
- •Введение
- •Тема 1. Неоднородность геологических тел
- •Тема 2. Пористость, глинистость, карбонатность
- •2.2. Глинистость порового пространства
- •2.3. Эффективная и динамическая пористость
- •2.4. Карбонатность пород
- •Тема 3. Влагоемкость. Двойной электрический слой
- •3.1. Влагоемкость. Виды воды в горных породах
- •Влагоемкость
- •Виды влагоемкости
- •Подвешенная влагоемкость. Подвешенная влагоемкость - свойство пород удерживать различный объем связанной или капиллярно-подвешенной. Воды на определенный объем сухой породы.
- •Виды воды в горных породах
- •3.2. Двойной электрический слой
- •3.3. Структурные особенности жидкой воды
- •Тема 4. Нефте и газонасыщенность пород
- •Тема 5. Проницаемость
- •5.1. Абсолютная проницаемость
- •Влияние структурных характеристик породы на коэффициент абсолютной проницаемости
- •Зависимость коэффициента абсолютной проницаемости от петрофизических характеристик
- •Проницаемость трещиноватых пород
- •Классификация пород по коэффициенту проницаемости
- •Эффективная и относительная проницаемости
- •Тема 6. Плотность
- •6.1. Плотность газов, жидкостей и минералов
- •Плотность пород
- •6.2. Плотность осадочных пород
- •7. Электромагнитные свойства горных пород
- •Поляризация горных пород Вызванная поляризация
- •Суммарная поляризация и диэлектрическая проницаемость
- •Естественная поляризация
- •7.2. Особые электрические явления в породах и минералах
- •Диэлектрические потери
- •7.3. Электропроводность
- •Зависимость электропроводности пород от внутренних факторов
- •7.4. Магнитные свойства
- •8. Теплофизические свойства горных пород
- •8.1. Законы распространения тепла в горных породах
- •8.2. Тепловой поток
- •Плотность конвективного теплового потока пропорциональна скорости фильтрации жидкости - w, теплоемкости – с, плотности -s, температуре – т.
- •9. Радиоактивность
- •9.1. Строение атома
- •Характеристика элементарных частиц
- •9.2. Радиоактивность
- •9.3. Энергия частиц
- •Энергетическая характеристика излученных частиц
- •9.4. Взаимодействие излучений с веществом
- •9.5. Распределение радиоактивных элементов в земной коре
- •Влияние глинистости на экранирующие свойства
- •10.3. Влияние термодинамических условий
- •10.4. Влияние внешнего давления
- •11. Подземное движение жидкостей и газов
- •11.1. Основной закон фильтрации
- •11.2. Движение жидкости в неоднородных и трещиноватых пластах
- •11.3. Вытеснение нефти водой из пористой среды
- •Нефтенасыщенной пористой среды
- •11.4. Вытеснение нефти из трещиновато-пористого пласта
- •11.5. Фильтрация газированной жидкости
- •11.6. Влияние силы тяжести на подземное движение нефти и газа
- •11.7. Конвективная диффузия. Сорбция
- •11.8. Фильтрация неньютоновских жидкостей
- •Расположения скважин
- •Тема 12. Деформация горных пород
- •12.1. Напряженное состояние горных пород
- •12.2. Взаимодействие горных пород и насыщающих их жидкостей
- •Ствола обсаженной скважины:
- •Литература
- •Содержание
- •Тема 12.Деформация горных пород……………………………………………….…….81
Суммарная поляризация и диэлектрическая проницаемость
Суммарная поляризация складывается из различны видов поляризации, возможных у данного минерала или породы при определенных частоте электрического поля. Наибольших значений она достигает у электронно-ионно-проводящих и структурно-неоднородных пород в постоянном, напряженном и длительно действующем электрическом поле, при низких температурах и давлениях.
Все виды поляризации, успевшие развиться за время обработки пород током, способствуют возникновению в них внутреннего поля, которое направлено обратно к полю приложенному. Вследствие этого напряженность приложенного к породе электрического поля ослабляется по сравнению с напряженностью среднего поля в вакууме. Ослабление характеризует безразмерная величина є, названная диэлектрической проницаемостью. Она показывает, во сколько раз напряженность электрического поля в диэлектрике (породе) ослабляется по сравнению с его напряженностью в вакууме.
Вызванные потенциалы. По выключении постоянного электрического поля начинается обратный процесс – разрядка породы. Первыми практически мгновенно спадают быстрые виды поляризации (электронная, атомная, ионная, упругая, дипольная), затем исчезают более медленные виды поляризации: ориентационная тепловая, ионная тепловая, объемная (миграционная). Наконец начинают спадать наиболее медленные виды поляризации: концентрационно-диффузионная, электролитическая, электроосмотическая и фильтрационная поляризации, связанные с процессами фильтрации под действием градиента потенциала или давления.
Процесс разрядки пород протекает по экспоненциальному закону. Всегда за первые несколько секунд эффект вызванной поляризации значительно снизиться, а оставшаяся доля потенциала достигает нулевых значений через большой промежуток времени.
Вызванная электрохимическая активность. Вызванная электрохимическая активность – это свойство пород поляризоваться и иметь разную остаточную электрохимическую поляризацию на определенный момент времени по выключении поля. Так как все виды поляризации, за исключением концентрационно-диффузионной и электролитической, исчезают очень быстро, то остаточные потенциалы ВП, обусловлены, по существу, только ими. Структурная неоднородность пород и присутствие в них рудных включений определяет большое различие их вызванной электрохимической активности. Это дает возможность по вызванной электрохимической активности определять петрофизические свойства горных пород.
Естественная поляризация
Фильтрационная поляризация. При фильтрации электролита, находящегося в порах, через образец породы возникают потоки ионов в направлении градиента давления. Так как противоионы движутся интенсивнее, чем коионы, то на концах капилляров породы создаются разность свободных зарядов, разность потенциалов и протекает поверхностный ток. В результате возникает разность потенциалов по длине образца и встречный ток по всему его объему, возрастающий до стационарного значения, и разность потенциалов фильтрации (течения) становится постоянной.
Диффузионно - адсорбционная поляризация. На контакте влажной породы с электролитом или при соприкосновении неодинаковых влажных пород возникают электрические потенциалы, называемые диффузионно-адсорбционными.
Диффузионные потенциалы. Такие потенциалы наблюдаются при непосредственном контакте электролитов, неодинаковых по концентрации или химическому составу. Они обусловливаются разной подвижностью ионов, диффундирующих из более в менее концентрированный раствор.
Диффузионно-адсорбционные потенциалы. Значения электрохимических диффузионно-адсорбционных потенциалов на контакте разных влажных пород или породы и электролита определяют адсорбционные и диффузионные процессы. Адсорбция способствует образованию в порах влажных пород у фазовых границ раздела двойного электрического слоя. Так как подвижность противоионов и особенно коинов ДЭС меньше, чем ионов свободного порового электролита, то средние или эффективные подвижности анионов и катионов порового электролита меньше их подвижности в свободном растворе.
Электрохимическая диффузионно-адсорбционная активность. Способность пород поляризоваться на контакте с электролитом или другой влажной породой и создавать в этих условиях разные диффузионно-адсорбционные потенциалы называется электрохимической диффузионно-адсорбционной активностью.
Окислительно-восстановительные процессы характерны для сульфидов, окислов и высококарбонизированных каменных углей, рудных тел и других пород способных к окислительным и восстанавительным реакциям. Наиболее активными в этом отношении минералами являются пирит, пирротин, халькопирит, графит. Активны также магнетит, гематит и другие окислы, имеющие металлическую проводимость.