Метод вызванных потенциалов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1.Приборы для измерения вызванных потенциалов, их схематичное устройство и принцип действия

2.Результаты, получаемые в ходе измерения

3.Зависимости приведенного коэффициента вызванной электрохимической активности от различных условий

4.Кривые потенциалов вызванной поляризации

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Метод потенциалов вызванной поляризации или по-другому метод вызванных потенциалов (далее МВП) относится к электрическим методам исследования скважин. МВП основан на свойстве горной породы поляризоваться при протекании через них постоянного или низкочастотного (до 100 Гц) электрического тока. После выключения тока в течении определенного времени наблюдается уменьшение электрического поля или по-другому поля вызванных потенциалов.

Исследователи не пришли к единому мнению о природе вызванных потенциалов.

Одни исследователи считают, что что в горных породах, обладающих ионной проводимостью (практически все осадочные породы), вызванные потенциалы возникают за счет электрокинетических явлений, происходящих на границе электролит -- непроводящая среда под воздействием электрического поля.

Другие считают, что возникновение электрического поля связано со вторичными зарядами, которые образуются только в неоднородных средах, состоящих из твердой и жидкой фаз. В таких средах на границе фаз существует двойной электрический слой, для которого характерно упорядоченное положение ионов. При появлении внешнего источника поля наличие такой упорядоченной структуры способствует развитию сложных электрохимических процессов. При этом на одних участках постепенно, во время воздействия внешних, сторонних источников поля накапливаются заряды положительного, а на других -- отрицательного знака. Таким образом, в среде образуются электрические диполи, которые и являются источниками поля ВП. При отключении внешнего поля вторичные заряды постепенно рассасываются.

Некоторые также предполагают, что возникновение электрического поля связано с образованием микроскопических концентрационных элементов за счет изменения чисел переноса ионов в капиллярах разных сечений. Механизм этой поляризации довольно сложен, и обычно ее называют объемной поляризацией, поскольку поляризация захватывает объем породы, обработанной электрическим током.

В горных породах, обладающих электронной проводимостью (например железные руды, некоторые сорта каменных углей), вызванная поляризация возникает в основном за счет электродных процессов, протекающих на границе электролит -- проводящая среда.

В горных породах со смешанной проводимостью возникают одновременно как объемная, так и электродная поляризации.

1.Приборы для измерения вызванных потенциалов, их устройство и работа, рекомендации к применению

Для измерения вызванных потенциалов обычно на практике используют такие приборы как:

· Цифровой скважинный прибор ЦСП-ВПРМ-43

· Четырехэлектродные зонды В5, 0А0 ,04М0, 04А

· Четырехэлектродную установку АMNB и др.

Рассмотрим устройство и работу четырехэлектродного зонда. Раздвоенный электрод А и электрод В служат для пропускания электрического тока. Электрод М, покрытый слоем перфорированной резины для устранения помех за счет поляризации самого электрода, и обычный электрод N на поверхности служат для измерения разности потенциалов. Схема измерений устроена так, чтобы в скважину пропускался прерывистый электрический ток. В промежутках между импульсами тока преобразователь замыкает цепь MN, и совместно с потенциалами собственной поляризации прибор Г₁ регистрирует вызванные потенциалы. Одновременно с этим второй прибор Г₂ регистрирует разность потенциалов, наблюдаемую между электродами М и N в момент протекания поляризующего тока (См. рис. 1).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Скважинные исследования МВП можно выполнять с любыми видами каротажной аппаратуры (разборные каротажные установки, полуавтоматические каротажные станции типа ПКС и автоматические каротажные станции типа АЭКС).

Подобная конструкция зонда дает возможность, с одной стороны, максимально сблизить между собой питающий и измерительный электроды и, следовательно, производить измерения в области наибольших плотностей тока, а с другой - не дает возможности электрическому току проходить через измерительный электрод М и оказывать на него поляризующее действие.

В остальном оборудование при каротаже ВП не отличается от оборудования для стандартного каротажа.

Советы при использовании метода ВП:

· Для получения возможно больших амплитуд рекомендуется сближенное расположение измерительного и токового электродов зонда, при этом измерительный электрод следует изготовлять из неполяризующихся материалов

· Одновременно с кривой ВП следует записывать кривую сопротивления КС.

· Продолжительность импульса тока заряда и длительность интервала времени от момента размыкания цепи питания до момента замера должны выдерживаться строго постоянными.

· Регистрацию потенциалов необходимо вести при относительно малых значениях поляризующего тока. Во избежание искажения кривой ВП вблизи токового и измерительного электродов не должно быть неизолированных металлических частей.

· Показания ВП против глин, а также чистых очень пористых или сильно кавернозных известняков и доломитов характеризуются наименьшими значениями.

· Значение ВП против названных разностей пород следует принять за условный нуль и относить к ним все замеренные значения вызванных потенциалов.

2.Результаты, получаемые в ходе измерения

Рис. 2 Теоретические кривые потенциалов вызванной поляризации в однородных пластах различной мощности.

В скважинных условиях против однородного поляризующего пласта наблюдается симметричная аномалия вызванных потенциалов, амплитуда которой зависит от мощности пласта (См. рис.2). Для пластов h>12d_c влиянием мощности можно пренебречь. Помимо мощности пласта на величину вызванных потенциалов оказывает влияние диаметр зоны проникновения фильтрата бурового раствора и ее удельное сопротивление.

Измерив разность потенциалов ДU_ВП (мВ) во время пропускания тока и ДU_КС (мВ) - разность потенциалов, наблюдаемая между электродами М и N в момент протекания поляризующего тока, мы можем определить коэффициент вызванной электрохимической активности породы А_в, который в однородном электрическом поле (лабораторные условия) равен

Коэффициент А_в характеризует интенсивность процесса вызванной поляризации

Для исключения влияния удельного сопротивления с_в насыщающей породу жидкости на величину А_в (для песчано-глинистых коллекторов) в рассмотрение вводят приведенный коэффициент вызванной электрохимической активности

электрохимический потенциал поляризация

3.Зависимости приведенного коэффициента вызванной электрохимической активности от различных условий

Опыты показывают, что в песчано-глинистом разрезе наибольшей вызванной активностью обладают глинистые песчаники и алевролиты. Незаглинизированные пески и песчаники имеют низкую активность (рис. 3, а). Чистые глины также имеют низкую вызванную активность в связи с наличием в них высокоминерализованной воды. Против известняков и доломитов наблюдаются обычно высокие потенциалы вызванной поляризации, обусловленные значительным удельным сопротивлением этих пород.

Рассмотрим дополнительно графики (См. рис.3а,б) зависимости приведенного коэффициента вызванной электрохимической активности от содержания цемента (С_гл+С) и коэффициента проницаемости k_пр .

Рис. 3(а,б). Зависимость приведенного коэффициента вызванной электрохимической активности А_в1 от содержания глинистого и карбонатного цемента (С_гл+С) и от коэффициента проницаемости k_пр девонских песчаников-коллекторов Татарии.

а -- А_в1 = f(С_гл+С); б -- А_в1 = f(k_пр); 1 -проницаемые образцы; 2 - непроницаемые образцы; 3 - зависимость, построенная по данным МИНХ и ГП; 4 - то же, по данным ВНИИгеофизики

Глядя на рис.3а можем заметить , что сначала при увеличении содержания глинистого С_гл и карбонатного цемента С можно увидеть резкое увеличение Ав₁ , далее коэффициент также продолжает расти ,только медленнее.

Что же касается рисунка 3б , то замечаем , что с увеличением проницаемости песчанников-коллекторов коэффициент Ав₁ уменьшается по параболе.

4.Кривые потенциалов вызванной поляризации

При симметричном распределении вызванной активности относительно середины пласта кривые потенциалов Uвп симметричны (рис. 90, а). Знак аномалии Uвп на кривой потенциалов вызванной поляризации определяется направлением возбуждающего тока. При заземлении А, положительном относительно заземления В, в породах повышенной вызванной активности возникают положительные аномалии Uвп. При заземлении А, отрицательном относительно заземления В, возникают аномалии противоположного знака

При заданной частоте поляризующего тока потенциал Uвп определяется: 1) вызванной электрохимической активностью породы Ав; Uвп пропорционально Ав; 2) плотностью j (силой I) поляризующего тока; Uвп возрастает с увеличением j; 3) глубиной проникновения фильтрата глинистого раствора, его химическим составом и минерализацией поровых вод; 4) соотношением между мощностью h пласта и диаметром dc скважины (см. рис. 90).

В осадочных пластических породах, не содержащих минералов с электронной проводимостью (пирита, магнетита и др.), потенциалы вызванной поляризации возрастают линейно с увеличением силы поляризующего тока (на большом диапазоне изменения последнего). В зонах сульфидного оруденения и в ископаемых углях с увеличением поляризующего тока потенциалы Uвп сначала возрастают резко, затем менее интенсивно и постепенно достигают некоторого предела «насыщения», зависящего от содержания исостава минералов с электронной проводимостью.

Система учета влияния мощности поляризующейся породы разработана для однородной изотропной среды (сп = свм = ср), а учета толщины поляризующегося слоя при проникновении пресного фильтрата глинистого раствора -- для частного случая, когда мощность поляризующейся породы h > I0dc и сп = спп. В этих частных случаях

где нвп, находят по кривой нвп= f (h/dc) (рис. 92, а), а µвп -- по кривым, приведенным на ( рис. 92, в.)

Мощность исследуемых пород определяют по фиктивному значению hф. На рис. 92, б приведена зависимость hф/dc= f (h/dc) для сп = свм = ср, по которой, зная hф и dс, определяют h/dc; далее рассчитывают h.

Потенциалы Uвп вызванной поляризации пород пропорциональны потенциалу Uс электрода М поляризующего поля. Для исключения влияния потенциала Uс на величину Uвп вместо Uвп используют эффективную вызванную активность

Потенциал Uс обычно во много раз превышает Uвп. Поэтому удобно брать отношение Uс Uвп 100 (Ав,эф, %). При замерах потенциалов вызванной поляризации стандартными установками одновременно с кривой Uвп регистрируют кривую потенциалов Uсп собственной поляризации пород. Если величины Ucп соизмеримы с Uвп, то из значений Ucп + Uвп вычитают значения Ucп

Заключение

В заключении я хотел бы рассмотреть сферы применения МВП. Перспективен МВП для выделения нефтяных пластов, обводнившихся в процессе разработки пресной водой. В некоторых районах между вызванными потенциалами и проницаемостью песчаников к_пр наблюдается коррелятивная связь, которую можно использовать для приближенного определения коэффициента проницаемости.

На месторождениях твердых полезных ископаемых метод вызванных потенциалов позволяет в разрезах скважин выделять пласты углей, сульфиды железа, интервалы свинцово-цинкового выделения.

Метод потенциалов вызванной поляризации используют также для выделения углей при изучении разрезов угольных скважин. Имеется положительный опыт использования метода для определения в разрезах скважин зон сульфидного оруденения.

Также геохимические процессы, связанные с наличием углеводородов в горных породах, могут в определенных условиях приводить к образованию минералов с электронной проводимостью. Это явление открывает перспективы использования метода ВП для поиска и картирования месторождений углеводородов.

Список использованной литературы

1. Добрынин В.М., Вендельштейн Б.Ю., Резванов Р.А., Африкян А.Н. Промысловая геофизика: Учебник для вузов /Под ред. В. М. Добрынина. -- М.: Недра, 1986. с. 342.

2. Геофизические методы исследования скважин. Справочник геофизика. Под ред. В.М.Запорожца - М.Э.: «Недра»,1983 - 591 с.

3. Дахнов. В.Н. Интерпретация результатов геофизических исследований разрезов скважин. - М.Э.: «Недра»,1982 - 368 с.

4. Интернет-источники.

5. https://nw-geo.ru/geophysics/tech/ip

6. https://studfiles.net/preview/5333113

Размещено на Allbest.ru