Данные бокового каротажа используются на практике также еще для определения мощностей и удельных сопротивлений поастов коллекторов в прискважинной части пласта.
Метод потенциала и собственной поляризации
Наблюдаемые в скважинах естественные потенциалы зависят от литологического состава пород, что дает возможность широко использовать диаграммы естественных потенциалов (диаграммы самопроизвольной поляризации (ПС)) для литологического расчленения разрезов, корреляции разрезов нефтегазовых скважин, а также для характеристики коллекторских свойств пород.
Измерение в скважинах потенциала ПС сводится к замеру разности потенциалов между измерительным электродом М, перемещаемым вдоль ствола скважины, и электродом N, находящимся на поверхности вблизи устья скважины. Помещается он в мерник с глинистым раствором. Разность потенциалов между электродами M и N определяется следующим выражением формула
Потенциал электрода M при измерениях практически остается постоянным, поэтому регистрируемая кривая будет идентична кривой изменения потенциала электрода M, середина которого является точкой записи потенциала ПС в скважине, однако величина потенциала электрода М оказывается неопределенной из-за неопределенности потенциала электрода сравнения N. Поэтому диаграмма ПС не имеет нулевой линии. За условную нулевую линию принимают показания в мощных однородных пластах глин (реже песчаников).
В скважинах, бурящихся на нефть и газ, естественные потенциалы возникают в основном благодаря явлениям диффузии, частично процессами фильтрации и очень редко окислительно-восстановительными процессами.
Если соприкасаются друг с другом два свободных раствора различной концентрации растворенных в них солей, то под действием разности осмотических давлений растворов ионы переходят из более концентрированного раствора в менее концентрированный. Вследствие различной подвижности ионов разного знака, в менее концентрированном растворе появляется избыток ионов с большей подвижностью, а в более концентрированном растворе – избыток ионов с меньшей подвижностью. В результате этого на контакте растворов возникает скачок потенциалов, ведущих к образованию диффузионного потенциала, величина которого определяется следующим уравнением формула
Для контакта наиболее часто встречающихся растворов солей NaCl и температуре 20 градусов Цельсия величина потенциала равна 11,7 мВ. При этом менее концентрированный раствор заряжается отрицательно. Для растворов соли KCl Eд стремится к нулю, т.к. подвижности ионов K+ и Cl- приблизительно одинаковые, а для NaCl – разные, в результате чего возникает скачок потенциалов. На контакте свободного раствора, например, фильтрата бурового раствора с УС роф с пористой средой, насыщенной раствором другой концентрации (например, пластовой водой с УС ров) возникает диффузионно-адсорбционный потенциал Eда, который как и при контакте свободных растворов приблизительно пропорционален логарифму отношения УС растворов. формула
Величина диффузионно-адсорбционного потенциала Еда значительно отличается от диффузионного потенциала Ед свободного контакта растворов с теми же концентрациями и химическим составом растворенных солей.
В пористых средах диффузия ионов зависит от адсорбционной способности поверхности твердой фазы. Адсорбционную способность пород количественно оценивают приведенной емкостью поглощения, выражаемой числом миллиграмм эквивалентов катионов электролита, поглощенных твердой частью единицы объема породы из единицы объема ее порового пространства, поэтому величина поглощения q измеряется в мг*экв/см3.
Из анализа теоретических кривых зависимости следует, что при данном значении отношения роф к ров различие между Еда и Ед тем больше, чем больше величина q, т.е. чем выше адсорбционная способность породы.
Адсорбционная способность породы определяется дисперсностью, т.е. ее удельной поверхностью и минералогическим составом. Наибольшей адсорбционной способностью обладают высокодисперсные глины, поэтому параметр q пород изменяется в зависимости от их относительной глинистости, характеризующей степень заполнения пор малоактивного скелета пород глинистым материалом. Для неглинистых пород величина q приблизительно равна 0. Коэффициент диффузионно-адсорбционного потенциала Кда неглинистых пород мало отличается от диффузионного потенциала Кд свободного контакта растворов. Следовательно, неглинистые породы не оказывают существенного влияния на диффузию ионов.
По мере увеличения глинистости пород растет и величина q и в этом случае Кда значительно больше Кд свободного контакта растворов и Еда также значительно больше Ед. Для растворов соли NaCl менее концентрированный раствор на контакте с глинистой породой заряжается положительно.
Наибольшие различия в величинах Кда и Кд наблюдается в случаях контакта свободного раствора с чистой глиной. Глины по своей адсорбционной способности приближаются к идеально адсорбирующей среде, для которой диффузионно-адсорбционный потенциал описывается следующим уравнением при температуре 20 градусов Цельсия формула
Знак потенциала характеризуется заряд менее концентрированного раствора, т.е. раствора в скважине.
Изменение потенциала ПС в скважине наблюдается на границах растворов с разными адсорбционными способностями (с разной глинистостью) наблюдается, когда сопротивление фильтрата бурового раствора роф отличается от сопротивления раствора воды ров, а также на границах контакта самой скважины и пород.
При фильтрации жидкости через капилляры горной породы возникают потенциалы фильтрации или потенциалы течения. Их ЭДС обозначают Еф, что обусловлено наличием на границах двойного слоя и свободного раствора. В общем случае для горных пород величина фильтрационного потенциала определяется следующим уравнением.
формула
Из этого выражения следует, что при уменьшении p и увеличении минерализации воды, величина Eф уменьшается.
Рассмотрим пласт, адсорбционная способность qп которого меньше параметра qвм вмещающих его пород (например, пласт песчаника, залегающий среди глин). Допустим, что пластовая вода и буровой раствор являются растворами соли NaCl, причем минерализация пластовой воды, одинаковая для пласта и вмещающих пород, больше минерализации бурового раствора. В соответствии с вышеизложенным на контакте вмещающих пород и пласта с буровым раствором возникают диффузионно-адсорбционные потенциалы Еда,п и Еда,вм.
Рисунок – Схема образования естественных потенциалов в скважине
Рисунок – Эквивалентная электрическая схема (для случая, когда минерализация пластовой воды больше минерализации бурового раствора)
1 – токи потенциалов ПС, 2 – график статических потенциалов ПС, 3 – график фактических потенциалов ПС по скважине.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.