Лабораторная работа 4 Тема. Метод потенциалов собственной поляризации горных пород
 Скачать 50.87 Kb.
|
|
Лабораторная работа 4 Тема. Метод потенциалов собственной поляризации горных пород. Цель. Ознакомление с методом потенциалов собственной поляризации горных пород Теоретическая часть. Методы потенциалов собственной поляризации горных пород основаны на изучении естественного стационарного электрического поля в скважинах, образование которого связано с физико-химическими процессами, протекающими на поверхностях раздела скважина — породы и между пластами различной литологии. На поверхностях раздела образуются двойные электрические слои, различные потенциалы которых создают определенные величины напряженности электрического поля между горными породами и скважиной (рис. 1).  Рис. 1. Образование двойных электрических слоёв на поверхностях разделов в скважине Потенциалы собственной поляризации пород обусловлены следующими физико-химическими процессами: 1) диффузией солей из пластовых вод в промывочную жидкость и наоборот, а также адсорбцией ионов на поверхности минеральных частиц горной породы; 2) фильтрацией вод из промывочной жидкости в породы и пластовых вод в скважину; 3) окислительно-восстановительными реакциями, происходящими в породах и на контакте их с промывочной жидкостью и металлами. Способность горных пород поляризоваться под действием указанных физико-химических процессов называется естественной электрохимической активностью. В результате этих процессов возникают диффузионно-адсорбционные Uда, фильтрационные Uф и окислительно-восстановительные Uов потенциалы. Двойные электрические слои на границах скважины с породами и между пластами с различной литологией формируются в результате диффузии и адсорбции, фильтрации и окислительно-восстановительных процессов. Однако главная роль принадлежит процессам диффузии.  Измерение потенциала естественного поля Uпс сводится к замеру разности естественных потенциалов между электродом М, перемещаемым по скважине, и электродом N, находящимся на поверхности вблизи устья скважины (рис. 2). Потенциал электрода N практически сохраняется постоянным, и разность потенциалов между электродами М и N равна:
Результаты измерений изображаются в виде кривой ПС (рис. 1, 2), показывающей изменение величины потенциала электрического поля у электрода М с глубиной. Точка записи ΔUпс относится к электроду М. Разность потенциалов ΔUпс измеряется в милливольтах (мВ).
Поскольку при регистрации кривой ПС невозможно учесть все сторонние разности потенциалов в цепи измерительных электродов, эта кривая отображает лишь изменение потенциала по скважине, а не его абсолютное значение. На этом основании на диаграммах ПС указывается только масштаб регистрации разности потенциалов (мВ/см) и не указывается линия отсчета. Горизонтальный масштаб зарегистрированной кривой ПС указывается числом миллиВольт (мВ), приходящимся на отрезок 2 см (рис. 3). Знаками «+» и «-», помещаемыми по краям этого отрезка, указывается полярность кривой ПС (отсчет берут справа налево.) Обычно знаки «+» и «-» расположены так, что отклонение кривой влево означает уменьшение потенциала, вправо – его увеличение. В качестве нулевой принимают «линию глин», которая проводится напротив мощных пластов глин (рис. 3). При пресном буровом растворе «линия глин» проходит по участкам кривой ПС с максимальными значениями потенциалов ПС. Против неглинистых пластов она отклоняется от «линии глин» в сторону отрицательных значений потенциалов ПС, образуя симметричные относительно середины пластов минимумы (отрицательные аномалии). При солёном буровом растворе «линия глин» проходит по участкам кривой ПС с минимальными значениями потенциалов ПС. Против неглинистых пластов на кривой ПС наблюдаются симметричные относительно середины пластов максимумы (положительные аномалии). Показание кривой ПС против середины пласта, отсчитанное от «линии глин», называется амплитудой потенциала самопроизвольной поляризации (амплитудой ПС) и обозначается ΔUпс. Первичная интерпретация диаграмм ПС сводится к определению границ и оценке литологической характеристики пластов. Чаще всего интерпретация диаграмм СП ведется в комплексе с данными других электрических методов (рис. 1, 2). Наибольшая амплитуда потенциала ПС наблюдается напротив чистых песчаных пластов-коллекторов. С увеличением их глинистости амплитуда ПС уменьшается. Границы пластов по ПС находятся по серединам спусков – подъёма кривой. Таким образом, кривая ПС является надежным средством выделения в терригенном разрезе проницаемых песчаных пластов, в ряде случаев она позволяет оценить относительную глинистость пород. По кривой ПС можно оценить удельное электрическое сопротивление пластовых вод, а следовательно, и их минерализацию. Кривые ПС используются также при корреляции разрезов скважин. В карбонатном разрезе эффективность ПС снижается, что обусловлено высоким удельным сопротивлением карбонатных пород. Удается лишь разделить карбонатные породы на глинистые и неглинистые, но не удается выделить в разрезе проницаемые интервалы. Практическая часть Задание 1. Изобразить разрез скважины, вскрывшей мощные пласты глин и песчаников, Расположение пород сверху вниз: мощная глина, мощный неглинистый песчаник, мощная глина, мощный глинистый песчаник, мощная глина. В скважине пресный буровой раствор. Пластовые воды солёные и содержат в растворённом виде соль NaCl. Подвижность ионов Na+ в песчанике значительно меньше подвижности иона CL-. В глинах подвижность ионов Na+ значительно больше подвижности иона CL-. 1. Изобразить двойные электрические слои на границах раздела между: - породами; - породами и буровым раствором. 2. Показать направление токовых линий для границ разделов между породами. 3. Построить кривую ПС и указать амплитуды ПС против пластов. При выполнении задания использовать информацию, представленную в теоретической части. Задание 2. Изобразить в ручном варианте принципиальную схему измерения потенциалов собственной поляризации (рис. 2). Задание 3. Привести в таблице 4.1 геолого – техническую характеристику при записи ПС, приведённой в графическом приложении 1 к лабораторной работе 4.При отсутствии необходимой информации в колонке 2 таблицы 4.1 ставить прочерк. Таблица 4.1 Геолого – техническая характеристика при записи ПС
Задание 4. На диаграмме ПС, представленной в графическом приложении 2 к лабораторной 4, в программе «Paint» провести «линию глин», выделить песчаники и глины (подписать). Выбрать четыре мощных коллектора - песчаника с разной глинистостью и две мощных глины. Определить для них амплитуды ПС в мВ (∆Uпс). Результаты представить в таблице 4.2. Таблица 4.2
|
измерения потенциалов