Удельное сопротивление горных пород и его зависимость от различных факторов: температуры, пористости, нефтегазоносности

Электрическое сопротивление проводника: R = ρ·l/S. Коэффициент ρ – удельное электрическое сопротивление, [Ом·м].

Зависимость сопротивления от минерализации и температуры. Роль проводника в породах играет пластовая вода, содержащая растворённые соли. Удельное сопротивление зависит от процентного содержания водных растворов и углеводородов в порах, текстурных особенностей. В пластовых водах больше всего ионов Cl^-, Na²⁺, Ca²⁺ и Mg²⁺. Соль NaCl преобладает – поэтому при определении минерализации вод условно считают, что в растворе только NaCl.

Зависимость удельного сопротивления ρ_В раствора NaCl от его концентрации C, температуры t и плотности Be или δ_ρ20, шифр кривых - t˚C:

ρ_t = ρ₂₀[1 – α(t-20)], где α температурный коэффициент 0,023˚С^-1.

Зависимость сопротивления от пористости. Чем выше коэффициент пористости, тем больше содержится проводящего флюида и тем ниже удельное сопротивление. Параметр пористости: P_П = ρ_ВП / ρ_В, где ρ_ВП – сопротивление 100%-водонасыщенной породы, ρ_В – сопротивление пластовой воды.

Эмпирическая формула связи сопротивления с пористостью: P_П = a_m / k_П^m, где k_П – коэффициент пористости, a_m и m – постоянные коэффициенты для определённой группы пород.

Зависимость P_П от k_П для терригенных и карбонатных пород.

Зависимость сопротивления от нефтегазоносности. Нефть и газ не являются проводниками тока. Для изучения их влияния на сопротивление используют отношение сопротивления нефтеносного пласта ρ_Н к сопротивлению 100%-водонасыщенному пласту ρ_В – параметр насыщения P_Н = ρ_Н / ρ_ВП. Экспериментально установлена формула: , где k_Н – коэффициент нефтенасыщения, a_n и n – постоянные коэффициенты для определённой группы пород.

Зависимость параметра насыщения P_Н (или P_Г) от коэффициента водонасыщенности для песчаных коллекторов с различной глинистостью. Шифр кривых – относительная аномалия α_СП, уменьшающаяся с увеличением глинистости. I – нефть (газ), II – нефть (газ) + вода, III – вода.

Метод кажущегося сопротивления: физические основы, принцип измерения КС в скважине (кажущееся сопротивление и его связь с истинным удельным сопротивлением горных пород; электрическое поле точечного источника в однородной изотропной среде).

AB – токовые электроды, MN – измерительные.

Кажущееся сопротивление: ρ_К = K·ΔU/I [Омм], где K – коэффициент зонда.

В однородной среде кажущееся сопротивление равно удельному сопротивлению среды. В скважине среда неоднородна и кажущееся сопротивление зависит от многих факторов.

13. Поле точечного источника в однородной изотропной среде.

Точечный электрод A излучает постоянный ток I в среде с удельным сопротивлением ρ. Электрод B удалён на бесконечность. Среда однородна, условия для протекания тока во всех направлениях одинаковы и плотность тока: j = I / 4πr². Падение напряжения на элементарном участке dr: . Потенциал электрического поля в М, расположенной на расстоянии AM, найдём интегрированием:

. Аналогично для N: . Тогда разность потенциалов: . Также, в случае однородной изотропной среды напряжённость электрического поля E можно определить: , где r и AO – расстояние от источника до точки, где определяем E.

Итого, из всего вышенаписанного можем получить: . На практике измерить потенциал в одной точке сложнее, чем разность потенциалов. Поэтому используют четырёхполюсные установки AMNB, которые измеряют разность потенциалов электрического поля.

Зонды методов КС: основы теории зондов, их классификация, обозначение, наименование, точки записи, длина зонда (вывод выражения для потенциала электрического поля точечного источника в однородной среде; вывод выражения для коэффициента обычного зонда метода КС).

Потенциал зонды: расстояние между парными электродами больше.

1 – последовательный (кровельный) зонд (парные ниже непарных).

2 – обращённый (подошвенный) зонд (парные выше непарных).

Точка записи – середина AM.

Длина зонда – расстояние L между удалённым электродом и точкой записи.

Радиус исследования – двойной размер зонда.

Градиент зонды: расстояние между парными электродами меньше.

1 – последовательный (кровельный) зонд (парные ниже непарных).

2 – обращённый (подошвенный) зонд (парные выше непарных).

Радиус исследования – размер зонда.

Коэффициент зонда .