Фізичні основи методу

Методи викликаних потенціалів

Задачі, які вирішуються за допомогою методу ПС

Метод ПС є одним із основних методів електрометрії для дослідження розрізів нафтових і газових свердловин. Він дозволяє розв'язувати ряд геологічних задач, які пов’язані з вивченням літології порід, встановленням границь пластів, проведення кореляції розрізів, виділення порід-колекторів, визначення мінералізації пластових вод і фільтрату промивної рідини, виявлення в пластах місць прориву прісних нагнітальних вод, визначення коефіцієнта глинистості, пористості, проникності та нафтонасиченості порід.

Метод викликаної поляризації (ВП) базується на вивченні штучних вторинних стаціонарних електричних полів, проходження яких пов’язано з фізико-хімічними процесами, що відбуваються в породі у результаті дії електричного струму на поверхні розподілу рідкої та твердої фаз. Здатність гірської породи поляризуватись під дією зовнішнього електричного поля, а після його зняття утворювати в оточуючому просторі вторинне електричне поле характеризується викликаною електрохімічною активністю або поляризацією порід. Її величина визначається безрозмірним параметром:

; (2.9)

де: DU_ВП – різниця потенціалів викликаної поляризації; DU – різниця потенціалів зовнішнього поля.

Величина А завжди менша одиниці та для осадових порід з іонною провідністю складає соті долі одиниці, а для порід з електронною провідністю (неметалічні руди, графіт, вугілля) – до 0.05.

Існує декілька гіпотез, які пояснюють виникнення потенціалів викликаної поляризації в гірській породі з наступними фізико-хімічними процесами:

- електродною та об’ємною поляризацією гірської породи;

- концентраційною поляризацією різних електролітів;

- відмінністю числа переходу іонів у порових каналах із різним січенням.

Величина потенціалів ВП порід з електронною провідністю, в основному, визначається електродною та концентраційною поляризацією.

Об’ємна поляризація спостерігається в породах з іонною провідністю та полягає в деформації зовнішньої обкладки подвійного електричного шару при пропусканні через породу електричного струму. Після зняття зовнішнього поля, що поляризує, зміщені заряди подвійного електронного шару повертаються в початкове положення. В результаті цього переміщення іонів викликає струм потенціалів викликаної поляризації.

Інтенсивність вищеперерахованих фізико-хімічних процесів залежить від мінерального складу, літологічних і структурних особливостей порід, типу флюїду, що насичує, мінералізації пластових вод та інших факторів.

Після виключення поляризуючого струму спостерігається пониження потенціалів DU_ВП у часі за наступними законами:

а) для порід з електронною провідністю – за формулою В.Н. Дахнова:

; (2.10)

б) для порід з іонною провідністю – за формулою Є.І. Леонтьєва:

, (2.11)

де DU_ВП,0 – різниця потенціалів ВП у початковий момент часу при t=0; t – час, який пройшов з моменту виключення поляризуючого струму; n – стала, що характеризує мінералогічний склад гірської породи; m – показник, що характеризує кривизну спаду для кривої (для пісковиків змінюється в межах 0,76-1,38); с – стала, яка дорівнює 1.