Физические основы метода потенциалов собственной поляризации
Основан на изучении естественного стационарного эл. поля в скв., образование которого связано с физ-хим процессами, протекающими на поверхностях раздела скв-порода и между пластами разной литологии.
При бурении скважины нарушается естественное залегание горных пород вследствие разрушения их буровым инструментом и воздействия промывочной жидкости, в качестве которой используют воду, глинистые и известково-глинистые растворы. При проведении ГИС скважина должна быть заполнена промывочной жидкостью, через которую обеспечивается контакт электроустановок электрического каротажа с горной породой. Промывочная жидкость оказывает существенное влияние на результаты ГИС. Обычно при бурении скважины гидростатическое давление промывочной жидкости превышает пластовое давление, вследствие чего происходит проникновение фильтрата бурового раствора в проницаемые горные породы. Одним из методов ГИС, позволяющим выделять проницаемые интервалы в разрезе скважины, является метод каротажа самопроизвольной (спонтанной) поляризации скважины (ПС).
Величина ПС может зависеть от нескольких взаимосвязанных физико-химических реакций:
1. Диффузионно-адсорбционные потенциалы – возникающие при пересечении скважиной песчанистых пластов коллекторов. В естественных условиях минерализация пластовых вод выше, чем минерализация промывочной жидкости. В буровом растворе молекулы NaCl диссоциируют на катион Na и анион Cl ,каждый из которых диффундирует с определенной скоростью, причем подвижность Cl в 1,5 раза выше подвижности иона Na+. Следовательно, на границе скважина-пласт-коллектор происходит перераспределение зарядов. Промывочная жидкость за счет ионов Cl- заряжается отрицательно, а пласт за счет Na+положительно. Таким образом, на контакте песчаного пласта со скважиной образуется двойной электрический слой, потенциал которого называется диффузионным.
2. Потенциалы фильтрации возникают при движении в порах горной породы, при этом происходит адсорбция анионов солей пластовых вод, а внутри капилляра образуется избыток катионов. При движении жидкости на входе капилляра возникает избыток положительных зарядов, а на выходе - избыток отрицательных. Образуется как бы гальванический элемент, посылающий ток на встречу движения жидкости.
3. Окислительно-восстановительные потенциалы.
Эти потенциалы возникают при химических реакциях между электропроводящими телами (сульфиды, графит, антрацит и др.), промывочной жидкостью скважины и пластовыми водами. Разность потенциалов между окисляющей средой и окислителем называется окислительно-восстановительным потенциалом.
Потенциалы Сп создаются в результате следующих физико-химических процессов
1. Диффузия ионов из пластовых вод в скв. и из скв. в пласт, а так же адсорбция ионов (солей) на поверхности минеральных частиц г.п. (Е д и Еда)
2. Фильтрация вод из сква в пласта и наоборот (Еф)
3. Окисл-восст процессы, происходящие в породах и на контакте их с промывочной жидкостью и с металлами.( Е ов)
Способность г.п. поляризоваться под действием вышеперечисленных процессов называется ест. электрохимической активность г.п.
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПС
1. Выделение в разрезе скважины проницаемых интервалов.
2. Литологическое расчленение разреза.
3. Определение границ пластов.
4. Определение фильтрационно-емкостных свойств пластов-коллекторов