MEASUREMENTS OF THE ROCK THERMAL PROPERTIES ON THE STANDARD CORE PLUGS AS A NECESSARY STAGE OF THE THERMALPHYSIC INVESTIGATIONS OF THE HYDROCARBON FIELDS

A technique of the thermal investigations of rock samples is described that provides measurements of the rock thermal conductivity, thermal diffusivity, volumetric heat capacity, and thermal anisotropy coefficient on standard core plugs (cylinders with a diameter and height of 30x30 mm) that are being used widely in laboratory oil&gas petrophysics. A theoretical basis of the anisotropic core plugs investigations is given when the principal axes of the thermal conductivity are oriented arbitrarily. The technique allows to measure the rock thermal properties and other rock properties just on the same rock samples that provides reliable data on correlations between the thermal properties and other properties. A technique important peculiarity is that the thermal property measurements on the core plugs successively saturated with the different fluids are possible. Determination of the thermal properties of the rock mineral matrix, that are necessary for the basin and hydrodynamic modeling with the modern simulators, became possible due to the technique application. The results of the thermal core plugs investigations can be used for testing of correspondence of the theoretical models of the thermal conductivity to real rock properties and for necessary theoretical model corrections estimations and their implementation in the theoretical models. It is demonstrated that application of the geometrical mean mixing law for the rock thermal conductivity prediction requires introduction of a correction factor that can be determined from the thermal measurements on the standard core plugs. Experimental estimations of the correction factors for carbonates are given. The thermal investigations of Bazhen formation rocks provided the data on the regression equations for correlations between the thermal conductivity and total organic carbon and on rock matrix thermal conductivity. Essential peculiarities of these characteristics were established for radiolarites. The data on correlations between the thermal conductivity and compressive sonic wave veiocity for dolomites are given that were obtained from the core plug collection investigations.

standard core plugs, rock thermal properties, measurements, anisotropy, inhomogeneity, correlations, optical scanning

1. Балушкина Н.С., Калмыков Г.А., КирюхинаТ.А., Коробова Н.И., Корост Д.В., Соболева Е.В., Ступакова А.В., Фадеева Н.П., Хамидуллин Р.А., Шарданова Т.А. Закономерности строения баженовского горизонта и верхов абалакской свиты в связи с перспективами добычи нефти из них //Геология нефти и газа. 2013. № 3. С. 48-61.

2. Галушкин Ю.И. Моделирование осадочных бассейнов и оценка их нефтегазоносности. М.: Научный мир, 2007. 456 с.

3. ГОСТ 26450.1-85. Породы горные. Метод определения коэффициента открытой пористости жидкостенасыщением. М., 1985. 35 с.

4. Гудок Н.С., Богданович H.H., Мартынов В.Г. Определение физических свойств нефтесодержащих пород. М.: Изд-во ООО «Недра-Бизнесцентр», 2007. 592 с.

5. Лопатин Н.П., Емец Т.П. Пиролиз в нефтегазовой геологии. М.: Наука, 1987. 143 с.

6. Новиков С.В. Тепловые свойства терригенных коллекторов и насыщающих флюидов. Дис.. канд. тех. наук. М., 2009. 156 с.

7. Попов Е.Ю., Калмыков Г.А., Стенин В.П., Попов Ю.А., Спасенных М.Ю. Тепловые свойства пород баженовской свиты // Нефтяное хозяйство. 2015. № 10. С. 32-37.

8. Попов Е.Ю., Чехонин Е.М., Попов Ю.А., Ромушкевич Р.А. , Габова А.В., Жуков В.В., Спасенных М.Ю., Богданович H.H., Козлова Е.В., Карпов И.А., Заграновская Д.Е., Алексеев А.Д., Беленькая И.Ю., Овчаренко Ю.В., Калмыков Г.А. Новый подход к изучению баженовской свиты на основе теплофизического профилирования керна //Недропользование XXI в. 2016. № 6. С. 52-61.

9. Попов Е.Ю., Чехони Е.М Сафонов С.С., Попов Ю. А., Ромушкевич Р.А., Герасимов И.В., Урсегов С.О., Гурбатова И.П. Результаты доизучения геологического строения пермо-карбоновой залежи Усинского месторождения путем непрерывного теплофизического профилирования керна. Geomodel 2014 - 16th EAGE science and applied research conference on oil and gas geological exploration and development // База данных публикаций EAGE EarthDoc, 2017. DOI: 10.3997/2214-4609.20142229.

10. Попов Е.Ю., Чехонин Е.М., Сафонов С.С., Урсегов С.О., Гурбатова И.П. Теплофизическое профилирование керна при доизучении геологического строения пермо-карбоновой залежи Усинского месторождения // Известия вузов. Геология и разведка. 2016. № 6. С. 39-50.

11. Попов Ю.А., Жуков В.В., Попов Е.Ю., Чехонин Е.М., Ромушкевич Р.А., Спасенных М.Ю., Богданович H.H. , Козлова Е.В., Габова А. В., Заграновская Д.Е., Карпов И.А., Беленькая И.Ю., Овчаренко Ю.В., Алексеев А.Д., Калмыков Г.А., Гутман И.С., Оксенойд Е.Е. Теплофизический каротаж на керне как новый метод исследований баженовской свиты при решении задач поиска, разведки и добычи углеводородов. Geomodel 2016 - 18th Science and Applied Research Conference on Oil and Gas Geological Exploration and Development // База данных публикаций EAGE EarthDoc, 2017. DOI: 10.3997/2214-4609.201602175.

12. Попов Ю.А., Ромушкевич Р.А., Попов Е.Ю. Теплофизические исследования пород разреза Тюменской сверхглубокой скважины // Тюменская сверхглубокая скважина /Под ред. В.Б. Мазура. Пермь: Изд-во. КамНИИКИГС и ГНПП «Недра», 1996. С. 57-72.

13. Попов Ю.А., Чехонин Е.М., Паршин А.В., Попов Е.Ю., Миклашевский Д.Е. Новая аппаратурно-методическая база тепловой петрофизики как средство повышения эффективности добычи тяжелых нефтей // Нефть, газ, новации. 2013. № 4. С. 52-58.

14. Asaad, Y. A study of the thermal conductivity of fluid bearing porous rocks. Phd Dissertation, Univ. of Calif. Berkeley, 1955.

15. Bayuk I., Ammerman M., Chesnokov E. Upscaling of elastic properties of anisotropic sedimentary rocks //Geophysical Journal International. 2008. N 172, P. 842-860 DOI: 10.1111/ j.1365-246X.2007.03645.x.

16. Brigaud F., Vasseur G. Mineralogy, porosity and fluid control on thermal conductivity of sedimentary rocks //Geophysical Journal. 1989. N 98. Р. 525-542.

17. Fuchs S., Schutz F., Förster H.-J., Förster A. Evaluation of common mixing models for calculating bulk thermal conductivity of sedimentary rocks: Correction charts and new conversion equations //Geothermics, 2013. N 47. Р. 40-52.

18. Hantschel Th., Kauerauf A. Fundamentals of Basin and Petroleum Systems Modeling. Berlin Heidelberg. Springer-Verlag, 2009. 476 p.

19. Lichteneker К. The thermal conductivity of granular materials. //Physikalische Zc. 1926. N 27. P. 115-118.

20. McKenna Th., Sharp J., Jr., Lynch F. Thermal conductivity of Wilcox and Frio sandstones in South Texas (Gulf of Mexico Basin) //AAPG Bulletin. 1996. N 80 (8). Р. 1203-1215.

21. Midttomme K., Roaldset E., Aagaard P. Thermal conductivity of selected clystones and mudstones from England // Clay Minerals. 1998. N 33. Р. 131-145.

22. Popov Y., Beardsmore G., Clauser C., Roy S. ISRM Suggested methods for determining thermal properties of rocks from laboratory tests at atmospheric pressure // Rock Mechanics and Rock Engineering, 2016. N 49(10). P. 4179-4207.

23. Popov Y., Parshin A., Al-Hinai S., Miklashevskiy D., Popov E., Dyshlyuk E., Chekhonin E., Safonov S., Khan R. Experimental investigations of reservoir thermal properties for heavy oil field in Oman with new methods and equipment. In: Proceedings // The World Heavy Oil Congress. New Orleans, USA, Luisiana, 2014. WHOC 14-258.

24. Popov Y., Pribnow D., Sass J., Williams C., Burkhardt H. Characterisation of rock thermal conductivity by high-resolution optical scanning //Geothermics, 1999, N 28, P. 253-276.

25. Popov Y., Tertychnyi V., Romushkevich R., Korobkov D., Pohl J. Interrelations between thermal conductivity and other physical properties of rocks: experimental data // Pure and Applied Geophysics, 2003. N 160. P. 1137-1161.

26. Woodside, W., and J. H. Messmer. Thermal conductivity of porous media. II Consolidated rocks // Journal of Applied Physics. 1961. N 32 (9). P. 1688-1699.