Метод потенциалов собственной поляризации

Размещено на http://www.allbest.ru/

Метод потенциалов собственной поляризации (ПС, SP)

Метод электрического каротажа, основанный на изучении электрического поля, самопроизвольно возникающего в скважинах в результате электрохимической активности горных пород. Основной причиной возникновения ЭДС самопроизвольной поляризации (ПС) является наличие в скважине и около нее диффузионных, диффузионно-адсорбционных и фильтрационных потенциалов. Измерение потенциала ПС сводится к регистрации разности потенциалов между неподвижным электродом N, находящимся около устья скважины, и электродом М, перемещаемым по стволу скважины. Искажающая измерение электродная разность потенциалов компенсируется включенным в измерительную цепь компенсатором поляризации.

Поскольку при регистрации невозможно учесть все сторонние разности потенциалов в цепи измерительных электродов, кривая ПС отображает лишь изменение потенциала ПС по скважине, а не его абсолютное значение. Поэтому на диаграммах ПС указывается только масштаб регистрации разности потенциалов (мВ/см) и не указывается линия отсчета. В качестве нулевой принимают "линию глин", которая проводится напротив мощных пластов глин. Отклонение кривой ПС от "линии глин" называют амплитудой потенциала ПС.

Наибольшая амплитуда потенциала ПС наблюдается напротив чистых песчаных пластов-коллекторов. С увеличением их глинистости амплитуда ПС уменьшается. 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.

Электрический каротаж, основанный на регистрации параметров естественного электрического поля, представляет собой каротаж потенциалов самопроизвольной поляризации (ПС). Измеряемой величиной является потенциал электрического поля ПС (Unc) или разность потенциалов Unc. Единица измерения - милливольт (мВ).

Метод ГИС, основанный на явлениях диффузионно-адсорбционной, фильтрационной и окислительно-восстановительной активностей, называют методом потенциалов самопроизвольной поляризации (ПС). Исследования методом естественного поля (ЕП) или поля самопроизвольного (каротаж ПС) сводятся к измерению постоянных естественных потенциалов, возникающих у пластов с разной электрохимической активностью. Естественные потенциалы (потенциалы собственной поляризации) возникают при окислительно- восстановительных, диффузионно-адсорбционных и фильтрационных процессах, протекающих в различных горных породах. Зондом для измерения собственных потенциалов служат свинцовые приемные электроды. Работы в методе ПС чаще выполняются способом потенциала, то есть установкой, состоящей из одного неподвижного приемного электрода N заземленного вблизи устья скважины, и второго электрода М, перемещаемого по скважине (рисунок 1).

Рисунок 1. Схема измерения потенциала SP.

В результате работ получаются графики естественных потенциалов, измеряемые в милливольтах. По аномалиям на диаграммах ПС выделяются пласты с разной электрохимической активностью. Однозначная литологическая интерпретация диаграмм ПС затруднена, т.к. естественное электрическое поле зависит от многих факторов. Чаще всего против глинистых пород наблюдаются положительные аномалии потенциала ПС, а около пористых проницаемых пластов - отрицательные. Интенсивными аномалиями положительного и отрицательного знака выделяются сульфидные залежи, пласты антрацита, графита.

Скважинные исследования методом ПС служат для расчленения геологических разрезов и корреляции по соседним скважинам отдельных пластов, выявления плохо проницаемых сланцев, глин и хорошо проницаемых песков, пористых известняков, выделения сульфидных, полиметаллических руд, угля, графита, оценки пористости и проницаемости пород. Причины возникновения ПС. Все основные источники ПС - фильтрационный, мембранный, диффузионный потенциалы и поляризационный потенциал рудной минерализации наблюдаются при каротаже ПС. В нефтяных скважинах потенциалы связаны в основном с границами в глинистых образованиях, особенно с границами глины--пески. Основной эффект при каротаже нефтяных скважин возникает главным образом благодаря электрохимическому потенциалу (диффузионный плюс мембранный), в то время как при каротаже рудных зон основным является поляризационный потенциал рудной минерализации.

Глинистые отложения хорошо проницаемы для катионов натрия Nа+, но мало проницаемы для анионов хлора Сl--, следовательно, мембранный потенциал образуется в том случае, когда ионы Nа+ диффундируют из минерализованных пластовых вод песчанистых пластов в соседние глинистые пласты, а затем - в слабо минерализованную промывочную жидкость. Дополнительно возникает диффузионный потенциал на границе между фильтратом пресной промывочной жидкости в зоне проникновения и минерализованными пластовыми водами за ее пределами; так как подвижность анионов Сl- больше, чем катионов Nа+, возникает избыточный поток Сl- в зону проникновения.

Фильтрационный потенциал (Еф) обычно намного меньше электрохимического, поэтому мы можем считать, что при каротаже нефтяных скважин Ед представляет приблизительно всю аномалию ПС

Оборудование для каротажа ПС очень простое. Регистрирующий потенциометр соединен с двумя электродами, один из которых погружен в скважину, а второй находится на поверхности или в скважине, но близко от поверхности. Иногда измеряется градиент потенциала между двумя электродами, помещенными в скважину и расположенными на небольшом, фиксированном расстоянии друг от друга. Электроды, которые применяются при каротаже нефтяных скважин, представляют собой оксидированные свинцовые или железные цилиндры длиной 5-10 см. Эти электроды должны иметь равновесные потенциалы жидкости в скважине. Так как измерения ПС и сопротивления производятся одновременно, обе группы электродов помещают на одной основе.

Зондом для измерения собственных потенциалов служат свинцовые приемные электроды. Работы в методе ПС чаще выполняются способом потенциала, то есть установкой, состоящей из одного неподвижного приемного электрода N заземленного вблизи устья скважины, и второго электрода М, перемещаемого по скважине. Иногда, особенно при наличии электрических помех, запись ПС ведется способом градиента потенциала. В этом случае оба приемных электрода М и N передвигаются по скважине, а расстояние между ними остается постоянным (1-2 м). В результате работ получаются графики естественных потенциалов, измеряемые в милливольтах. электрический каротаж скважина геофизический

По аномалиям на диаграммах ПС выделяются пласты с разной электрохимической активностью. Однозначная литологическая интерпретация диаграмм ПС затруднена, т.к. естественное электрическое поле зависит от многих факторов. Чаще всего против глинистых пород наблюдаются положительные аномалии потенциала ПС, а против пористых проницаемых пластов - отрицательные. Слабыми аномалиями отличаются массивные, плотные, плохо проницаемые песчаники, известняки, изверженные породы.

Скважинные исследования методом ПС служат для расчленения геологических разрезов и корреляции по соседним скважинам отдельных пластов, выявления плохо проницаемых сланцев, глин и хорошо проницаемых песков, пористых известняков, выделения сульфидных, полиметаллических руд, угля, графита, оценки пористости и проницаемости пород.

Максимальные аномалии ПС при работах на нефть обычно менее 75 мВ. Оборудование для каротажа ПС очень простое. Регистрирующий потенциометр соединен с двумя электродами, один из которых погружен в скважину, а второй находится на поверхности или в скважине, но близко от поверхности. Иногда измеряется градиент потенциала между двумя электродами, помещенными в скважину и расположенными на небольшом, фиксированном расстоянии друг от друга. Электроды, которые применяются при каротаже нефтяных скважин, представляют собой оксидированные свинцовые или железные цилиндры длиной 5-10 см. Эти электроды должны иметь равновесные потенциалы жидкости в скважине. Так как измерения ПС и сопротивления производятся одновременно, обе группы электродов помещают на одной основе.

При исследовании нефтяных скважин по методу ПС решаются задачи:

установление границ между глинистыми и пористыми породами; определение литологии; корреляция между скважинами; определение удельного сопротивления пластовых вод; определение содержания глинистого материала в породе, определение Кп.

Границу между глинистыми и пористыми пластами можно определить по точке перегиба кривой ПС. При этом пористому пласту будет соответствовать область отрицательных потенциалов. В тонких пластах наибольшая величина измеренного минимума ПС может быть значительно меньше идеальной статической величины. Хотя условия в скважине и мощность пластов влияют на кривую ПС, как и на диаграммы каротажа сопротивлений, большинство этих факторов можно учесть, если внести соответствующие поправки (за влияние диаметра скважины, соседних пластов, мощности пласта) по палеткам. Отношение сопротивления фильтрата промывочной жидкости к сопротивлению пластовой воды рф/ро основной фактор, влияющий на форму кривой (рисунок 3). Метод ПС является одним из основных электрических методов при исследовании разрезов нефтегазовых, гидрогеологических скважин. На рисунке 2 показана диаграмма ПС(SP) при прямом поле ПС.

Рисунок 2. Диаграмма ПС при прямом поле ПС.

Рисунок 3.Кривые ПС для песчано-глинистого разреза [Pirson]: а - для мощных пластов; б - для тонких пластов. Значения с на рисунке в Ом-м

Размещено на Allbest.ru