Удельное электрическое сопротивление

      горных пород

Известно, что электрическое сопротивление R проводника длиной L, состоящего из однородного материала и имеющего постоянное поперечное сечение S,можно определить по формуле:

                                             .                                     (3.1)

Коэффициент  называется удельным электрическим сопротивлением и измеряется в ом∙м. Удельное электрическое сопротивление обратно пропорционально удельной электрической проводимости (электропроводности), характеризующей способность среды проводить электрический ток. Как показано выше, за удельное электрическое сопротивление горных пород принимается величина электрического сопротивления куба с поперечным сечением 1 м² и длиной 1 м. Большинство породообразующих минералов имеет очень большое удельное сопротивление и практически не проводят электрический ток (табл. 3.1).

Удельное сопротивление осадочных горных пород, не содержащих большого количества примесей рудных минералов, изменяется в широком диапазоне и зависит от:

· удельного сопротивления насыщающих породу водных растворов (пластовые воды);

· содержания водных растворов и углеводородов в породе;

· текстурных особенностей породы.

Концентрация солей в природных водах весьма разнообразна и изменяется от единиц до 300 г/литр. Удельное электрическое сопротивление –  в таких растворов тем ниже, чем выше концентрация солей (с) и пластовая температура (t) (рис. 3.1).

Буровые растворы, заполняющие скважину, как в процессе бурения, так и в момент проведения геофизических исследований, представляют собой водную суспензию. Различают удельное сопротивление бурового раствора  и его фильтрата -той воды, в которой взвешены минеральные частички. Величина  зависит от концентрации солей в фильтрате, температуры и плотности бурового раствора. В водоносном пласте зона проникновения (ЗП) имеет следующее строение. Непосредственно у стенки скважины формируется промытая зона, в которой фильтрат промывочной жидкости почти полностью вытесняет пластовую воду. За промытой зоной следует переходная, сопротивление насыщающей жидкости в которой изменяется от  до  за счет постепенного смещения фильтрата глинистого раствора с пластовой водой. Промытая и переходная зона образуют зону проникновения, которую условно считают концентрическим слоем диаметром D, сопротивлением  и сопротивлением насыщающей жидкости . В качестве величин  и D принимаются такие значения, влияние которых на результаты измерений эквивалентно влиянию фактической неоднородной зоны проникновения.

 

 

Рис. 3.1. Зависимость удельного сопротивления пластовых вод ρ _в

от концентрации солей и температуры t (раствор NaCI)

В нефтеносном пласте процесс проникновения более сложен. В промытой зоне происходит замещение пластовой воды и нефти фильтратом глинистого раствора, но в тонких и тупиковых порах нефть частично сохраняется. Принято считать, что в промытой зоне содержится 15–25 % остаточной нефти. В глинистых коллекторах, а также при большой вязкости нефти остаточная нефтенасыщенность достигает значений 30 % и более. В газоносных пластах остаточная газонасыщенность обычно принимается равной 30 %.

При удалении от стенок скважины фильтрат бурового раствора в зоне проникновения смешивается все с большими порциями пластовой воды и нефти. На процесс проникновения фильтрата глинистого раствора в нефтегазоносный пласт, представленный гидрофильными породами, существенно влияют относительная проницаемость пород и начальное распределение флюидов.

В зависимости от разности давлений и проницаемости пластов глубина проникновения может достигать от нескольких дециметров до нескольких метров. Внутри зоны проникновения выделяется «зона полностью промытых пород», в пределах которой весь пластовый флюид полностью замещен фильтратом бурового раствора (рис. 3.2). Эта зона имеет толщину 1–3 дм и следует сразу за глинистой коркой. В результате таких изменений удельное электрическое сопротивление (УЭС) напротив пласта коллектора не остается постоянным в радиальном направлении, причем характер его изменения неодинаков в водонасыщенных и нефте-газонасыщенных пластах.

Нефть и газ не являются проводниками электрического тока. Заполняя поры горной породы, они увеличивают ее удельное сопротивление по сравнению с сопротивлением породы насыщенной водой. В нефтегазоносной породе проводником электрического тока служит минерализованная вода, находящаяся в порах вместе с нефтью или газом. Количеством этой воды и характером ее распределения в порах определяется величина удельного сопротивления нефтегазоносной породы.

 

Рис. 3.2. Зоны проникновения:

1 – глинистая корка; 2 – промытая зона;

3 – переходная зона; 4 – неизмененная часть пласта;

D – диаметр зоны проникновения; d _пп – диаметр промытой части пласта;

d _с  – диаметр скважины; h _гк – толщина глинистой корки;

h – мощность пласта