7.1.1 Удельное сопротивление гидрофобных водонасыщенных пород

Горная порода насыщенная пластовой водой проводит электрический ток в основном за счет наличия в их поровом пространстве водных растворов солей. В связи с этим удельное сопротивление неглинистой породы гранулярного строения, поры которой полностью насыщены водой, зависит от удельного сопротивления этой воды, её количества и характера распределения в породе. Последнее обусловливает связь между удельным сопротивлением водонасыщенной породы и коэффициентом пористости для пород с однородной структурой, сложенных частицами правильной формы :

(7.4),

где Р - электрический параметр пористости или относительное удельное сопротивление. Для таких пород при размерах пор более 0,1 мкм параметр пористости является постоянной величиной :

(7.5).

Для чистых (неглинистых) пород электрический параметр пористости Р не зависит от удельного сопротивления насыщающих вод, а определяется пористостью и структурой порового пространства.

Для реальных сред, относительное сопротивление зависит не только от коэффициента пористости, но и от структуры порового пространства, обусловливающей характер распределения воды в породе.

При значениях k_п лежащих в диапазоне от 3 до 40 % для большинства реальных сред связь между коэффициентом пористости и электрическим параметром пористости может быть выражена уравнением:

(7.6).

где а — некоторая постоянная, m — структурный показатель (показатель цементации породы), зависящий от формы поровых каналов.

Численные значения a и m для различных пород могут соответственно изменяться от 0,4 до 1,0 и от 1,3 до 2,4. Эти параметры определяются экспериментально на образцах породы.

Удельное сопротивление горной породы зависит от анизотропии горной породы. В слоистых породах удельное сопротивление породы, измеренное перпендикулярно к наслоению, всегда больше удельного сопротивления этой породы в направлении, параллельном наслоению, т. е. > .

В этом случае степень анизотропности породы оценивается коэффициентом анизотропии:

(7.8),

а величина её удельного сопротивления определяется выражением:

(7.9).

7.1.2 Удельное электрическое сопротивление гидрофильных водонасыщенных пород

Для глинистой водонасыщенной породы коэффициент пропорциональности между ее удельным сопротивлением _впгл и удельным сопротивлением насыщающей воды _в нарушается. Это связано с тем, что электропроводность такой породы определяется не только проводимостью воды, пористостью и структурой пор, но и поверхностной проводимостью гидрофильных (глинистых частиц), точнее, гидратной пленки, покрывающей их поверхность. Поверхностная проводимость проявляется тем значительнее, чем выше глинистость породы и меньше минерализация насыщающей воды.

Для таких горных пород электрический параметр пористости не является константой. Определяемая величина называется фиктивным параметром пористости Р_пФ.

Отношение фиктивного параметра пористости к истинному называют коэффициентом поверхностной проводимости:

(7.10).

Коэффициент поверхностной проводимости П может быть определён в лабораторных условиях. Для этого определяют электрический параметр пористости образца породы и электрический параметр пористости этого же образца в случае его полного насыщения высокоминерализованной водой, при которой поверхностная проводимость будет минимальной. В этом случае коэффициент поверхностной проводимости определится из выражений:

(7.11).

Для пород, содержащих глинистые компоненты П<1, для чистых пород П=1.

Для определения коэффициента пористости гидрофильной породы пользуются набором графиков, связывающих параметр П и коэффициент глинистости к_гл при различных удельных сопротивлениях минерализованной воды.

Связь между удельным электрическим сопротивлением и коэффициентом пористости для гидрофильных пород более сложная чем для гидрофобных.

На практике для определения коэффициента пористости гидрофильных пород используются специальные номограммы связывающих фиктивный параметр пористости с коэффициентом пористости построенных для различных типов распределения глинистого вещества в породе (рассеянного, слоистое и другие типы включения глинистых частиц в горной породе) .

В глинистых породах повышение температуры приводит к более заметному снижению удельного сопротивления по сравнению с чистыми породами благодаря повышению ионной концентрации свободных растворов в порах.