Применение в нефтяной геологии

В настоящее время метод рентгеновской компьютерной томографии широко применяется в геологии для решения различных задач — от изучения структур магматических пород до исследования особенностей микропалеонтологических объектов. В частности, данный метод используется в нефтяной геологии. Для разработки новых технологий нефтедобычи требуется полнота и достоверность информации, полученной на керновом материале. При этом для анализа часто бывает недостаточно усредненных по всему керну параметров и интегральных характеристик, получаемых с помощью обычных методов, и требуется детальное распределение параметров в объеме. Данный вид анализа особенно актуален для сложнопостроенных и нетрадиционных коллекторов. Необходимость детального анализа возникает и при изучении сложных процессов, сопровождающих применение методов увеличения нефтеотдачи, среди которых:

• влияние различных вытесняющих оторочек;
• адресное воздействие агентами;
• особенности интеграции различных воздействий;
• методы оптимального вытеснения нефти и т. д.

Также необходимо отметить, что при наличии в образце горной породы сложных структур, оказывающих существенное влияние на фильтрацию при сочетании множества природных и техногенных факторов, интегральные параметры не отражают сути процессов, так как представляют процессы в весьма сложной, а порой и неизвестной исследователю комбинации («черный ящик»).

Для решения данной проблемы предлагается использовать рентгеновскую компьютерную микротомографию (исключительно или в составе комплекса исследований). Выбор обусловлен применимостью данной методики к породам в широком диапазоне плотностей, практически с любым химическим и минералогическим составом.

При проведении микротомографической съемки основным результатом является трехмерная карта плотности исследуемого образца. Дальнейшая обработка изображений позволяет оценить:

• структуру образца (включая восстановление исходной пластовой структуры);
• распределение различных фаз и литотипов в образце;
• свойства породы (плотность, однородность, изотропность, механические свойства и т. д.);
• петрофизические свойства породы;
• пористость (открытая, закрытая, эффективная);
• абсолютную проницаемость (по воде, газу, другому флюиду);
• трехмерную карту смачиваемости;
• детальные относительные фазовые проницаемости (в зависимости от температуры, индивидуальные для трещинной и матричной частей и т. д.);
• представительные статистические и корреляционные зависимости;
• модели физических и химических процессов (фильтрационных, механико-деформационных и окислительных), возникающих при применении различных методов воздействия на пласт (термогазовый метод, кислотные обработки, гидроразрыв пласта и т. д.);
• параметры, необходимые в рамках решения специальных задач (моделирование современных методов увеличения нефтеотдачи).

Такой подход обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционным подходом к исследованию образцов керна и моделированию физико-химических процессов:

• снижение стоимости исследований;
• сокращение сроков проведения исследования;
• снижение технологических и финансовых рисков за счет уменьшения неопределенности, а также повышения достоверности и детальности получаемой информации;
• возможность корректного перемасштабирования при построении моделей;
• возможность проведения серии многовариантных численных экспериментов на одном образце (при ограниченном наборе физических образцов);
• возможность учитывать изменения структуры и, соответственно, фильтрационно-емкостные свойства (ФЕС) образца при его извлечении из пласта и транспортировке путем восстановления исходной структуры;
• возможность проведения пространственной интерполяции (экстраполяции) между образцами по каждому параметру (или по группе параметров) отдельно и лишь после этого усреднения и рекомбинации свойств — такой подход существенно повышает точность и достоверность прогноза ФЕС;
• создание цифрового образца керна, не подверженного изменению при воздействии и с течением времени — всегда можно получить из цифрового кернохранилища исходный образец или образец после заданного набора воздействий.