Удельное сопротивление песчано-глинистых пород

Глинистые песчаники по характеру распределения в них глинистого материала могут быть подразделены на три основные группы: 1) слоистые (тонкое переслаивание глинистых прослоев и чистых песчаных пород) (рис. 21, в); 2) структурные или полимиктовые (глина находится в виде гранул или зерен в матрице песчаной породы) (рис. 21, г); 3) дисперсные или рассеянные (глина рассеяна в песчанике, частично заполняет межгранулярные поры) (рис. 21, д).

Обычно в породе преобладает глинистость одного вида, что позволяет с помощью упрощенных моделей получать удовлетворительные данные об удельном сопротивлении, пористости и нефтегазонасыщенности такой породы. В ряде случаев глинистость имеет сложное распределение в породе, что затрудняет интерпретацию, или охватывает весь объем пор — неколлектор (рис. 21, е).

При отсутствии в породе растворимой компоненты (карбонатного и лимонитного цемента) содержание глинистого материала принято выражать следующими параметрами:

1) С_гл — массовая глинистость, выражающая в процентах или долях единицы отношение массы глинистой фракции (частиц размером меньше 0,01 мм) М_гл к полной массе жесткого скелета породы М:

2) k_гл — объемная глинистость, характеризующая отношение объема глинистого материала (объема глинистых частиц с прочно связанной с ними водой) к объему всей породы:

где V_гл, V_ck, V_пор — объемы соответственно глинистой фракции, скелета и пор;

3) η_гл — относительная глинистость, выражающая степень заполнения глинистым материалом пор неактивного скелета:

Если считать, что минералогические плотности вещества скелетной и глинистой фракций равны, то справедливы выражения

где k_{п. ск} — пористость скелета породы; k_п — открытая пористость.

Если порода не содержит глинистого материала (см. рис. 21, а), то k_п=k_{п. ск}.

Для пород, содержащих глинистый материал, пропорциональность между удельным сопротивлением полностью водонасыщенной породы ρ_вп.гл и удельным сопротивлением воды ρ_в, заполняющей ее поры, нарушается. Это связано с тем, что электропроводность глинистого коллектора в отличие от электропроводности чистого коллектора определяется не только проводимостью воды, но и поверхностной проводимостью глинистых частиц, точнее, гидратационной пленки, покрывающей их поверхность. Поверхностная проводимость проявляется тем значительнее, чем выше глинистость породы и меньше минерализация насыщающей воды. Вследствие этого относительное сопротивление глинистых пород в отличие от неглинистых зависит не только от их пористости и структуры пор, но и от их глинистости и минерализации насыщающих вод. Относительное сопротивление глинистой породы, поры которой полностью насыщены высокоминерализованной водой, при которой поверхностная проводимость минимальна, называют предельным Р_п. Учет влияния поверхностной проводимости глин на относительное сопротивление осуществляется с помощью коэффициента поверхностной проводимости

где Р_к — кажущееся относительное сопротивление пород, насыщенных слабоминерализованной водой.

Зависимость параметра П от глинистости пород и минерализации насыщающих вод изображена на рис. 22.

На основании экспериментальных работ установлено, что электропроводность глинистой породы с рассеянным глинистым материалом

где А — отрезок, отсекаемый продолжением прямой на оси ординат и характеризующий долю проводимости глин; В — угловой коэффициент; величина В/ρ_в определяет долю проводимости водонасыщенных пор (рис. 23).

Как видно, зависимость 1/ρ_вп = f(1/ρ_в) для чистой породы прямолинейна во всем интервале рассматриваемой функции, а для глинистой с рассеянным глинистым материалом — начиная лишь с некоторого значения проводимости воды.

Согласно формулам (1.29) и (1.39),

Для высокоминерализованных растворов, когда ρ_в→0, Р_к→Р_п

В породе с рассеянным глинистым материалом условия распространения тока примерно такие же, как в водонасыщенной породе с k_п = k_гл и ρ_в = ρ_гл. Исходя из этого, согласно формуле (1.30) получим, что электропроводность такой породы равна k^m_гл/aρ_гл, где а и m — коэффициенты, зависящие от свойств породы. В этом случае

Как видно, относительное сопротивление глинистого коллектора зависит от объемного содержания и удельного сопротивления пластовой воды, объемной глинистости и характера распределения в породе глинистого материала.