Методи потенціалів власної поляризації гірських порід. Їх застосування у нафтових і газових свердловинах.

Теоретичні основи електричних і магнітних методів дослідження свердловин

Електричні методи дослідження розрізів свердловин базуються на відмінності електричних властивостей гірських порід. До таких властивостей відносяться 1) питомий електричний опір ρ, (або електропровідність σ);2) діелектрична (абсолютна) проникність Ε_а; 3) природна електрохімічна активність А, компонентами якої можуть бути дифузійно-адсорбційна А_qa, фільтраційна А_ф і окисно-відновна А_ов активність; 4) електрична поляризованість (сприйнятливість) æ_e: або викликана електрохімічна активність А_в і час релаксації τ_в.

При магнітометрії свердловин із досить великого числа магнітних властивостей гірських порід вивчають об’ємну æ (або питому X) магнітну сприйнятливість.

Електричні і магнітні мктоди дослідження розрізів свердловин базуються на вивченні електромагнітних полів різної природи в гірських породах. Електромагнітні поля діляться на природні і штучні. Природні електромагнітні поля зумовлені електрохімічними процесами, магнітотелуричними струмами та іншими явищами. Штучні електромагнітні поля створюються в гірських породах генераторами змінного чи постійного струму різної потужності. За характером зміни в часі розрізняють статичні, стаціонарні (постійні), квазістаціонарні (квазіпостійні) (частота поля до сотень герц) і змінні електромагнітні поля. Змінні поля діляться на низькочастотні (частота поля від сотень герц до сотень кілогерц (і високочастотні) частота поля від сотень кілогерц до сотень мегагерц).

Цей метод найпростіший і найбільш U_пс у поширений при вивченні розрізів свердловин. Замінюється величина свердловині з допомогою вимірювальних електродів М і N. Електрод М, з’єднаний кабелем з вимірювальною апаратурою, поміщається у свердловину і пересувається вздовж її осі, а електрод N закріплюється нерухомо поблизу устя свердловини. Між електродами М і N з допомогою гальванометра реєструється різниця потенціалів ∆U_пс, яка виникає між електродами М і N. ∆U_пс=U_пс,м-U_пс,N, де U_пс,м і U_пс,N-потенціали природного електричного поля в точках М і N.

Точкою запису кривої ПС є електрод М. Різниця потенціалів записується в мілівольтах. Утворення стаціонарного електричного поля в свердловинах пов’язано з фізико-хімічними процесами, що протікають на поверхні розділу свердловина-порода і між пластами різної літології. На поверхні розділу утворюються подвійні електричні шари, потенціали яких, що мають різну величину, створюють певні величини напруги електричного поля між гірськими породами і свердловиною.

Виникнення потенціалів власної (спонтанної) поляризації обумовлені такими фізико-хімічними процесами: 1) дифузією солей із пластових вод у промивну рідину (ПР) і навпаки, а також адсорбцією іонів на поверхні мінералів, що складають гірську породу; 2) фільтрацією вод із промивної рідини в породи і пластових вод у свердловину; 3) реакціями окислення і відновлення, що відбуваються у породах і на контакті їх з промивними рідинами, а також металами. В результаті цих процесів виникають дифузійно-адсорбційні U_да, фільтраційні U_ф і U_ов визначаються співвідношенням мінералізації пластових вод і фільтрата ПР, мінеральним складом і структурою гірських порід і іншими факторами. Таким чином, вимірювання потенціалів природного електричного поля дає можливість одержати інформацію про літологію розрізу свердловин і колекторські властивості порід, про наявність в них корисних копалин.