На границах скважины с породами и между пластами с различной литологией образуются двойные электрические слои, вызывающие возникновение естественного электрического поля. Двойные электрические слои могут формироваться в результате диффузии и адсорбции, фильтрации и окислительно-восстановительных процессов. Однако главная роль принадлежит процессам диффузии.

Если допустить, что электрическое поле в скважине имеет только диффузионно-адсорбционное происхождение, то для случая, когда минерализация воды песчаного пласта Св больше минерализации ПЖ (Свс), справедливо схематическое распределение электрического поля (зарядов) в скважине, представленное на рис. 9.

Электродвижущие силы на границе песчаного и глинистого пластов возникают даже при одинаковой минерализации содержащихся в них вод вследствие различия адсорбционных свойств контактирующих сред.

Картинка

На рис. 9 схематически показано направление токовых линий, возникающих под влиянием диффузионно-адсорбционных потенциалов. Эти линии замыкаются на пересечении стенок скважины и границы пласта, где плотность тока наибольшая. Известно, что уменьшение потенциала происходит в направлении движения тока и в местах максимальной его плотности наблюдается наибольшее изменение потенциала. Согласно (1.10) и (1.6), в данном случае Едадаlg(ρсв), a Еддlg(ρсв). Следовательно, суммарные потенциалы в скважине

Картинка

где КПСд—Кда — коэффициент статической аномалии ПС или общий коэффициент диффузионно-адсорбционной ЭДС ПС. Знак минус перед величиной диффузионно-адсорбционного потенциала связан с тем, что в контуре токовой линии ПС этот потенциал включен в обратном направлении по отношению к диффузионному потенциалу непосредственного контакта.

В пластах, пересеченных скважиной, в контакт с пластовой водой вступает не ПЖ, а ее фильтрат. Определение сопротивления фильтрата ПЖ ρф по ρс дано в § 3 (см. рис. 20). Если допустить, что в контуре ток отсутствует, то вдоль каждой из сред должно наблюдаться постоянство потенциала. Величина ЕПС, отражающая амплитуду изменения потенциала естественного поля, в этом случае является статической амплитудой диффузионно-адсорбционного потенциала для чистого песчаного пласта (см. рис. 9, кривая 3).

Изменение потенциала естественного поля по стволу скважины на границах пластов происходит не скачками, а плавно. Разность потенциалов определяется произведением силы тока на сопротивление участка цепи, поэтому потенциалы, полученные против песчаного пласта и на границе его с глиной, будут

различны (см. рис. 9, кривая 4). Согласно формуле (1.18), аномалия естественных потенциалов ПС против песчаного пласта имеет отрицательный знак, если ПЖ менее минерализована, чем пластовая вода (прямое ПС), и положительный знак, если ПЖ более минерализована, чем пластовая вода (обратное ПС).

Согласно эквивалентной схеме электрического поля ПС в скважине (см. рис. 9), пласт песчаника, залегающий среди глин и пересеченный скважиной, рассматривается как электрохимическая ячейка. Линейные сопротивления Rвм, Rп и Rc соответственно эквивалентны сопротивлениям вмещающих пород (глин), пласта (песчаника) и столба ПЖ в скважине.

Электродвижущая сила естественного потенциала в скважине

Картинка

На участке скважины с сопротивлением Rc разность потенциалов ΔUПC = IRc соответствует полному изменению потенциала в скважине и является фактической амплитудой аномалии ΔUПC пласте:

Картинка

Как видно из формул (1.19) и (1.20), фактическая амплитуда ΔUПC отличается от статической на величину I(Rc+Rвм).

Для пластов большой мощности наибольшее сопротивление току оказывает промывочная жидкость в скважине, где происходит почти полное падение потенциала, и значением I(Rc+Rвм) можно пренебречь. В этом случае ΔUПC≈EПC.

Если мощность пласта мала, то его сопротивление становится соизмеримым с сопротивлением столба жидкости в скважине и амплитуде отклонения кривых ΔUПC=IRc существенно отличается от статической амплитуды EПC. Это различие сказывается в наибольшей мере, когда пласт имеет малую мощность, а сопротивление пласта и вмещающей среды превышает сопротивление промывочной жидкости, заполняющей скважину.

Для учета отклонения ΔUПC от ЕПC в различных случаях выполнены теоретические и экспериментальные исследования. Уравнение (1.18) получено для чистого неглинистого пласта, залегающего в глинистой среде. Это уравнение с некоторым приближением, допустимым для практических целей, принято распространять и на пласты, содержащие глинистый материал. При этом величина Епс зависит не только от отношения ρфв, но и от коэффициента диффузионно-адсорбционного потенциала во вмещающей среде (глине) Kда и глинистом пласте Kда'. Величина Kда' пласта вследствие его глинистости будет приближаться к Kда' вмещающих глин, и их разность, соответствующая коэффициенту KПC статической аномалии ПС, окажется заниженной по сравнению с KПC против чистого песчаного пласта.

Наибольшая величина фактической амплитуды ΔUПC наблюдается против мощного чистого (неглинистого) пласта. При наличии в пласте глинистого материала /Спси фактическая амплитуда ΔUПC уменьшаются по сравнению с их значениями для чистого пласта. Если Kда = Kда', то аномалии естественного потенциала ΔUПC нe возникают даже при разнице в литологии, минерализации пластовых вод и фильтрата промывочной жидкости.

На основании (1.12), (1.18) можно записать:

Картинка

где Kда, Kда' и Ада, Ада' — соответственно коэффициенты диффузионно-адсорбционного потенциала и активности вмещающей среды и пласта.

Для контакта чистого песчаника с электролитом (промывочной жидкостью) Ада'=О и Kда' = Kд = — 11,6 мВ.

Коэффициенты диффузионно-адсорбционного потенциала и активности пород определяются в основном литологическим составом пород и зависят от температуры среды. Это необходимо учитывать при использовании кривой ПС для практических целей. Согласно (1.9), наибольшее значение коэффициента диффузионно-адсорбционного потенциала Kда = 58 при Т=18°С соответствует чистым глинам (число переноса анионов хлора равно нулю).

Наиболее часто встречающиеся значения коэффициентов диффузионно-адсорбционного потенциала Kда' некоторых горных пород при Т= 18 °С следующие:

Картинка

В соответствии с (1.18) наибольшее значение КПС для чистого неглинистого пласта при Т=18°С будет КПС18=—11,6—58= —69,6.

При температурах Т=18°С для тех же условий считают

КПСТ≈ — 69,6 (Т+273)/291.                       (1.22)

Соответственно для пласта, представленного неглинистой породой, согласно (1.18) и (1.22)

ЕПСТ ≈ — 69,6[(Т + 273)/291]lg(ρфв).               (1.23)

На основании лабораторных измерений и анализа кривых ПС установлено, что фактические величины КПС для неглинистых песчаных пластов несколько меньше расчетной.

Комментариев к статье нет..
[ Добавить ] комментарий
Поля с пометкой * обязательны для заполнения

*Ваше имя
  Ваш сайт  
  Ваш город
*Ваше сообщение

Код подтверждения
*Код с картинки   @
код на картинке содержит только цифры (0..9) и буквы англ. алфавита (A..Z)