Удельное сопротивление глинистых пород

Для глинистой водонасыщенной породы пропорциональности между ее удельным сопротивлением ρ_вп.гл и удельным сопротивлением насыщающей воды ρ_в нарушается. Это связано с тем, что электропроводность такой породы определяется не только проводимостью воды, но и поверхностной проводимостью глинистых частиц (гидратационной пленки), покрывающей их поверхность. Поверхностная проводимость проявляется тем значительнее, чем выше глинистость породы и меньше минерализация насыщающей воды. Относительное сопротивление глинистой породы, соответствующее насыщению высокоминерализованной водой, при которой поверхностная проводимость минимальна, называют предельным P_п. Учет влияния поверхностной проводимости глин на относительное сопротивление осуществляется при помощи коэффициента поверхностной проводимости

где P_к – кажущееся относительное сопротивление пород, насыщенных не менее минерализованной водой.

Электропроводность глинистой породы с рассеянным глинистым материалом

Для изучения удельного сопротивления горных пород в скважи­ну на специальном кабеле спускают измерительную установку (зонд), состоящую, как правило, из трех электродов (заземлителей): А, М и N. Четвертый электрод В помещают на поверхно­сти земли (рис. 7). Электроды А к В предназначаются для про пускания электрического тока (питающие, или токовые электроды), электроды М и N — для измерения разности потенциалов между двумя точками среды в момент протекания электрическо­го тока (измерительные электроды).

Принципиальные схемы измерения кажущегося

сопротив­ления горных пород в скважине.

а — с зондом прямого питания; б — с зондом взаимного питания; Б - источник постоянного тока; Р - реостат; П - прибор для измерения разности потен­циалов; mА — миллиамперметр

При перемещении зонда вдоль ствола скважины в зависимости от удельного сопротивле­ния окружающих пород изме­няется разность потенциалов между измерительными электро­дами М и N. Если затем значе­ние разности потенциалов под­ставить в формулу

полученную для удельного сопротивления однородной среды, то вычисленная величина будет называться ка­жущимся удельным элек­трическим сопротивле­нием (или сокращенно ка­жущимся сопротивле­нием).

В однородной среде ка­жущееся сопротивление равно удельному сопротивлению среды. В скважине среда неоднородна и кажущееся сопротивление зави­сит от многих факторов, харак­теризующих эту электрическую неоднородность, а также от ти­па и коэффициента зонда К. Кажущееся сопротивление связано с измеренной разностью потенциалов соотношением аналогично

,

где ρ_к - кажущееся сопротивление, Ом·м; К - коэффициент зонда, м;

ΔU - разность потенциалов между электродами М и N, мВ; I - сила питающего тока, мА.

На практике для измерения кажущегося сопротивления при­меняют зонды, различающиеся по числу питающих и токовых электродов и по их взаимному расположению.

Значение кажущегося сопротивления, измеренное в скважине, зависит от удельного сопротивления изучаемого пласта. Кроме того, кажущееся сопротивление зависит от удельных сопротив­лений вмещающих пласт пород, бурового раствора и зоны его проникновения, от мощности пласта, диаметра скважины, глу­бины проникновения раствора, а также от типа и размера применяемого зонда. В одном и том же пласте конфигурация кривых кажущегося сопротивления, а следовательно, и правила определения границ этого пласта, существенно зависят от типа и размера применяемого зонда и соотношения мощности пласта и размера зонда.При каротаже применяют зонды двух типов: градиент – зонды и потенциал – зонды.

Величина _к, измеряемая при каротаже сопротивления, зависит не только от свойств горных пород, слагающих разрез скважины, а также от типа и размера применяемых зондов. Чтобы иметь сопоставимые данные, независимые от геометрии зондов, во всех скважинах одного и того же района проводят измерения одним или двумя одинаковыми стандартными зондами КС.

Стандартный зонд выбирают таким образом, чтобы кривые КС были наиболее наглядными и легко читаемыми, позволят отмечать возможно большее количество пластов, достаточно точно отбивать их границы и получать правильное представление об удельном сопротивлении пластов _п.

Т.к. разрез скважины обычно включает пласты разной мощности, часть из которых имеет зону проникновения (ЗП), перечисленные требования являются противоречивыми: для выделения и отбивки границ пластов необходимо применять зонды малой длины, в то время как оценку п лучше всего проводить по данным измерений зондами средней или большой длины. Поэтому в ряде районов в качестве стандартных выбирают два зонда, из которых один (обычно короткий потенциал-зонд), используют для выделения пластов и отбивки их границ, а другой (обычно градиент-зонд достаточно большой длины) – для оценки _п. В районах, разрез которых представлен в основном песчано-глинистыми отложениями, стандартным чаще всего является подошвенный градиент зонд длиной около 2,5 м. В районах, разрез которых сложен карбонатными породами, в качестве стандартного обычно используют потенциал – зонд длиной около 0,5 м. Кривые стандартного каротажа регистрируют в масштабе глубин 1:500 по всему стволу скважины. Диаграмма стандартного каротажа нефтяных и газовых скважин кроме кривых КС включает также кривые ПС и кривую радиоактивного каротажа.

Диаграммы стандартного ЭК применяют для решения важнейших задач нефтепромысловой геологии: корреляция разрезов, определения геологического состава пород, выделение в разрезе коллекторов. Кроме того, с помощью стандартного каротажа решают ряд задач, имеющих важное значение при бурении и эксплуатации нефтяных скважин: определение водонефтяного контакта (ВНК) в частично обводненных пластов, оценку минерализации ПВ, определение глубины нахождения металлических труб в скважине.

6. Главным источником поступления в окружающую среду естественных радионуклидов, к настоящему времени широко распространенных во всех оболочках Земли, являются горные породы, происхождение которых неразрывно связано с включением в их состав всех радиоактивных элементов, возникших в период формирования и развития планеты.

Благодаря непрерывным деструктивным процессам метеорологического, гидрологического, геохимического и вулканического характера, радионуклиды подверглись широкому рассеиванию.

Какой бы объем земного вещества мы ни взяли, в нем всегда можно найти несколько десятков химических элементов. Многие элементы можно обнаружить в виде следов - в ничтожно малом количестве. Например, в воздухе имеется самый редкий газ - ксенон, составляющий всего четыре стотысячных процента (по массе). Однако при этом в каждом кубическом сантиметре воздуха содержится около миллиарда атомов ксенона. В воде мирового океана в растворенном виде насчитывают до 50 различных элементов. Атомы каждого из них могут быть найдены в капле воды.

Несмотря на ничтожно малое содержание отдельных элементов в морской воде, они могут оказывать значительное воздействие, вступая в биогеохимические процессы, происходящие здесь непрерывно. Например, содержащийся в морской воде марганец в количестве одной десятимиллионной процента в результате биогеохимических процессов способствовал многомиллионному отложению, как, например, в Чиатуре (Грузия). Такое же явление (рассеяние) мы наблюдаем в горных породах. Даже самый чистый минерал горный хрусталь содержит в 1 г миллионы атомов других элементов.

Важное значение имеет то, что для ряда элементов нахождение в природе в рассеянном виде является характерным состоянием. К числу таких элементов относятся все естественные радионуклиды.

В настоящее время имеется относительное равновесие между поступлением радионуклидов в сферу круговорота и их количеством, которое выбывает из этого динамического процесса за счет образования осадочных пород и радиоактивного распада. В этих процессах главную роль играет вода как универсальный растворитель. Соприкасаясь с материалом пород при фильтрации через трещины и поры, вода растворяет и выносит из недр земной коры на ее поверхность целый ряд как стабильных, так и радиоактивных элементов. Кроме того, вода уносит с собой частицы пород и откладывает их в виде осадков на значительном удалении от места первичной эрозии. Масса переносимой взвеси, в том числе и радионуклидов, например, только водой рек довольно значительна.