пластовых вод
.pdf
СПБГУАП группа 4736
Работа 9. Удельное электрическое сопротивление пластовых вод
Цель работы: Приобрести знания и навыки в расчетах удельных электрических сопротивлений растворов по их минерализации и использовании резистивиметрии для оценки динамики пластовых вод и промывочных жидкостей.
Исходные материалы: Химический состав пластовых вод месторождений УВ Нижневартовского НГР.
Теория
1. Удельное электрическое сопротивление растворов солей
Пластовые поровые воды представляют собой растворы солей (электролиты) и относятся к классу ионных проводников. Их удельное электрическое сопротивление (УЭС) зависит от химического состава растворенных солей, концентрации и температуры. С увеличением
СПБГУАП группа 4736
общей концентрации, равно как и при увеличении температуры УЭС растворов понижается. Зависимость удельного сопротивления ρв электролитов от химического состава растворенных солей и концентрации ионов выражается формулой
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
В |
(Сai |
vi |
fai Cki |
ui |
fki ) |
|||
|
|
|||||||
|
|
|
(1)
где Сai , Сi – концентрации (в молях) i-того аниона и i-того катиона в растворе; vi, ui - электролитические подвижности анионов и катионов при бесконечном разбавлении (в Ом*см2/моль); fai, fki – коэффициенты электропроводности анионов и катионов.
В пластовых водах обычно преобладает содержание хлористого натрия, содержание которого достигает 70-95% []. Если содержание других солее не превышает 10%, то для практических целей УЭС пластовой воды оценивается по общей концентрации, приравненной к концентрации NaCl. В ином случае определение удельного сопротивления воды необходимо проводить с учетом солевого става.
Для практических расчетов используются зависимости (рис. 1), позволяющие по результатам химических анализов пластовых вод находить суммарную концентрацию раствора, эквивалентную концентрации NaCl. Рассчитав эквивалентное содержание NaCl с помощью множителей «А» (рис. 1) по зависимости ρв-С(NaCl) при заданной температуре определяется искомая величина ρв.
СПБГУАП группа 4736
А 2
1 
S04
0
-1 |
|
|
|
|
|
|
0,01 0,05 0,1 0,2 0,5 |
1 |
2 |
5 |
10 |
20 |
50 С, г/л |
Рис. 1. Номограмма для пересчета концентрации раствора С
вэквивалентную по NaCl с помощью множителя «А».
Сувеличением температуры удельное сопротивление водных растворов закономерно уменьшается:
|
|
(Т ) |
|
В |
(Т |
0 |
) |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
В |
1 |
(Т Т |
|
|
) |
(Т Т |
|
) |
2 |
|||
|
|
0 |
0 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
(2)
где α и β – температурные коэффициенты, равные для растворов NaCl соответственно 216*10-4 и 6*10-6 ; Т0 и Т – температуры стандартная (равная 20 или 25 оС); ρВ (Т0) и ρВ (Т) – удельные сопротивления раствора при температурах Т0 и Т.
Кроме расчета УЭС воды по формулам, можно определять УЭС растворов по номограмме рисунка 2. На графике наглядно показано, что понижает УЭС как повышение минерализации, так и повышение температуры.
СПБГУАП группа 4736
1 |
10 |
Рис. 2. Зависимость удельного |
электрического |
|||
сопротивления |
растворов |
хлорида |
натрия |
от |
минерализации |
|
|
|
|
2. Определение скорости фильтрации пластовых вод по данным резистивиметрии.
Резистивиметрия как метод геофизических исследований скважин заключается в измерении удельного электрического сопротивления промывочной жидкости (бурового раствора) или другой жидкости, заполняющей скважину. Основным фактором, определяющим УЭС водного раствора в скважине, является содержание в нем растворимых солей.
СПБГУАП группа 4736
Знание об УЭС водного раствора в скважине необходимы для интерпретации результатов методов сопротивления, для оценки фильтрации пластовой воды в скважину.
Резистивиметрию можно использовать для оценки фильтрационных свойств пластов.
Определение скорости фильтрации через проницаемый горизонт по результатом резистивиметрии осуществляется в следующем порядке. В предварительно засоленной скважине выполняют измерения УЭС жидкости во времени, изучая скорость опреснения электролита, которая связана с фильтрационными свойствами водоносного горизонта.
До засоления в скважине производят стандартный комплекс ГИС. По кривой удельного электрического сопротивления жидкости, заполняющей скважину (ρ0), оценивают ее минерализацию.
Сразу после засоления через равные промежутки времени, зависящие от скорости фильтрации (опреснения раствора), регистрируют несколько кривых УЭС. Работы, как правило, продолжают до полного опреснения раствора.
Кривые резистивиметрии наносят на единый разрез (рис. 3), по которому определяют наличие зон активного водообмена, выделяют места притока в скважину пластовых вод. На кривых это проявляется в последовательном увеличении электрического сопротивления раствора против интервалов фильтрации. Против водоупорных интервалов пород концентрация раствора и его сопротивление остаются практически неизменным.
Скорость фильтрации в интервале времени t1 – t2 вычисляют по формуле
V |
1.81 d |
|
lg |
C C |
0 |
|||
|
|
|
|
1 |
|
|||
M (t |
t |
) |
C |
|
C |
|
||
|
|
2 |
0 |
|||||
|
1 |
2 |
|
|
|
|
||
…………..(3)
где d – диаметр скважины по данным кавернометрии;
С0 – минерализация скважинного раствора до засоления (в эквиваленте NaCl), г/л;
С1 и С2 – концентрации электролита в моменты времени t1 и t2, г/л; М – коэффициент проницаемости стенок скважины, изменяющийся от 0,5 до 4,0; для хорошо промытых необсаженных
скважин М=2.
Обработку результатов резистивиметрии производят в следующем порядке:
-в разрезе скважины выделяют зону активного водообмена по расхождению кривых УЭС, измеренных в разное время;
-в пределах этой зоны выделяют относительно однородные
участки, в которых определяют средние значения УЭС воды до
СПБГУАП группа 4736
засоления и в различные времена регистрации кривых резистивиметрии, а также диаметр скважины по данным кавернометрии и температуру воды;
0 |
9 |
18 |
27 |
36 Омм |
0 140 
4
150
160
170 М
1 |
2 |
3
Рис. 3. Кривые резистивиметрии по скважине 1 Широтного месторождения
-по диаграмме рис. 2 оценивают начальную концентрацию солей
вскважине (С0) и концентрации солевого раствора в соответствующие моментв времени;
-определение скорости фильтрации (формула 3) проводят по всем временным интервалам, в которых проводилась регистрация кривых резистивиметрии. Полученные значения скоростей усредняют для всего
времени исследования.
СПБГУАП группа 4736
3. Пример расчета удельного электрического сопротивления растворов
Согласно химическому анализу пластовая вода при температуре 30 оС содержит Са – 0,05 г/л, SO4 – 0,1 г/л и NaCl – 1,5 г/л. Суммарная концентрация солей равна 1,65. Множителем для Са является 1,27; для SO4 – 0,55. По полученным данным находим приближенное эквивалентное содержание NaCl: 0,05*1,27+0,1*0,55+1,5=1.62г/л.
Согласно номограмме рис. 2, удельное электрическое сопротивление пластовой воды составляет 2,7 Омм.
Задание
1.Определите удельное электрическое сопротивление пластовой воды пластов Ач и Ю на одном из месторождений Нижневартовского района. Используйте данные рис. 1 и 4, химический состав пластовых вод (файлы «Ачимовское», «М-Юганское», «Н-Покурское»), рекомендации п.3. Для ионов, для которых нет данных на рис. 1, примите значение «А», равным единице. Пластовая температура 90 0С.
По данным химического состава пластовых вод определите, справедливо ли заключение, принятое при оценке величины диффузионно-адсорбционной поляризации, что диффузия осуществляется преимущественно за счет ионов Na и Cl?
2.По результатам резистивиметрии скважины (рис. 3) определите скорость фильтрации воды из пласта на глубинах 150 и 160 метров (два варианта). Для расчета используйте формулу 3.
Для расчетов использовать следующие данные: Коэффициент М=2, диаметр скважины 112мм, температура воды -20оС.
Засоление воды в скважине произведено в 7,5 часов. Регистрация кривой 1 произведена в 8 часов, кривой 2 – в 9 часов, кривой 3 – в 10 часов и кривой 4 – в 11 часов.
Контрольные вопросы
1.Какие факторы влияют на удельное электрическое сопротивление пластовых вод?
2.Как влияет увеличение температуры воды на ее УЭС?
3.Поясните принцип определения скорости фильтрации подземных вод по данным резистивиметрии.
4.Как выразить минерализацию пластовой воды в эквивалентных концентрациях хлорида натрия?
5.Как по виду кривых резистивиметрии можно качественно оценить скорость фильтрации (больше, меньше)?
СПБГУАП группа 4736
4