Некоторые особенности экспериментальных исследований сульфатизированных образцов керна нижнепермских отложений Южно-Татарского свода
Гайсин М.Р., Газитдинова Р.Ш., Макатров А.К., Гайсина А.Ш.
ООО «РН-БашНИПИнефть», Уфимский университет науки
и технологий
Определение фильтрационно-емкостных свойств горных пород в лабораторных условиях является основой для оценки запасов углеводородов и построения петрофизических и гидродинамических моделей для осуществления выбора варианта рациональной разработки нефтяных и газовых месторождений. На современном этапе развития методических основ оценка данных параметров для традиционных пород-коллекторов представляет собой тщательно выверенные, регламентированные и хорошо зарекомендовавшие себя методики испытаний. При этом для нетрадиционных пород (низкопроницаемых, нефтематеринских, засолоненных, слабоконсолидированных и прочих) применение стандартного подхода может быть сопряжено с различными осложнениями при выполнении измерений. В данной работе рассмотрены особенности определения фильтрационно-емкостных свойств в условиях сульфатизации кернового материала на примере нижнепермских отложений, основной проблемой которых является изменение структуры порового пространства горной породы при взаимодействии с водными растворами. Целью работы является изучение взаимодействия сульфатизированных образцов керна с водными растворами для выбора оптимальных методов исследования образцов горной породы нижнепермских отложений.

Введение

Нефтеносность нижнепермских отложений в Республике Башкортостан остается объектом активного изучения [1–7], что обусловлено доступностью по глубине и высоким нефтеносным потенциалом карбонатных отложений башкирской части Южно-Татарского свода [8] (рис. 1).
Рис. 1. Карта перспектив нефтегазоносности нижнепермских отложений Южно-Татарского свода
Для подсчета запасов углеводородов (УВ) необходимо проведение экспериментальных исследований, а также построение петрофизических и гидродинамических моделей.
При анализе данных экспериментальных исследований образцов нижнепермских отложений был выявлен ряд проблем, связанных со значительным количеством некондиционных результатов. При определении остаточной водонасыщенности методом капилляриметрии на полупроницаемой мембране [9] наблюдалось занижение фактического значения коэффициента водонасыщенности. Встречались случаи, когда коэффициент водонасыщенности принимал отрицательные значения (рис. 2а). Занижение коэффициента водонасыщенности в лабораторных исследованиях приводило к занижению электрических характеристик горной породы (рис. 2б).
Рис. 2. Результаты лабораторных исследований сульфатизированных образцов керна: а — зависимость капиллярного давления от коэффициента водонасыщенности; б — зависимость параметра насыщения от коэффициента водонасыщенности
При более тщательном анализе данных лабораторных исследований выявлено, что некондиционные результаты были получены на образцах керна с включениями сульфатов.
По результатам исследований рентгенофазового анализа образцов из всех продуктивных комплексов Республики Башкортостан в нижнепермских отложениях наиболее масштабно проявлен процесс сульфатизации. На рисунке 3 представлен график содержания сульфатов (ангидрита и гипса) в образцах керна кунгурского яруса.
Рис. 3. Минеральный состав образцов керна кунгурского яруса
Взаимодействие сульфатов с водными растворами NaCl вызывает частичное растворение и разрушение структуры горной породы, что сопровождается увеличением порового пространства.
С помощью растровой электронной микроскопии (РЭМ) (рис. 4) представлены изображения взаимодействия сульфатов и водного раствора NaCl, наглядно показывающие изменение порового пространства породы в сторону увеличения.
Рис. 4. Воздействие водного раствора на сульфаты (РЭМ-фото): а — сульфаты до воздействия раствора; б — сульфаты после воздействия раствора в течение 5 дней
Актуальность изучения сульфатизированных образцов нижнепермских отложений не вызывает сомнения, так как определение петрофизических характеристик сопряжено с трудностями, обусловленными сложным типом структурного пространства.

Методология и результаты исследования

Современные методические подходы при проведении лабораторных исследований по определению основных петрофизических характеристик кернового материала включают необходимость насыщения образцов керна водными растворами [10]. В условиях изучения сульфатизированных пород-коллекторов, в силу их длительного взаимодействия с насыщающими растворами, возникают проблемы, связанные с растворением сульфатов, что приводит к снижению качества определяемых параметров и к получению некорректных данных. Это не позволяет охарактеризовать многие сульфатизированные образцы керна традиционными методами исследований, требующими длительного взаимодействия с водными растворами NaCl, такими как капилляриметрия и определение параметра насыщения горных пород (Рн).
Для изучения воздействия водных растворов на сульфатизированные образцы керна было принято решение провести серию экспериментов. Для исследования были отобраны три коллекции образцов керна из пермских отложений (артинский ярус P1ar)
одного из месторождений Республики Башкортостан, имеющих схожие фильтрационно-емкостные свойства (табл. 1), и три водных раствора с минерализацией 200 г/л: модель пластовой воды
с 6-компонентным составом, водный раствор NaCl, используемый при стандартных исследованиях, и водный раствор KCl. Каждая коллекция образцов была насыщена одним из водных растворов.
Табл. 1. Основные свойства образцов керна горных пород
В течение 18 дней производились замеры изменения массы образцов в соответствующих водных растворах гидростатическим методом. На рисунке 5 представлено изменение пустотного пространства во времени относительно первоначальной пористости.
Рис. 5. Изменение массы и пористости образцов в водных растворах: 1 — модель пластовой воды (6-компонентный состав)
200 г/л; 2 — водный раствор KCl 200 г/л;
3 — водный раствор NaCl 200 г/л

Заметим, что изменение пустотного пространства наблюдается во всех растворах, но с разной интенсивностью.
Анализируя полученные результаты на рисунке 5, можно сделать ряд выводов относительно исследований сульфатизированных образцов керна.
Гайсин М.Р., Газитдинова Р.Ш., Макатров А.К., Гайсина А.Ш.

ООО «РН-БашНИПИнефть» (ОГ ПАО «НК» Роснефть»), Уфа, Россия; Уфимский университет науки и технологий, Уфа, Россия

gaisinmr@bnipi.rosneft.ru

Для изучения взаимодействия сульфатизированных образцов с водными растворами использовались образцы керна нижнепермских отложений Южно-Татарского свода, результаты петрофизических исследований сульфатизированных образцов, фотографии растровой электронной микроскопии и результаты рентгенофазового анализа. Экспериментальные исследования проводились методом гидростатического взвешивания. Фотографии получены на сканирующем электронном микроскопе Thermo Scientific Q250 analytical SEM компании FEI (Нидерланды); рентгенофазовый анализ получен с помощью дифрактометра SHIMADZU XRD-6000.
нижнепермские отложения, сульфатизированные образцы керна, коэффициент пористости
Гайсин М.Р., Газитдинова Р.Ш., Макатров А.К., Гайсина А.Ш. Некоторые особенности экспериментальных исследований сульфатизированных образцов керна нижнепермских отложений Южно-Татарского свода // Экспозиция Нефть Газ. 2025. № 7. С. 57–61.
DOI: 10.24412/2076-6785-2025-7-57-61
16.10.2025
УДК 553.98
DOI: 10.24412/2076-6785-2025-7-57-61
Рекомендуемые статьи
Геология
Автоматизация выделения карбонатных коллекторов
Разработка алгоритмов комплексной количественной интерпретации геолого-геофизических данных и их апробации на примере конкретных скважин для оценки подсчетных параметров
Геология
О перспективности на нефть и газ доюрских отложений Западной Сибири
В статье изложены результаты анализа геолого-геохимических материалов по прогнозным оценкам перспективности на углеводородное сырье доюрских нефтегазоносных комплексов северных регионов Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна, включая палеозойские отложения
© Экспозиция Нефть Газ. Научно-технический журнал. Входит в перечень ВАК
+7 (855) 222-12-84
office@runeft.ru