскопия. Наивысшие значения получены в коэффициенте второй и четвертой групп, что соответствует тяжелым фракциям.
5. С помощью электронного парамагнитного резонанса показано, что спектры ЭПР углеводородных комплексов сильно отличаются от скважины, содержание ванадиловых комплексов в изученных углеводородных образцах пренебрежимо мало. Во всех изученных породах обнаружены примеси Mn двух типов, что может свидетельствовать о наличии двух разных кристаллических структур в (кальцит и кварц). Из сравнения спектров ЭПР от исходных пород и выделенных углеводородов можно выделить сигнал, присущий углеводородам. Это может использоваться для определения нефтенасыщенности пород.
6. Азотная порометрия показала наличие широкого распределения пор по размеру. Полученные значения пористости существенно ниже значений, полученных другими методами, что свидетельствует о том, что основной объем парового пространства занимают поры с размером более 100 нм.
7. Измерения методами ЯМР гелия-3 позволили получить кривые T1 и T2, была рассчитана интегральная пористость 2-х образцов (11,41 и 12,01%). Форма спектров ЯМР гелия-3 также указывает на то, что в образцах преимущественно присутствуют поры с размером более 100 нм.