Удельное электрическое сопротивление терригенных осадочных пород

При деформации породы, насыщенной жидкостью, давление жидкости в порах р противодействует всестороннему давлению на скелет.

Поэтому за деформацию породы главным образом отвечает разность между давлениями и р, которая называется эффективным напряжением или эффективным давлением:

- р = ghi(п i-в i)

где g - ускорение свободного падения, hi - мощность i-го литологически однородного интервала разреза, имеющего плотность п i;в i плотность жидкости (воды), насыщающей поры породы в этом же интервале.

Под действием эффективного давления коэффициент пористости уменьшается, а удельное электрическое сопротивление возрастает. Эти обстоятельства способствуют увеличению наклона кривых. на рис. 2.2 изображены экспериментальные кривые, иллюстрирующие влияние всестороннего сжатия на вид кривой Рп=f(kп).

Рис. 2.2 Зависимость параметра пористости от коэффициента пористости при различном эффективном напряжении в условиях p=const, t=const (для среднесцементированных кварцевых песчаников и алевролитов)

Шифр кривых - эффективное давление ( - р), МПа

Зависимость УЭС горной породы от температуры в первом приближении проста: повышение температуры ведет увеличению подвижности ионов электролита, содержащегося в порах и следовательно к уменьшению сопротивления.

Кроме того, экспериментально доказано, что в глинистых породах с увеличением температуры возникает дополнительная проводимость двойного электрического слоя, что также вносит вклад в снижение удельного электрического сопротивления.

Но сами частицы горной породы с увеличением температуры испытывают тепловое расширение, вследствие чего уменьшается ее пористость и объемное содержание жидкости, проводящей ток, что ведет, наоборот, к увеличению удельного электрического сопротивления породы.

Чтобы точно учесть влияние изменения температуры от поверхностных условий к пластовым, необходимо использовать разработанные на опытных данных палетки для введения поправок на все вышеназванные физические явления.

Неучет влияния пластовых условий при построении эталонной кривой Рп=f(kп) может привести к систематической погрешности при определении коэффициента пористости по геофизическим данным.

Содержание глинистого материала.

На удельное сопротивление глинистых песчаников, помимо минерализации пластовой воды, температуры и давлений, оказывает влияние поверхностная проводимость, обусловленная адсорбционной способностью тонкодисперсной глинистой фракции.

Эта дополнительная проводимость снижает удельное сопротивление глинистых пород. Особенно заметным становится влияние поверхностной проводимости при насыщении глинистой породы пресной или опресненной водой. В этих условиях величина параметра пористости одной и той же породы изменяется в зависимости от минерализации насыщающего электролита. Для оценки роли поверхностной проводимости вводят в рассмотрение коэффициент поверхностной проводимости П:

П = Рп/Рп нас

где Рп - параметр пористости породы, содержащей низкоминерализованную воду; Рп нас - параметр пористости породы, содержащей насыщенный раствор электролита ("истинный" параметр пористости). Коэффициент поверхностной проводимости П зависит от удельного сопротивления поровых вод и глинистости породы (рис. 2.3).

Для чистых пород П=1, а для глинистых всегда П<1. Отличие от единицы тем больше, чем больше в породе глинистого материала, его активность и ниже концентрация Св насыщающего раствора. Влияние глинистости на П обусловлено тем, что в тонких поровых каналах, пронизывающих массу глинистого материала, Рп является функцией удельного электрического сопротивления свободного раствора, аномального слоя воды на поверхности твердой фазы, слоя рыхло связанных ионов и относительного содержания последний в общем объеме порового канала.

Таким образом, удельное сопротивление водонасыщенной породы можно выразить через параметр пористости Рп, коэффициент поверхностной проводимости П и удельное сопротивление поровой воды в:

в п = ПРпв.

Насыщение породы.

В нефтеносных и газоносных пластах поровое пространство содержит нефть и газ. Нефть и газ не являются проводниками тока. Заполняя поры горных пород, они увеличивают их удельное сопротивление по сравнению с сопротивлением пород, полностью насыщенных пластовой водой. Проводником электрического тока в таких случаях служит минерализованная пластовая вода. Количеством этой воды и характером ее распределения в порах и определяется удельное сопротивление нефтеносных и газоносных пород.

Рис. 2.3 Зависимость коэффициента поверхностной проводимости от УЭС поровых вод в и глинистости пород. Шифр кривых - Сгл, %

При изучении влияния нефтегазонасыщения удобно вместо удельного сопротивления породы рассматривать отношение удельного сопротивления нефтеносного пласта (н) или газоносного пласта (г) к удельному сопротивлению того же пласта (вп) при 100%-ном заполнении пор пластовой водой. Это отношение называется параметром насыщения порового пространства, или коэффициентом увеличения сопротивления и обозначается: Рн = н /вп; Рг = г /вп. Для нефте-, газоносного пласта это отношение показывает, во сколько раз нефть и газ увеличивают сопротивление водоносного пласта. Они оказывают примерно одинаковое влияние на удельное сопротивление пород. Экспериментальными исследованиями установлена зависимость между коэффициентом водонасыщения породы и параметром насыщения Рн или Рг:

Рн = aп / kв-n = aп / (1-kн)-n

где kв = (1-kн) или kн = (1-kв) - соответственно коэффициенты нефтенасыщения и газонасыщения; aп и n - постоянные для данного типа отложений коэффициенты.

На рис. 2.4 (б) представлены зависимости, полученные при изучении параметра насыщения глинистых и песчаных коллекторов. Значение показателя степени n снижается с увеличением глинистости коллектора до n = 1,5. В гидрофобных нефтеносных коллекторах величина n может достичь 10. Из рассмотрения кривых, изображенных на рис. 2.4, следует, что удельное сопротивление нефтеносных пород заметно отличается от удельного сопротивления тех же водоносных пород лишь при сравнительно высоких (более 30-50%) коэффициентах нефте- или газонасыщения.

Рис. 2.4 Зависимость параметра пористости насыщения Рн от коэффициента водонасыщенности пород

Анизотропия.

Осадочные породы, в первую очередь терригенные, нередко обладают микрослоистостью. Микрослоистость образована чередованием тончайших прослоев песчаников или алевролитов с различной глинистостью, песчаников и глины, алевролитов и глины и т.д. Причем толщина прослоев h=1-5 мм значительно меньше стандартных размеров образцов, используемых в практике петрофизических исследований. Удельное сопротивление слоистых пород зависит от направления, в котором оно измеряется. Такие породы называются электрически анизотропными. Обычно в слоистых породах удельное сопротивление, определенное перпендикулярно наслоения n, выше измеренного по напластованию .

Другой пример анизотропной среды - трещинный коллектор. В этом случае чередующимися средами являются слои блоков с межзерновой пористостью и трещины.

Степень анизотропии слоистых терригенных пород характеризуется коэффициентом анизотропии , вычисленным по формуле

= n/

Численные значения коэффициентов анизотропии для некоторых горных пород приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1. Значения коэффициента анизотропии и отношений n?/? для некоторых осадочных пород (по В.Н. Дахнову).

Знание УЭС горной породы является незаменимым при решении прямой и обратной задач геофизики.

По величинам УЭС, измеренным в лаборатории на керне, зная пористость исследуемых образцов, вводя необходимые поправки, обосновывают константы уравнения Дахнова-Арчи. В дальнейшем при проведении электрического каротажа в скважинах уравнение Дахнова-Арчи используют для оценки истинного коэффициента пористости вскрытых пород.

Таким образом, имея представительную выборку образцов, взятых из скважины (точечная информация), можно совершить переход к количественной оценке пористости и насыщенности непрерывно по всему разрезу скважины (но в пределах изученных терригенных пород).

В данном курсовом проекте была рассмотрена основная характеристика осадочных терригенных горных пород - удельное электрическое сопротивление. Крайне важно оценить истинное удельное сопротивление горной породы в пластовых условиях для решения различных промыслово-геофизических задач. Было выяснено что они основаны на регистрации стационарных электрических полей.

Были раскрыты особенности терригенных осадочных пород, влияние их структуры и текстуры на удельное электрическое сопротивление. Терригенные породы - это, в основном, песчаники и глины. Песчаники обладают высокой пористостью и их удельное электрическое сопротивление зависит от флюида, которым они насыщены. Глины - особая разновидность горных пород, электрические свойства в глинах связаны в основном с высоким содержанием остаточной воды, связанной с частицами электростатическими силами.

Лабораторные исследования удельного электрического сопротивления необходимы для обоснования параметров уравнений Дахнова-Арчи, четко определяющих связь параметров пористости и насыщения с количественными характеристиками - коэффициентом пористости и нефтегазонасыщенности, необходимыми для подсчета запасов углеводородного сырья.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Добрынин В.М., Вендельштейн Б.Ю., Резванов Р.А., Африкян А.Н. Геофизические исследования скважин. М., "Нефть и газ", 2010 г.

2. Орлов Л.И., Карпов Е.Н., Топорков В.Г. Петрофизические исследования коллекторов нефти и газа. М., "Недра", 2007 г.

3. Дахнов В.Н. Интерпретация результатов геофизических исследований разрезов скважин. - М., "Недра", 1972 г.

4. Леонтьев Е.И. Моделирование в петрофизике. М., "Недра", 2008 г.

5. Добрынин В.М., Вендельштейн Б.Ю., Кожевников Д.А. Петрофизика (физика горных пород). М., "Нефть и газ", 2011 г.

Размещено на Allbest.ur