- •Электрические свойства
- •Основы теории электропроводности вещества
- •Электропроводность минералов, жидких и газовых сред. Минералы
- •Жидкая фаза
- •Газовая фаза
- •Удельное электрическое сопротивление горных пород
- •Удельное сопротивление осадочных пород, Эл. Параметр пористости и пр.
- •Частичное водонасыщение
- •Методы измерения
Удельное сопротивление осадочных пород, Эл. Параметр пористости и пр.
Чистые (неглинистые) породы. Рассмотрим удельное сопротивление ρВ.П породы, полностью насыщенной водой, с простейшей геометрией пор, представленных пучком параллельных цилиндрических капилляров постоянного сечения. В направлении, совпадающем с направлением осей капилляров, удельное сопротивление составит:
где ρВ - удельное сопротивление воды, насыщающей породу; кП - коэффициент пористости в долях единицы.
Если направление, в котором измеряют удельное сопротивление, и направление капилляров не совпадают,
где Тэл— отношение длины капилляра к кратчайшему расстоянию между соответствующими гранями куба породы.
Аналогично выражение для удельного сопротивления ρВ.П породы с извилистыми капиллярами, длина которых в Тэл раз больше длины капилляров с прямой осью. Величину Тэл называют электрической извилистостью капилляров в отличие от извилистости гидродинамической, рассматриваемой при течении жидкости и газа. Всегда Тэл ≥ 1. Для породы с простейшей геометрией пор Тэл = 1; с усложнением геометрии пор Тэл растет, при этом ρВ.П при неизменной пористости возрастает пропорционально Т2эл.
где Рп — электрический параметр пористости, или просто параметр пористости, предложенный В. Н. Дахновым, который зависит от коэффициента пористости и геометрии пор.
Для пород с размером пор больше 0,1 мкм, когда можно пренебречь влиянием ДЭС на поверхности твердой фазы на электропроводность поровых каналов, параметр пористости Рп является константой данной породы:
РП = ρВ.П/ ρВ
которая не зависит от минерализации Св и удельного сопротивления ρВ воды, насыщающей породу.
Для параметра РП пористых сред с различной геометрией: порового пространства получены теоретические выражения .
Однако геометрия порового пространства реальных осадочных пород настолько сложна и разнообразна, что целесообразность применения теоретических выражений для описания характера связи между РП и kП весьма ограничена. Для практических целей удобнее выражать связь между РП и kП эмпирическими формулами
г де а и m — константы, которые определяют экспериментально для коллекции образцов, представляющей изучаемый геологический объект.
Величину m называют показателем цементации породы. При a = 1 и m = 1 приходим к формуле «идеальных» капилляров. С усложнением геометрии пор m становится больше 1; отличие m от 1 тем больше, чем сложнее геометрия пор.
Эти зависимости изображают прямыми в двойном логарифмическом масштабе. Наклон прямых растет с усложнением геометрии пор, т. е. с ростом m и Т. Зависимости Pп = f(kп), образуют пучок прямых, проходящих через точку с координатами РП = 1, kП=l.
На практике чаще используют зависимость PП = f(kП) при а = 1. При отсутствии влияния глинистости наиболее характерными являются следующие значения m:
для хорошо отсортированных песков и слабосцементированных песчаников m = 1.3 ÷ 1.4;
для терригенных и карбонатных пород с межзерновой пористостью хорошо сцементированных m = 1.8 ÷ 2;
для пород с каверново-межзерновой пористостью m>2, причем величина m тем больше, чем выше каверновая составляющая величины kП и чем больше размеры каверн; для плотных сцементированных пород, содержащих трещины, величина m существенно ниже значения m = 1.8 ÷ 2, характерного для таких пород при отсутствии трещин, в пределе m→1.
Удельное сопротивление воды, насыщающей породу, находят, используя эмпирические зависимости полученные ранее, для известных минерализации, химического состава растворенных солей и температуры раствора.
Минерализация пластовых вод в разрезах нефтяных и газовых месторождений изменяется от 5 до 400 г/л.
Влияние глинистости сильно усложняет картину, сейчас на ней останавливаться не будем.