Метод потенциалов собственной поляризации. Виды потенциалов

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ 3
1. Электрические методы исследования скважин 5
1.1 Общие сведения 5
1.2 Классификация электрических методов 6
1.3 Метод потенциалов собственной поляризации 6
2. Виды потенциалов 8
2.1 Диффузионный потенциал 8
2.2 Диффузионно-адсорбционный потенциал 9
2.3 Диффузионно-адсорбционные потенциалы в пластах, пересеченных скважиной 10
2.4 Фильтрационный потенциал 11
2.5 Окислительно-восстановительные потенциалы 12
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 14
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 15

1.1 Общие сведения
Электрический каротаж составляет основу комплекса геофизических исследований при изучении разрезов скважин, бурящихся на нефть и газ. Во всех скважинах, выходящих из бурения, по всему стволу выполняют стандартный электрический каротаж для литологического и стратиграфического расчленения и взаимной корреляции разрезов скважин. В интервалах, перспективных на нефть и газ, проводят детальные электрические исследования, включающие боковое каротажное зондирование (БКЗ), боковой каротаж (БК), индукционный каротаж (ИК), высокочастотное индукционное каротажное изопараметрическое зондирование (ВИКИЗ), микрокаротаж обычными зондами и боковой микрокаротаж (БМК).1
Задачами этих исследований являются: расчленение разреза на пласты с разными электрическими свойствами; изучение распределения удельного сопротивления в промытой зоне, зоне проникновения и в неизмененной части пласта; выделение пластов-коллекторов; определение подсчетных параметров продуктивных пластов.
...

1.2 Классификация электрических методов
Классификация электрических методов исследования скважин составлена по характеру происхождения изучаемого поля и его изменению во времени – частоте. По характеру происхождения изучаемого поля методы электрометрии скважин делятся на две большие группы – естественного и искусственного поля, а по частоте поля – на методы постоянного и переменного поля. Среди методов переменного поля следует различать низкочастотные и высокочастотные.
Стационарные естественные электрические поля исследуются методом потенциалов собственной поляризации горных пород. На измерении характеристик искусственно созданного стационарного электрического поля основаны методы каротажа сопротивления обычными зондами (КС) и методы с фокусировкой тока – боковой каротаж (БК). Токовые электроды в этих методах питаются стабилизированным переменным током частотой 300 – 500 Гц.
...

2.1 Диффузионный потенциал
На контакте растворов солей с разной минерализацией всегда возникает процесс диффузии (Рисунок 2.1). Ионы из более концентрированного раствора переходят в менее концентрированный. Так как ионы разного знака передвигаются с разной скоростью, то в одном из контактирующих растворов окажется избыток анионов, а в другом - избыток катионов. Это приводит к образованию ЭДС, называемой диффузионным потенциалом.2

Рисунок 2.1 – Схема возникновения диффузионного потенциала

Для растворов одинакового химического состава диффузионная ЭДС (Ед) определяется формулой Нернста:

= (2.1)

где: R - универсальная газовая постоянная; Т - температура раствора; n - валентность ионов; F - число Фарадея; U и V - подвижности катионов и анионов; С1 и С2 - концентрация растворов; k, - коэффициент диффузионного потенциала.
...

2.2 Диффузионно-адсорбционный потенциал
На контакте горных пород с буровым раствором диффузия происходит в порах, размеры которых значительно изменяются. Так, для песков и песчаников радиус пор превышает 1 О мк, для алевролитов он изменяется от 10 до 1 мк, для глин r < 0,1 мк и может достигать 10-3 мк. На поверхности поровых каналов всегда образуется двойной электрический слой. Внутренняя его обкладка обычно отрицательная, внешняя - положительная. Толщина двойного слоя для пород и природных вод составляет 10-2 мк и менее. При этом, если толщина слоя ничтожно мала по сравнению с размерами пор, диффузия в нем идет по тому же закону, что и при непосредственном контакте растворов. Поэтому на границе песчаника со скважиной образуется скачок потенциала Ед.3

Рисунок 2.
...

2.3 Диффузионно-адсорбционные потенциалы в пластах, пересеченных скважиной
Естественное электрическое поле возникает благодаря изменению диффузионно-адсорбционных потенциалов на границах пластов, пересеченных скважиной.
Рассмотрим модель, включающую пласт чистого песчаника большой толщины и вмещающие тонкодисперсные глины, пересеченные скважиной (Рисунок 2.3). Минерализация пластовой воды (С1) больше минерализации промывочной жидкости (С2).4

Рисунок 2.3 - Диффузионно-адсорбционные потенциалы в пластах, пересеченных скважиной
1 – глина, 2 – песчаник, 3 – линии тока, 4 – статическая амплитуда ПС, 5 – фактическая диаграмма ПС

Для распределения зарядов в интервале песчаника подходит модель капилляра большого диаметра, согласно которой по направлению диффузии в скважине будет знак минус, в пласте плюс.
...

2.4 Фильтрационный потенциал
Фильтрация раствора электролита в капилляре приводит к движению не только свободного раствора, но и подвижной части внешней обкладки двойного слоя. Это создает разность потенциалов течения между концами капилляра. Сторона капилляра, к которой приложено давление, принимает отрицательный заряд. При бурении наблюдается фильтрация жидкости из скважины в проницаемые пласты, потому что давление столба бурового раствора, как правило, превышает пластовое. Поскольку поровое пространство представляет собой как бы систему капилляров, то при фильтрации промывочной жидкости в ней возникает фильтрационный потенциал (Рисунок 2.4).

Рисунок 2.4 - Схема возникновения фильтрационного потенциала

При фильтрации в пласт этот потенциал имеет отрицательный знак и, накладываясь на диффузионный потенциал, приводит к увеличению аномалии кривой СП против пласта.
...

2.5 Окислительно-восстановительные потенциалы
Окислительно-восстановительные потенциалы возникают в скважинах в результате различных окислительно-восстановительных процессов, протекающих на контакте пород с электронной проводимостью и электролитами. В скважине при наличии рудных тел, в результате их окисления, происходит потеря электронов, рудное тело приобретает положительный заряд и соответственно на кривой ПС будет выделяться среди вмещающих пород положительной аномалией ∆UПС. Окислительно-восстановительные потенциалы образуются на контакте металлического электрода М с промывочной жидкостью, которые принято называть электродным потенциалом. Величина электродного потенциала во много раз больше диффузионно-адсорбционного потенциала. Исходя из требований к проведению геофизических исследований, минерализация промывочной жидкости по стволу скважины должна быть постоянной, соответственно электродный потенциал тоже будет постоянным.
...

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе проделанной работы выполнены все задачи для достижения поставленной цели: рассмотрены общие сведения об электрических методах исследования скважин, их классификация, метод потенциалов собственной поляризации, диффузионный и диффузионно-адсорбционный потенциалы, диффузионно-адсорбционные потенциалы в пластах, пересеченных скважиной, фильтрационный потенциал, а также окислительно-восстановительные потенциалы и другие моменты.
Из вышеизложенного материала необходимо сделать несколько выводов: во-первых, метод собственных потенциалов заключается в изучении естественных электрических полей, возникающих в скважинах. Эти поля образуются благодаря процессам диффузии и адсорбции ионов, а также при фильтрации жидкости в пласт; во-вторых, диаграммы методов ПС характеризуют изменения соответствующих потенциалов диффузионно-адсорбционных, окислительно-восстановительных, фильтрационных. Наибольшее распространение получили методы, основанные на диффузионно-адсорбционной активности.
...