1. Фільтраційна поляризація, потенціали і електрохімічна активність.

Під час буріння свердловини та одразу після його завершення у проникні пористі породи відбувається фільтрація рідини із свердловини в пласти за рахунок перепаду тиску , оскільки зазвичай тиск стовпа бурового розчину в свердловині ( ) перевищує пластовий тиск ( ), що обумовлений тиском залягаючих вище гірських порід.

Рухаючись капілярами гірської породи, фільтрат бурового розчину спонукає до руху не тільки вільний електроліт, але і зміщує більш рухому частину зовнішньої обкладинки подвійного електричного шару, що сформувався на стінках капілярів (рис. 9). В результаті такого зміщення позитивних зарядів відносно негативних (деформації подвійного шару) в гірській породі виникає фільтраційна е.р.с.:

, (1)

де – фільтраційна електрохімічна активність, яка залежить від структури порового простору і властивостей рідини, що фільтрується; – питомий електричний опір фільтрату бурового розчину; – перепад між гідростатичним та гірським тиском.

З формули (1) видно, що фільтраційна е.р.с. є тим значнішою, чим більшим є питомий опір фільтрату бурового розчину та перепад між гідростатичним та гірським тиском. У більшості випадків є таким, що величини є малими, тому роль фільтраційних потенціалів при утворенні природного електричного поля (е.р.с. СП) в свердловині є мізерною у порівнянні із дифузійно-адсорбційними потенціалами для нафтогазових свердловин та окисно-відновними потенціалами для вугільних і рудних свердловин.

Помітний вплив потенціали фільтрації можуть спричиняти при порівняно прісних (слабко мінералізованих) бурових розчинах, коли Ом·м. При фільтрації рідини із свердловини в пласт утворюється від’ємна різниця потенціалів фільтрації, яка, складаючись із від’ємною різницею потенціалів дифузійно-адсорбційного походження (при ), збільшує амплітуду кривої СП навпроти проникних пластів.

Виникнення природного електричного поля в свердловині обумовлюється фізико-хімічними процесами, що відбуваються на границях між гірськими породами та буровим розчином і на границях між пластами.

Основними процесами при цьому є:

1. дифузія солей із пластових вод в буровий розчин і навпаки, адсорбція іонів розчинених солей твердою фазою породи, що породжує дифузійно-адсорбційну електрорушійну силу (е.р.с.) – ;

2. фільтрація вод із бурового розчину в гірські породи і пластових вод – в свердловину, що породжує фільтраційну е.р.с. – ;

3. окисно-відновні реакції, що відбуваються в гірських породах і на контакті порід з буровим розчином і металами, та обумовлює виникнення окисно-відновну е.р.с. – .

Здатність гірських порід поляризуватися під впливом зазначених та інших природних фізико-хімічних процесів називається природною електрохімічною активністю ( ). В результаті цих процесів виникають дифузійно-адсорбційні ( ), фільтраційні ( ) і окисно-відновні ( ) потенціали, інтенсивність і знак яких залежить головним чином від електрохімічної активності гірських порід (відповідно, від , та ), відношення мінералізацій фільтрату бурового розчину ( ) та пластової води ( ), різниці між гідростатичним тиском стовпу бурового розчину та тиском у пласті (гірським тиском).

Електрохімічна активність гірських порід визначається їх мінералогічним складом, структурою порового простору, питомою поверхнею (дисперсністю), вологістю, фізико-хімічними властивостями пластових вод та ін.