Применение кривых пс
Кривые ПС в комплексе с другими диаграммами каротажа находят широкое применение при сопоставлении разрезов скважин, уточнении литологии пород, пересеченных скважиной, и выделении коллекторов. По кривой ПС терригенный разрез может быть расчленен на глинистые и песчаные пласты; в карбонатном разрезе можно выделить интервалы, обогащенные глинистыми (пелитовыми) частицами. В ряде случаев по потенциалу ПС определяют удельное сопротивление (минерализацию) пластовой воды и оценивают глинистость и коллекторские свойства пород. Кроме того, данные ПС применяются при анализе циклов седиментации, составлении карт фаций и качественного изменения фильтрационных свойств коллекторов. Метод ПС является одним из ведущих в комплексе геофизических исследований скважин.
§ 3. Удельное сопротивление водных растворов и горных пород
Одно из свойств горных пород — способность проводить электрический ток или оказывать сопротивление прохождению тока. В качестве величины, характеризующей способность пород к пропусканию тока, принимается удельное электрическое1 сопротивление ρ. За величину удельного сопротивления горной породы принимают сопротивление объема породы, имеющего форму куба с поперечным сечением 1 м2 и высотой 1 м (ρ = RS/l); измеряется в ом·метрах.
Величина, обратная удельному сопротивлению, — удельная электрическая проводимость σ=1/ρ, измеряется в см/м. Гордые породы проводят ток в основном благодаря наличию в их поровом пространстве водных растворов солей (электролитов).
Удельное сопротивление горных пород изменяется от долей ом·метра до десятков и сотен тысяч ом·метров (табл. 1). Такое резкое различие горных пород по удельным сопротивлениям позволяет изучать свойства пород по данным электрического каротажа.
Удельное сопротивление водных растворов солей
Природные воды и фильтрат промывочной жидкости (приготовленной на воде) представляют собой водные растворы солей. Удельное сопротивление этих растворов зависит от их концентрации, температуры и химического состава. Чем выше концентрация солей при прочих равных условиях, тем ниже удельное сопротивление пластовой воды, а следовательно, пород. С повышением температуры сопротивление водных растворов понижается. Это объясняется увеличением подвижности ионов и уменьшением вязкости растворов.
При небольших изменениях температуры (например, 0— 50 °С) для определения удельного сопротивления можно пользоваться упрощенной формулой
где α — среднее значение температурного коэффициента электропроводности, при изменении температуры на 1°С для электролита NaCl равное 0,022*; ρ2 и ρ1—удельные сопротивления электролита при температурах соответственно Т2 и Т1. Зависимость удельного сопротивления раствора NaCl от его концентрации при различной температуре изображена в виде номограммы (рис. 18). Такой номограммой обычно пользуются для пересчета удельного сопротивления промывочной жидкости ρс1 замеренного на поверхности при температуре Т1, на удельное сопротивление этой же ПЖ ρс2 в скважине при температуре Т2.
Пример. Удельное сопротивление раствора NaCl на поверхности при 20 °С равно 1,2 Ом·м. Определить его сопротивление при 110 °С.
По номограмме получаем, что сопротивление раствора ρc1 = 1,2 Ом·м при 20 °С соответствует наклонной кривой концентрации 5 г/л. Точка ее пересечения с линией Т=110 °С соответствует ρc2=0,36 Ом·м, которое и является значением сопротивления раствора при 110 °С.
Удельное сопротивление растворов различных солей при их концентрации 10 г/л и температуре 18°С (в Ом·м): NaCl — 0,626, КСl—0,641, СаСl2—0,626, MgCl2—0,580.
Электропроводность раствора нескольких солей приблизительно равна сумме электропроводностей, обусловленных каждой из солей в отдельности.
Для практических расчетов построена номограмма (рис. 19), позволяющая по результатам химического анализа вод определять суммарную концентрацию раствора, эквивалентную общей концентрации NaCl. На абсциссе номограммы показано содержание ионов различных солей. По ординате находим множитель а, позволяющий приблизительно определить содержание ионов NaCl в растворе, эквивалентное концентрации ионов той или иной растворенной соли. Оценив эквивалентное содержание NaCl, получаем удельное сопротивление раствора при заданной температуре по номограмме (см. рис. 18).
Пример. Согласно химическому анализу, пластовая вода при 29°С содержит Са —0,54 г/л; SO4—1,3 г/л и NaCl—15,5 г/л. Суммарная концентрация солей 17,34 г/л. Множителем для Са является 1,21; для SO4 — 0,65. Используя множители, находим приближенное эквивалентное содержание NaCl = 0,54-1,21+ 1,3-0,65+15,5 = 0,66+0,84 +15,5=17 г/л.
Согласно номограмме (см. рис. 18), при 29°С ρв = 0,35 Ом·м.
В пластовых водах нефтяных и газовых месторождений хлористый натрий составляет от 70 до 95 % общего количества растворенных солей. В фильтрате промывочной жидкости он также преобладает. Исходя из этого при определении сопротивления пластовых вод и фильтрата промывочной жидкости для приближенных расчетов часто допускают, что в них содержится только соль хлористого натрия.
Для получения удельного сопротивления фильтрата ПЖ ρф и удельного сопротивления глинистой корки ρгк по удельному сопротивлению ПЖ ρс пользуются специальной палеткой, построенной по экспериментальным данным (рис. 20).
Пример. Надо определить ρф и ρгк, если ρс=0,6Ом·м при температуре в скважине 70 °С. Проводим вертикальную линию через точку 0,6 на шкале рс и отсчитываем на шкалах ρф = 0,5 Ом·м и ρгк = 0,95 Ом·м при температуре 70 °С.
* Температурный коэффициент в действительности в некоторой степени зависит от температуры и при высокой температуре (более 250 °С) рост его сопровождается увеличением удельного сопротивления раствора.