6.2 Диффузионно-абсорбционные потенциалы

По-другому выглядят процессы диффузии на контакте двух электролитов различной концентрации, один из которых запол­няет поровое пространство породы, например, тонкодисперсной глины. Вследствие разности потенциалов твердой и жидкой фаз породы на поверхности частиц адсорбируются ионы одного знака, обычно анионы. Силами электростатического взаимодей­ствия избыточные катионы располагаются в примыкающем к поверхности частиц слое, плотность которого постепенно убы­вает по мере удаления от границы твердой фазы. Образуется двойной электрический слой определенной толщины (10^-2 мкм и менее). Подвижность ионов в пределах двойного электрического слоя отличается от подвижностей ионов свободного электролита. Адсорбированные анионы практически неподвижны, и под действием перепада концентрации способны перемещаться только ионы внешней (диффузной) обкладки двойного слоя, заполняющие тонкие капилляры (поры породы). Это приводит к перезарядке соприкасающихся растворов. Менее концентрированный раствор заряжается положительным зарядом по отношению к глинам, насыщенным более концентри­рованным раствором.

Процесс диффузии заряженных частиц в электролите горных пород сопровождается явлениями избирательной адсорбции ионов твердым скелетом породы. В результате создается диффузионно-адсорбционный потенциал U_дa. Величина приращения электрического напряжения диффузионно-адсорбционной природы на границе двух одинаковых растворов разной концентрации, разделенных проницаемой для электролитов горной породой (мембраной), приближенно описывается тем же уравнением, что и для U_д:

,

(3)

где K_дa – коэффициент диффузионно-адсорбционной ЭДС, который зависит не только от химического состава электролитов, их концентраций, температуры, но и в значительной мере от минералогического состава, размеров и конфигурации пор породы, слагающей перегородку между электролитами;

А_да – диффузионно-адсорбционная активность породы, которая для различных пород изменяется в пределах от -25 до 70 мВ.

6.3 Фильтрационные потенциалы

Возникновение фильтрационных потенциалов типично для пород, в которых происходит фильтрация жидкости из скважины в пласты. Эта картина наблюдается в процессе бурений, так как давление столба глинистого раствора всегда несколько больше пластового давления.

Как указывалось выше, анионы более активно адсорбируются минеральными частицами породы, вследствие чего под действием перепада давления по капилляру перемещаются преимущественно положительно заряженные катионы, накапливая избыточный положительный заряд со стороны, противоположной избыточному давлению в скважине. Для одиночного капилляра фильтрационный потенциал

,

(6.4)

где  и  – диэлектрическая проницаемость и удельное электрическое сопротивление жидкости;

v – скорость движения жидкости;

r – радиус капилляра;

U – скачок потенциала на границе электролит – твердый скелет.

В случае наличия глинистой корки (пласт–коллектор) основной перепад давления р ввиду того, что ее проницаемость меньше проницаемости коллектора, приходится на глинистую корку и величина Е_ф определяется в основном фильтрационной активностью корки.