5 Электропроводность пород коллекторов

Поскольку удельное сопротивление большинства породообразующих минералов осадочных пород на 5‒10 порядков выше удельного сопротивления пластовой воды _в, то удельное сопротивление породы зависит в основном от _в, насыщающей породу, объемной влажности _в и геометрии пространства, занимаемого в породе водой.

5.1 Электропроводность газовой, жидкой и твердой фаз

Газовая фаза представлена воздухом или углеводородными газами и представляет собой изолятор электрического тока.

Средние значения удельного электросопротивления атмосферы у поверхности Земли 10¹⁴ Омм, тот же порядок этой величины имеют и смеси газообразных углеводородов.

Жидкая фаза представляет собой чаще всего минерализованную воду и нефть.

Удельное сопротивление нефти очень велико (достигает 10¹⁴ Омм). А для поровых вод его значения очень сильно изменяются в зависимости от минерализации, температуры и в меньшей степени от состава вод.

Зависимость _в от минерализации представлено на рис. 5.1

Рисунок 5.1 – Зависимость удельного электрического сопротивления различных растворов от степени их минерализации

Состав вод несущественно влияет на _в, особенно в том случае, если они не содержат ионов ОН^- и Н⁺ с аномально высокой подвижностью.

Электропроводность подземных вод зависит от их состава и особенно от концентрации растворенных в них солей. Значение _в водного раствора электролита рассчитывается по формуле:

,

(5.1)

где С_а и С_k – число грамм-эквивалентов анионов и катионов;

U_а и U_k – подвижность анионов и катионов;

f_а и f_k – коэффициенты электропроводности для анионов и катионов.

Так как различие сопротивления, связанное с неодинаковой подвижностью их ионов, невелико, можно рассчитать _в по общей минерализации растворов и подвижности ионов преобладающего электролита (это обычно NaCl).

Минерализация природных вод изменяется от 0,1 до 500 г/л, а их температура – от 10 до 200 С, в соответствии с этим _в варьирует от 10^-2 до 10³ Омм. Минимальные _в около сотых долей ом-метра относятся к высокоминерализованным водам нефтегазоносных отложений и некоторым водам рудным месторождений. Удельное сопротивление поровых вод нефтегазоносных и других глубокозалегающих отложений нередко уменьшается с возрастом, так как в этом направлении обычно увеличивается их минерализация и изменяется химический состав. Максимальное сопротивление от 8 до 10³ Омм характерно для близкоповерхностных грунтовых, исключительно чистых речных и дождевых вод. Удельное сопротивление морской воды около 0,2 Омм.

Твердая фаза обычно полиминеральна и чаще всего в целом представлена смесями природных диэлектриков (кварца, полевых шпатов, кальцита, доломита, оливина, пироксенов и др.)

Ее удельное сопротивление очень велико (может превышать 10¹¹ Омм).

В глинистых порода наряду с высокоомными минералами в значительных количествах присутствуют минералы из группы цеолитов и глин, которые имеют относительно высокую проводимость. Присутствие последних нарушает однозначность соответствия между сопротивлением породы и ее влагонасыщенностью.