3.2. Электрохимическая активность пород
В геофизической практике под электрохимической активностью пород понимается свойство пород создавать в окружающем пространстве электрические поля при пересечении их скважиной, заполненной глинистым раствором или водой. Эти поля, как показали исследования Б.П. Дахнова и В.П. Кобрановой, порождаются преимущественно: а) диффузией солей из пластовых вод в буровой раствор и из раствора в воду пласта и адсорбцией их ионов частицами породы; б) фильтрацией пластовых вод и бурового раствора и окислительно-восстановительными процессами. При этом на диффузионно-адсорбционную природу приходится 92—93% всей величины самопроизвольной поляризации, а на долю потенциалов фильтрации и окислительно-восстановительных — всего лишь 7 %.
Диффузионно-адсорбционные потенциалы возникают при различии в концентрации и химическом составе солей, растворенных, в пластовых водах и в жидкости, заполняющей скважину. Вследствие разности концентрации ионы диффундируют из раствора с большей концентрацией в раствор с меньшей концентрацией.
Окислительно-восстановительный потенциал наблюдается в сульфидных породах, в углях и в породах, содержащих окислы металлов.
Фильтрационный потенциал возникает в результате фильтрации жидкости из пласта в скважину или из скважины в пласт при различной минерализации жидкостей в пласте и в скважине. Фильтрационный потенциал прямо пропорционален перепаду давления, при котором происходит фильтрация, проницаемости породы, удельному весу жидкости и ее удельному сопротивлению и обратно пропорционален вязкости жидкости и пористости породы.
Как уже указывалось, фильтрационные потенциалы по сравнению с диффузионным обычно малы и только при слабой минерализации вод могут играть существенную роль.[2]
Зондирование вертикальными токами
Традиционно при нефтепоисковых работах в качестве источника электромагнитного поля используют петлю или заземленную электрическую линию. Петля, заземленная линия и круговой электрический диполь возбуждают совершенно разные системы электрических токов в изучаемой среде. Знаменитое «токовое кольцо» (рис.5), возбуждаемое петлей, образуется только горизонтальными токами, характеризуется широким латеральным распространением. На дневной поверхности мы имеем, таким образом отклик, определяемый всей вмещающей толщей. В этих условиях исследования слабых аномалий обусловленных глубоко залегающими месторождениями полезных ископаемых сталкивается с проблемой фонового сигнала. Неразрешимая проблема снятия фона, типичная для традиционных электроразведочных исследований по технологии ЗС, ЗМПП и ВП, вовсе не техническая проблема, а принципиальная, связанная с источником электромагнитно поля.
Рис. 5 Линии электромагнитного поля при его возбуждении незаземленной петлей (а) и круговым электрическим диполем (б)
Возможность регистрировать отклик только от локального трехмерного объекта предоставляет электромагнитное поле возбуждаемое круговым электрическим диполем. Правильная тороидальная система токов, образующаяся в горизонтально-слоистой среде, не имеет магнитного поля вне себя (т.е. на дневной поверхности и выше). Магнитный отклик появляется только в связи с латеральными нарушениями. Именно такова идея метода зондирований вертикальными токами.
Метод зондирований вертикальными токами был разработан группой российских ученых и защищен 2 американскими и 7 российскими патентами (US Patent 6114855, US Patent 6320386, патент РФ № 2111514, патент РФ № 2112995, патент РФ № 2084929, патент РФ № 2028648, патент РФ № 2006886 и др.).
В методе зондирований вертикальными токами измеряется dBz/dt компонента с использованием приемных датчиков и Er компонента с использованием заземленной приемной линии. Интерпретация измерений Er компоненты позволяет восстановить горизонтально-слоистый характер разреза, а dBz/dt компоненты – выявить локальные геоэлектрические неоднородности по сопротивлению и поляризуемости которые обусловлены поисковыми объектами. Поэтому метод зондирований вертикальными токами совмещает в себе достоинства традиционного электроразведочного метода в нефтепоисковых работах – ЗСБ, но отличается очень высокой чувствительностью к локальным геоэлектрическим неоднородностям обусловленным глубоко залегающими месторождениями нефти и газа
Специальные алгоритмы подавления помех реализованные в измерительной аппаратуре «CEI-7» позволяют проводить исследования в районах с высоким уровнем промышленных электромагнитных помех. [3]