Электрохимические поля диффузионного
Происхождения в скважине
Естественное электрическое поле диффузионного происхождения в скважине рассмотрим на примере пласта песчаника, залегающего в глинах (рис. 30). На границах скважина — глина, скважина — песчаник и пласта песчаника с вмещающими его глинами возникают двойные слои, обусловленные диффузией солей, растворенных в пластовых водах и буровом растворе. Системы двойных слоев I—III или III—V создают близ кровли и подошвы пласта замкнутые электрические контуры, по которым циркулирует электрический ток i. Элементами этой цепи являются последовательно включенные эквивалентные сопротивления глин Rгл, пласта Rn и части скважины Rс. Для этого контура справедливо соотношение
(1.36)
или
(1.37)
Алгебраическая сумма ЭДС в левой части уравнения (1.37) составляет статическую амплитуду аномалии UСП, которая была бы зарегистрирована при перемещении электрода М в скважине как скачок разности потенциалов ΔUСП против подошвы или кровли пласта песчаника при отсутствии тока в цепи (отсюда название статическая):
. (1.38)
Эта величина, как будет показано ниже, отражает различие в литологии пласта песчаника и вмещающих пород, а также соотношение концентрации Св/Сф пластовых вод и фильтрата бурового раствора. Однако в скважине против границ пласта регистрируется скачок потенциала
(1.39)
который определяется падением напряжения, создаваемым при прохождении тока i на участке цепи, представленной скважиной, или разностью статической амплитуды Es и падением напряжения при прохождении тока i по породам.
Рис. 30. Естественное электрическое поле диффузионного происхождения в пласте песчаника, залегающего в глинах.
1 - вмещающие породы (глины); 2 - пласт песчаника; 3 - двойные электрические слои на границах скважина — глина, глина — песчаник, песчаник — скважина; 4 - замкнутый электрический контур — эквивалентная электрическая схема поля СП в скважине; 5 - график Es; 6 — график UСП.
Таким образом, регистрируемая аномалия ΔUСП обычно меньше статической Es или равна ей в пластах большой мощности небольшого сопротивления, когда величина Rгл= Rп пренебрежимо мала по сравнению с Rс.
При одинаковых скачках Егл п в кровле и подошве пласта аномалия ΔUСП в пласте симметрична, максимальное отклонение от линии глин соответствует середине пласта, а границам пласта отвечают точки перегиба кривой (рис. 31).
Диаграмма UСП в отличие от диаграммы сопротивлений и диаграмм других методов ГИС не имеет нулевой линии, поскольку при исследовании методом СП регистрируется разность потенциалов ΔUMN
, (1.40)
включающая, кроме разности потенциалов ΔUСП, отражающей естественное электрическое поле, значения электродных потенциалов электродов М и N, которые обычно неизвестны (рис.31, а). При регистрации ΔUMN соблюдают условие постоянства значений UM и UN, что обеспечивает тождество формы кривых ΔUMN и ΔUСП по разрезу скважины. Ввиду отсутствия на диаграмме линии нулевых значений потенциала ΔUСП в качестве условной нулевой линии используют «линию глин», проводя ее по значениям ΔUс в глинистых породах, а вместо масштабной шкалы на диаграмме вверху помещают отрезок длиной 2 см, указывая, сколько милливольт содержится в этом отрезке (рис. 31, б).
Соотношение между регистрируемой величиной ΔUСП и ее статическим (или приведенным) Es значением зависит от мощности пласта и электрической неоднородности среды. В общем случае чем меньше относительная мощность пласта h/dc, выраженная в диаметрах скважины dc, и чем больше удельное сопротивление пласта ρп отличается от удельного сопротивления вмещающих пород ρвм и бурового раствора ρр, тем больше степень снижения At/c по сравнению с Es, характеризуемая отношением
Для геологической интерпретации диаграммы ΔUСП в каждом изучаемом пласте используют приведенное значение Es (свободное от влияния факторов, не характеризующих породу), вычисленное по формуле
(1.41)
При этом величину ΔUСП определяют по диаграмме, а значение vСП находят по специальным палеткам для заданных значений h/dc, ρп/ρр, ρп/ρвм (рис. 32). В пластах с h>2÷3 м значение ΔUСП практически равно Es. Сущность величины Es становится понятной, если рассмотреть электрохимическую аналогию электрической цепи, образованной замкнутым контуром на одной из границ пласта (рис. 33). Нетрудно показать, что алгебраическая сумма Ер гл, Егл и, Еп р равна алгебраической сумме диффузионно-адсорбционных ЭДС, измеренных на последовательно включенных электоохимических ячейках с образцом глины, разделяющим пластовую воду и фильтрат бурового раствора, и с образцом песчаника, разделяющим фильтрат бурового раствора и пластовую воду:
. (1.42)
В соответствии с выражениями (1.35), (1.42) можно записать
(1.43)
где КСП - коэффициент аномалии ΔUСП; ρв, ρФ - удельные сопротивления пластовой воды и фильтрата бурового раствора.
Графически величину Es для заданных параметров пласта и вмещающих пород можно определить как расстояние по вертикали между зависимостями Едa = f(lg ρ2) (см. рис. 29) для пород с соответствующими параметрами qп при фиксированном значении, если ρ1=ρв. Значение Es соответствует для за данных величин ρ2 и ρФ расстоянию между зависимостями с параметрами qп = 0 и qп ≠ 0 на рис. 29.
Рис. 32, Пример палетки для определения vСП по заданным значениям
h/dc, ρп/ρвм, ρп/ρг.
ρвм/ρр= 5; D = dс. Шифр кривых — ρп/ρр
Анализ выражения (1.43) показывает следующее.
Величина статической аномалии Es тем больше, чем значительнёе контраст в литологии между пластом и вмещающими породами и чем больше различаются минерализации или удельные сопротивления пластовых вод и фильтрата бурового раствора.
Если различие в литологии между пластом и вмещающими породами отсутствует (Кд ап = Кда гл) или минерализации и удельные сопротивления пластовой воды и фильтрата; бурового раствора равны (Св = Сф и ρв=ρф), отклонения кривой ΔUСП от «линии глин» не происходит и Еs = 0 (аномалия отсутствует).
Знак аномалии зависит от соотношения ρв/ρф. Если ρв<ρф и Св>Сф, что соответствует наиболее типичной ситуации для скважин нефтяных и газовых месторождений, пласты песчаника, залегающие в глинах, отмечаются отрицательными аномалиями Uсп (кривая отклоняется влево от «линии глин»). При ρв>ρф и Св<Сф, что встречается сравнительно редко, аномалия UСП в пласте песчаника будет положительной (так назы
Пропущена страница
в своем продолжении отсекает на оси ординат значение αСП гр, соответствующее промышленно рентабельному значению ηпр.
При однородном составе глинистого цемента и постоянной минерализации пластовых вод в изучаемых продуктивных отложениях получают корреляционные связи αСП гр с коэффициентами пористости kп, глинистости kгл и проницаемости kпр, которые используют для оценки по диаграммам UСП указанных параметров в породах-коллекторах.
Область применения метода СП ограничена необсаженными скважинами, пробуренными на РВО (раствор на водной основе) с пресным фильтратом бурового раствора (ρф>ρв). В скважинах с РВО, минерализация фильтрата которого близка к минерализации пластовых вод, диаграмма UСП, как это ясно из сказанного выше, неинформативна. В скважинах, пробуренных с РНО (раствор на нефтяной основе), кривую UСП получить невозможно.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|