Федеральне агентство з освіти

1 Питомий електричний опір гірських порід

Властивість гірських порід проводити електричний струм характеризується їх питомою електропровідністю або зворотного їй величиною - питомим електричним опором:

де R - повний електричний опір зразка породи (в Ом), S і L, відповідно, площа поперечного перерізу (в м) і довжина (в м) зразка.

Розмірність величини ρ - Ом • м, тобто питомий електричний опір (або просто опір) породи вимірюється в омметр.

Питомий електричний опір гірської породи визначається величиною опору її твердої фази, об'ємом порового простору, текстурними особливостями породи, опором насичують поровий простір флюїдів, мінералізацією пластової води і температурою.

Питомий опір твердої фази породи залежить від її мінералогічного складу. Основні мінерали, що входять до складу осадових гірських порід на нафтових і газових родовищах, а також на родовищах твердих корисних копалин, мають дуже великі значення опору і фактично є діелектриками. Виняток становлять мінерали вугільних і рудних родовищ (табл. 1).

Питомий електричний опір гірських порід, породоутворюючих і рудних мінералів

З ростом температури розчинність солей у воді закономірно збільшується, а електричний опір зменшується відповідно до вираження

де ρ 20 і ρ t - питомий опір розчину відповідно при t = 20 0 C і поточному значенні температури; at і bt - температурні коефіцієнти, рівні для розчину NaCl, відповідно, 216 • 10 -4 і 8 • 10 -6.

На рис. 1 наведено сімейство залежностей питомого опору ρв водних розчинів NaCl від концентрації солей і температури. Залежно від шуканого параметра наведена на рис. 1 палетка може використовуватися або для визначення величини питомого електричного опору пластової води, або для визначення об'ємного вмісту розчиненої в ній солі NaCl.

Мал. 1. Залежність питомого опору ρв розчину NaCl від температури і концентрації СNfCl.

Оскільки одним з кращих провідником електричного струму в осадових гірських породах є вода, а породообразующие мінерали не проводять електричний струм і фактично є діелектриками, питомий опір гірської породи залежить не тільки від мінералізації пластової води і температури, але і від вмісту води в породі. У разі насичення пустотного простору породи тільки водою значення питомого опору буде залежати тільки від значення коефіцієнта пористості. Чим більше значення коефіцієнта пористості породи, тим більше в ній міститься води і тим менше значення питомої опору, і навпаки - високі значення питомої опору відповідають більш низьких значень коефіцієнта пористості.

На величину питомого опору глинистих пісковиків впливають не тільки мінералізація пластової води і термобарические умови, а й поверхнева провідність тонкодисперсної глинистої фракції породи, що володіє підвищеною адсорбційною здатністю. Вплив цього фактора особливо сильно проявляється при насиченні породи слабомінералізованої або прісною водою. У цьому випадку значення параметра пористості змінюється в залежності від мінералізації пластової води.

Для оцінки впливу поверхневої провідності на величину питомого опору породи використовують коефіцієнт поверхневої провідності П:

де Рп - параметр пористості породи, насиченою нізкомінералізованной водою; Рп нас - параметр пористості породи, що містить високомінералізовану воду (насичений розчин). Коефіцієнт поверхневої провідності П залежить отудельного опору порових вод і глинястості породи (рис. 2).

Мал. 2. Залежність коефіцієнта поверхневої провідності П від питомої опору ρв порових вод і глинястості порід СГЛ.

Питомий опір водонасиченому породи можна представити таким чином:

Питомий опір нефтенасищенних і газонасичених порід вище в порівнянні з опором порід, поровий простір яких повністю заповнене пластової водою. Провідником електричного струму в таких випадках є мінералізована пластова вода. Кількість води і характер її розподілу в поровом просторі визначають питомий опір породи.

При вивченні впливу нафтогазонасиченості зручно замість питомого опору породи розглядати відношення питомої опору ρн нефтенасищенной або газонасиченого ρг пласта до питомому опору ρвп того ж пласта, пори якого повністю заповнені пластової водою. Зазначене відношення називається параметром насичення порового простору або коефіцієнтом збільшення опору і позначається наступним чином:

Для нафто- і газонасиченого пласта це відношення показує, у скільки разів насичення породи нафтою і газом збільшує її питомий опір в порівнянні з опором повністю водонасиченого пласта. Експериментальними дослідження встановлено залежність між коефіцієнтом водонасиченому kв породи і параметрами Рн і Рг насичення породи вуглеводнями:

де k н = 1-kв або kг = 1-k н. відповідно, коефіцієнти нефтенасищенності і газонасиченості; аn і n - коефіцієнти, постійні для даного типу відкладень.

Мал. 3. Залежність параметра насичення Рн від коефіцієнта нефтенасищенності k н і водонасиченому kг порід:

а - для піщано-глинистих і карбонатних порід: 1 - піщано-глинистих гідрофільних, 2 - слабогідрофобних, 3 - гідрофобних, 4 - карбонатних; б - для піщаних колекторів з різною глинистих: I - нафта (газ), II - нафта (газ), III - вода.

Аналіз кривих на рис. 3 показує, що питомий опір нефтенасищенних порід істотно відрізняється від опору тих же порід, насичених водою в області високих значень коефіцієнта нафто (газо) насиченості - k н (г) ≥40%.