Удельное сопротивление трещиноватых и кавернозных пород
К трещиноватым и кавернозным породам относятся большинство химических и биохимических пород (известняки, доломиты, ангидриты, гипсы и т. п.), метаморфизованные породы и др. Для них характерны: жесткий минеральный скелет, сложная форма пор и небольшая общая пористость. Поровое пространство представлено межзерновыми пустотами, кавернами и трещинами (см. рис. 21, ж и з). Большое влияние на удельное сопротивление трещинно-кавернозных пород оказывает наличие в них трещин. Трещина, заполненная электролитом, для тока, текущего по направлению ее простирания, представляет значительно меньшее сопротивление, чем сопротивление межзернового порового пространства породы такого же объема. Наличие изолированных и полуизолированных пустот в породе (каверн) не оказывает заметного влияния на удельное сопротивление пород.
В природе встречаются породы с различными системами трещин: вертикальными, горизонтальными, взаимно перпендикулярными и наиболее часто хаотического распределения. Если характер системы трещин установить не удается, то условно считают, что трещины имеют хаотическое распределение, и проводимость такой породы без существенной погрешности записывается в виде
где ρтр, ρм, ρж — соответственно удельные сопротивления трещиноватой породы, нетрещиноватой (межзерновой, или блоковой) ее части и жидкости, заполняющей трещины.
Величина множителя А в зависимости от геометрии систем трещин изменяется от 1 до 2, оставаясь равной 1,5 для изотропной породы, хаотической трещиноватости. Соответственно
Поскольку удельное сопротивление водонасыщенной матрицы согласно (1.30) ρм = аρв/kmп. м, то выражение (1.47) можно представить как
При насыщении трещин высокоминерализованной водой с малым сопротивлением трещиноватость приводит к значительному снижению удельного сопротивления пород ртр. Снижение удельного сопротивления трещиноватых пород тем больше, чем выше трещиноватость и ниже пористость нетрещиноватой части пород. С ростом сопротивления жидкости, насыщающей трещины, и уменьшением удельного сопротивления нетрещиноватой части породы ρм влияние трещиноватости на величину удельного сопротивления породы уменьшается и становится сравнимым с влиянием межзерновой (гранулярной) пористости.
Такое свойство трещиноватых пород используется в ряде случаев для выделения трещинной зоны по снижению сопротивления на диаграмме электрического каротажа.
Удельное сопротивление нефтегазоносных пород
Удельное сопротивление нефтегазоносной породы зависит от содержания в ее порах нефти или газа и воды (от коэффициента нефтегазонасыщенности kнг или коэффициента водонасыщенности kв), минерализации пластовых вод, пористости породы, структуры порового пространства, литологии и т. п. Нефть и газ, замещая в поровом пространстве воду, повышают удельное сопротивление породы.
Удельное сопротивление чистых нефтегазоносных пород пропорционально удельному сопротивлению пластовой воды, насыщающей породу, поэтому удельное сопротивление нефтегазоносного пласта не отражает степени его нефтегазонасыщения. Породы, обладающие различной нефтегазонасыщен
ностью, могут отмечаться одинаковыми сопротивлениями, а обладающие одинаковой нефтегазонасыщенностью — разными сопротивлениями.
Для полного или частичного исключения факторов (минерализации пластовых вод, пористости и структуры порового пространства), влияющих на величину удельного сопротивления нефтегазоносных пород, вместо удельного сопротивления рассматривают отношение сопротивления нефтегазоносного пласта ρнг (поры которого заполнены нефтью или газом и остаточной водой) к сопротивлению этого же пласта при 100%-ном заполнении его пор водой такой же минерализации и температуры ρвп
Эту величину называют коэффициентом увеличения сопротивления, показывающим, во сколько раз увеличивается удельное сопротивление водонасыщенного коллектора при частичном насыщении объема пор нефтью или газом.
Между коэффициентами Рн и kв существует обратная степенная зависимость:
где kв равен отношению объема пор, заполненных водой, к общему объему порового пространства породы; n — показатель степени водонасыщенности, зависящий от литолого-петрографических свойств пород, свойств нефти и воды, он может изменяться в пределах 1,73—4,33 (в большинстве случаев принимается равным 2).
Коэффициент нефтегазонасыщенности kнг равен отношению объема пор, заполненных нефтью и газом, к общему объему порового пространства породы. Если считать, что весь объем пор равен единице, то сумма коэффициентов нефтегазонасыщенности и водонасыщенности kнг+kв=1. Следовательно,
Таким образом, по Рн можно определить коэффициент нефтегазонасыщенности чистого коллектора. Коэффициент увеличения сопротивления этого коллектора зависит от степени его нефтегазонасыщенности и характера распределения в нем воды, нефти и газа, следовательно, от структуры порового пространства, литолого-петрографических свойств пород и физико-химических свойств пластовой жидкости. Если частицы воды, находящиеся в пласте, представляют собой связанную систему, коэффициент увеличения сопротивления будет минимальным, при разобщении частиц воды в порах чистой породы он возрастает.
Зависимости коэффициента увеличения сопротивления от водонасыщенности на рис. 24 построены по результатам лабораторных исследований образцов пород, искусственно насыщенных водой и нефтью.
Они характеризуют достаточно тесную связь между параметрами Рн и kнг, kв для разных месторождений независимо от типа пород. Это позволяет считать, что в рассмотренных коллекторах зерна имеют гидрофильную поверхность, вода образует в поровом пространстве непрерывную сеть проводящих каналов, обеспечивающую их хорошую электропроводность.
Удельное сопротивление нефтегазоносных пород сильно зависит от их глинистости. Электропроводность нефтегазоносных глинистых коллекторов можно найти из формул (1.42) и (1.44), которые для тонкослоистых глинистых коллекторов и при рассеянном глинистом материале приобретают вид соответственно
где kв — коэффициент водонасыщенности чистой компоненты. Согласно формулам (1.42), (1.44), (1.52), (1.53), коэффициенты увеличения сопротивления для тонкослоистых глинистых коллекторов и при рассеянном глинистом материале будут
Как видно, при одной и той же нефтегазонасыщенности чистой компоненты коэффициент увеличения сопротивления может изменяться в широких пределах в зависимости от глинистости, удельного сопротивления глинистой компоненты и характера распределения глинистого материала в коллекторе. Это очень осложняет оценку нефтегазонасыщенности глинистых коллекторов по коэффициенту увеличения сопротивления Рн.