Обработка и исследования полноразмерного керна

Обработка полноразмерного керна выполняется для его подготовки к общим и специальным исследованиям и включает извлечение керна из керновых ящиков, его очистку от остатков бурового раствора, продольную распиловку и отбор образцов и проб различных размеров, геометрии и назначения. Параллельно с обработкой обычно проводятся также исследования полноразмерного керна (часто называемые профильными), позволяющими получить исходную информацию для оценки литологического состава полноразмерного керна, наличия и характера его насыщения углеводородами, выполнить экспрессную оценку проницаемости и акустических свойств, наличия и распределения внутренних неоднородностей, а также механических свойств.

Как правило, керн поступает в лабораторию в деревянных ящиках (таре бурового предприятия), которые после разгрузки и предварительной сортировки вскрываются и фотографируются для фиксации состояния керна. Затем керн извлекается из изолирующих туб (или ящиков) и направляется на очистку (отмывку) от остатков бурового раствора. Очищенный керн подвергается ревизионно-восстановительным работам, заключающимся в восстановлении его истинной стратиграфической последовательности. На уложенную в правильном порядке и с сохранением пространственной ориентировки керновую колонну наносятся разноцветные продольные линии, не позволяющие нарушить порядок укладки керна при выполнении дальнейших процедур. Керн перекладывается в тару долгосрочного хранения – картонные или пластиковые короба, вмещающие от 1,5 до 2,0 погонных метров (в зависимости от диаметра) керна.

Затем восстановленный керн направляется для проведения спектрального гамма-каротажа, основным назначением которого является сравнение получаемой кривой гамма-активности со скважинным гамма-каротажом для увязки керна по глубине. Результатом такой увязки является таблица корректировки керна по глубине, уточняющая интервалы глубин отбора керна. Для отбираемых позже образцов и проб керна учитываются именно эти скорректированные глубины.

Томография полноразмерного керна применяется для изучения трещиноватых, кавернозных и трещиновато-кавернозных коллекторов, применение методов классической лабораторной петрофизики к которым не всегда позволяет получить корректные оценки. Использование томографии полноразмерного керна позволяет количественно оценивать вторичную пустотность (в т.ч. кавернозность и трещиноватость), степень связности каверн и трещиноватость, а в ряде случаев – оценивать характер насыщенности кавернозного и порового пространства. Если керн ориентирован в пространстве, интерпретация результатов томографии позволяет «привязать» выявленные неоднородности (системы кавернозности, трещины) к географическим полюсам. Использование томографии для рыхлого и слабосцементированного керна обычно ограничивается оценкой степени разрушения керна при его поднятии на поверхность и транспортировке.

Ходы илоедов в терригенном коллекторе выделены красным (Лопушняк, 2003)

Классическая  высокоразрешающая цветная фотография полноразмерного керна, выполняемая на плоской поверхности продольного спила полноразмерного керна, уступает место более совершенной технологии кругового сканирования керна, позволяющей получать полноценное изображение-развертку керновой колонны в дневном и в ультрафиолетовом освещении. Кроме более высокой информативности получаемых изображений, такая технология позволяет сопоставлять неоднородности керна (каверны, трещины, поверхности напластования) с результатами скважинных имиджеров (FMI, UBI и др.), что открывает возможность пространственной ориентировки керна в пространстве. Кроме того, прямое сопоставление трещин и каверн, зафиксированных микроимиджерами в стенках скважин, с выделяемыми на керне с попутным анализом скважинной профилеметрии позволяет выявлять системы фильтрующих трещин и каверн, что дает возможность планировать бурение и заканчивание скважин с максимальными дебитами.

Система кругового сканирования керна ПИК-КСК Геологика

Сопоставление результатов скважинного микроимиджера FMI (слева) и кругового сканирования полноразмерного керна позволяют ориентировать керн в пространстве (как по глубине, так и по ориентировке по сторонам света).

Продольная распиловка полноразмерного керна выполняется обычно на две части – основную, имеющую толщину 2/3 диаметра керна, и «горбушку» (1/3 диаметра керна). «Горбушка» остается в качестве своеобразного «неприкосновенного запаса» керна, а из основной части керна отбираются образцы и пробы горной породы, необходимые для выполнения всех видов исследований.

Оценка профильной проницаемости полноразмерного керна выполняется с помощью многофункционального сканера полноразмерного керна ПИК-ПСК Геологика с заданным шагом (обычно – от 1 до 10 см), впрыскивающим воздух или азот в плоскую или круглую (неспиленную) поверхность керна. Напрямую при дальнейших работах полученные абсолютные значения проницаемости используются редко, так как сильно зависят от текущей насыщенности керна. Тем не менее, получаемый лог проницаемости позволяет в экспрессном режиме не только определить интервалы коллектора, но и выявить внутри них участки с аномальными значениями проницаемости. Аномально высокопроницаемые пропластки (какими бы маломощными они не были) часто определяют характер притока добываемых флюидов в скважину  должны быть в обязательном порядке охарактеризованы образцами. В интервалах же со стабильными значениями проницаемости шаг отбора образцов может быть увеличен без потери качества оценки коллектора.

Профильное измерение механических свойств (скретч-тест) позволяет получить непрерывный профиль механических свойств керна и является относительно новым видом анализа. Между тем, в рамках сланцевой тематики (tight gas, shale oil) скретч-тест давно применяется для непосредственной непрерывной оценки прочности керна на сжатие (аналог одноосного сжатия, UCS) и ряда других показателей (угла внутреннего трения и трещиностойкости), необходимых для выделения различных механических типов горных пород по разрезу.

Профильный скретчер полноразмерного керна ПИК-ST

Выбор точек выбуривания образцов осуществляется с учетом результатов выполненных ранее работ – фотографий керна в ультрафиолетовом освещении, результатов профильной проницаемости и скретч-теста полноразмерного керна. Для терригенных коллекторов обычно отбирается 3-4 образца стандартного (диаметр 30 мм, высота 30-45 мм) размера параллельно слоистости с каждого погонного метра песчанистой (коллекторской) части разреза и дополнительно одного образца – перпендикулярно слоистости. Из неколлекторской части обычно выбуривается по одному образцу на один погонный метр керна параллельно слоистости. Эти общие правила часто изменяются в соответствии со специальными требованиями или особенностями резервуара. Выбуривание образцов — в зависимости от литологических особенностей изучаемых горных пород — выполняется на воде, дизельном топливе (масле) или с применением жидкого азота. Для характеристики относительно однородных по свойствам горных пород (песчаники и алевролиты) отбираются образцы диаметром 30 мм и высотой до 60 мм; для исследований трещиновато-кавернозных (обычно карбонатных, терригенно-карбонатных и выветрелых горных пород) используются образцы увеличенного размера (диаметром 60-80 мм) или даже фрагменты полноразмерного керна различной высоты.