- •Федеральное агенство по образованию
- •«Самарский государственный технический университет»
- •Работа по промысловой геофизике (собственное изложение темы курса)
- •1 Удельное электрическое сопротивление горных пород
- •2 Метод потенциалов самопроизвольной поляризации
- •3 Электрохимические поля диффузионного происхождения в скважине
- •4 Задачи решаемые по данным метода сп
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агенство по образованию
государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Самарский государственный технический университет»
Нефтетехнологический факультет
Кафедра «Геология и геофизика»
Работа по промысловой геофизике (собственное изложение темы курса)
«Электрические методы исследования скважин. Метод потенциалов самопроизвольной поляризации»
Выполнила: студентка IV – НТ – 7
Ткаченко И.Н.
Преподаватель: Курдина Т.С.
Самара
2013г.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………………3
1 УДЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД………………..4
2 МЕТОД ПОТЕНЦИАЛОВ САМОПРОИЗВОЛЬНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ………………...10
3 ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПОЛЯ ДИФФУЗИОННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ В СКВАЖИНЕ…………………………………………………………………………………….12
4 ЗАДАЧИ РЕШАЕМЫЕ ПО ДАННЫМ МЕТОДА СП…………………………………….16
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………………………...17
ВВЕДЕНИЕ
Геофизические методы, используемые для изучения геологических разрезов скважин, в зависимости от физических свойств пород, на которых они основываются, делятся на электрические, радиоактивные, термические, акустические, геохимические, механические, магнитные и др.
Сущность любого геофизического метода состоит в измерении вдоль ствола скважины некоторой величины, характеризующейся одним или совокупностью физических свойств горных пород, пересеченных скважиной. Физические свойства пород связаны с их геологической характеристикой, и это позволяет по результатам геофизических исследований судить о пройденных скважиной породах. Геофизические исследования в скважинах выполняют с помощью специальных установок, называемых промыслово – геофизическими (каротажными) станциями.
Рассмотрим подробнее электрические методы исследования скважин.
Электрические методы исследования скважин основаны на регистрации следующих параметров – удельного электрического сопротивления (УЭС), проводимости пород, разности фаз переменного электромагнитного поля, наведенного в двух смежных измерительных катушках, разности потенциалов самопроизвольной или вызванной поляризации горных пород.
В зависимости от регистрируемого информационного параметра электрические методы подразделяются на метод кажущегося сопротивления, метод сопротивления экранированного заземления (боковой каротаж), индукционный метод, метод микрозондов, метод потенциалов самопроизвольной поляризации и метод потенциалов вызванной поляризации.
1 Удельное электрическое сопротивление горных пород
Свойство горных пород проводить электрический ток характеризуется их удельной электропроводностью или обратной ей величиной – удельным электрическим сопротивлением:
(1)
где R – полное электрическое сопротивление образца породы (в Ом), S и L, соответственно, площадь поперечного сечения (в м) и длина (в м) образца.
Размерность величины ρ - Ом•м, т.е. удельное электрическое сопротивление (или просто сопротивление) породы измеряется в омметрах.
Удельное электрическое сопротивление горной породы определяется величиной сопротивления ее твердой фазы, объемом порового пространства, текстурными особенностями породы, сопротивлением насыщающих поровое пространство флюидов, минерализацией пластовой воды и температурой.
Удельное сопротивление твердой фазы породы зависит от ее минералогического состава. Основные минералы, входящие в состав осадочных горных пород на нефтяных и газовых месторождениях, а также на месторождениях твердых полезных ископаемых, имеют очень большие значения сопротивления и фактически являются диэлектриками. Исключение составляют минералы угольных и рудных месторождений (табл. 1).
Большое влияние на величину удельного сопротивления осадочных пород оказывает наличие в них пластовой воды, содержащей растворенные соли. Концентрация солей в пластовой воде в свою очередь зависит от состава растворенных солей и температуры пласта. При равных содержаниях растворенных солей значения удельного сопротивления водных растворов в пластовых условиях могут иметь близкие значения. Наиболее высокую концентрацию в пластовых водах имеют ионы натрия, калия, хлора, кальция, магния. В меньших количествах в пластовой воде содержатся ионы йода, брома и некоторых других солей. Содержание солей в воде изменяется от 0,12 до 300 г/л, причем на 70 – 95% это NaCl. Поэтому при определении удельного электрического сопротивления пластовых вод по известной минерализации влиянием различия в ионном составе растворенных в воде солей пренебрегают, полагая, что в воде растворена только соль NaCl. Если содержание других солей в растворе превышает 10%, то определение удельного сопротивления необходимо проводить с учетом его солевого состава.
Таблица 1.
Удельное электрическое сопротивление горных пород, породообразующих и рудных минералов
С ростом температуры растворимость солей в воде закономерно увеличивается, а электрическое сопротивление уменьшается в соответствии с выражением
(2)
где ρ 20 и ρ t - удельное сопротивление раствора соответственно при t=200 C и текущем значении температуры; at и bt – температурные коэффициенты, равные для раствора NaCl, соответственно, 216•10-4 и 8•10-6.
На рис. 1 приведено семейство зависимостей удельного сопротивления ρв водных растворов NaCl от концентрации солей и температуры. В зависимости от искомого параметра приведенная на рис. 1 палетка может использоваться либо для определения величины удельного электрического сопротивления пластовой воды, либо для определения объемного содержания растворенной в ней соли NaCl.
Рис. 1. Зависимость удельного сопротивления ρв раствора NaCl от температуры и концентрации СNfCl.
Поскольку одним из лучших проводником электрического тока в осадочных горных породах является вода, а породообразующие минералы не проводят электрический ток и фактически являются диэлектриками, удельное сопротивление горной породы зависит не только от минерализации пластовой воды и температуры, но и от содержания воды в породе. В случае насыщения пустотного пространства породы только водой значение удельного сопротивления будет зависеть только от значения коэффициента пористости. Чем больше значение коэффициента пористости породы, тем больше в ней содержится воды и тем меньше значение удельного сопротивления, и наоборот – высокие значения удельного сопротивления соответствуют более низким значениям коэффициента пористости.
На величину удельного сопротивления глинистых песчаников влияют не только минерализация пластовой воды и термобарические условия, но и поверхностная проводимость тонкодисперсной глинистой фракции породы, обладающей повышенной адсорбционной способностью. Влияние этого фактора особенно сильно проявляется при насыщении породы слабоминерализованной или пресной водой. В этом случае значение параметра пористости изменяется в зависимости от минерализации пластовой воды.
Для оценки влияния поверхностной проводимости на величину удельного сопротивления породы используют коэффициент поверхностной проводимости П:
(3)
где Рп – параметр пористости породы, насыщенной низкоминерализованной водой; Рп нас – параметр пористости породы, содержащей высокоминерализованную воду (насыщенный раствор). Коэффициент поверхностной проводимости П зависит отудельного сопротивления поровых вод и глинистости породы (рис. 2).
Рис. 2. Зависимость коэффициента поверхностной проводимости П от удельного сопротивления ρв поровых вод и глинистости пород Сгл.
Удельное сопротивление водонасыщенной породы можно представить следующим образом:
(4)
Удельное сопротивление нефтенасыщенных и газонасыщенных пород выше по сравнению с сопротивлением пород, поровое пространство которых полностью заполнено пластовой водой. Проводником электрического тока в таких случаях является минерализованная пластовая вода. Количество воды и характер ее распределения в поровом пространстве определяют удельное сопротивление породы.
При изучении влияния нефтегазонасыщения удобно вместо удельного сопротивления породы рассматривать отношение удельного сопротивления ρн нефтенасыщенного или газонасыщенного ρг пласта к удельному сопротивлению ρвп того же пласта, поры которого полностью заполнены пластовой водой. Указанное отношение называется параметром насыщения порового пространства или коэффициентом увеличения сопротивления и обозначается следующим образом:
(4а)
Для нефте- и газонасыщенного пласта это отношение показывает, во сколько раз насыщение породы нефтью и газом увеличивает её удельное сопротивление по сравнению с сопротивлением полностью водонасыщенного пласта. Экспериментальными исследования установлена зависимость между коэффициентом водонасыщенности kв породы и параметрами Рн и Рг насыщения породы углеводородами:
(5)
где kн =1-kв или kг=1-kн, соответственно, коэффициенты нефтенасыщенности и газонасыщенности; аn и n – коэффициенты, постоянные для данного типа отложений.
На рис.3 представлены зависимости Рн=f(kв) для гидрофильных и гидрофобных песчано-глинистых и карбонатных пород. В гидрофобных нефтенасыщенных коллекторах значение коэффициента n может быть равным 10. В чистых неглинистых коллекторах этот коэффициент равен 2, а в случае коллекторов с большим содержанием глинистого материала его значение уменьшается до 1,5-1,6.
Рис. 3. Зависимость параметра насыщения Рн от коэффициента нефтенасыщенности kн и водонасыщенности kг пород:
а – для песчано-глинистых и карбонатных пород: 1 – песчано-глинистых гидрофильных, 2 – слабогидрофобных, 3 – гидрофобных, 4 – карбонатных; б – для песчаных коллекторов с различной глинистостью: I – нефть (газ), II – нефть (газ), III – вода.
Анализ кривых на рис. 3 показывает, что удельное сопротивление нефтенасыщенных пород существенно отличается от сопротивления тех же пород, насыщенных водой в области высоких значений коэффициента нефте(газо)насыщенности – kн(г) ≥40%.