Влияние глинистости

При чередовании тонких пластов с малым сопротивлением, имеющих различную характеристику по ПС (например, песчаных и глинистых прослоев), на диаграмме наблюдается общий минимум или максимум потенциалов, на фоне которого выделяются локальные минимумы или максимумы, соответствующие отдельным прослоям. Каждый прослой пачки Отмечается тем резче, чем больше его мощность и мощность разделяющих прослоев. Отдельные прослои могут не выделиться на кривой ПС, если они имеют минимальную мощность, которая зависит от диаметра скважины, глубины проникновения фильтрата ПЖ в пласт, удельных сопротивлений прослоев, вмещающей среды и ПЖ. При этом песчано-глинистая пачка на кривой ПС отмечается как однородный пласт с амплитудой аномалии ΔU_{ПС гл}, меньшей расчетного ее значения Е_ПС для чистых песчаных прослоев.

Степень снижения амплитуды характеризуется величиной

где ΔU^′_{ПС гл} — амплитуда ПС против глинистого пласта, исправленная за мощность.

В однородной по сопротивлению песчано-глинистой пачке величина α_ПС линейно зависит от содержания глинистого материала в породе λ_гл:

где h_i — мощность отдельных глинистых прослоев: Н — мощность пачки.

При изменении λ_гл от 0 до 1 α_ПС изменяется от 1 до 0.

В неоднородной среде, когда удельное сопротивление песчаных ρ_п и глинистых ρ_гл прослоев различно, при наличии проникновения фильтрата промывочной жидкости в песчаные прослои зависимость α_ПС от λ_гл становится более сложной. Согласно Г. Доллю,

где u=ρ_п/ρ_зп; q=λ_глρ_п/(1—λ_гл)ρ_гл; ρ_зп — удельное сопротивление прослоев в зоне проникновения.

На рис. 13 показаны кривые α_ПС=f(λ_гл), рассчитанные по (1.26) для различных фиксированных значений ρ_п/ρ_зп и заданном значении (шифр палетки) ρ_п/ρ_гл = 5. При расчете этих кривых не учитывался такой важный фактор, как влияние на величину ΔU_ПС зоны проникновения, что значительно упростило задачу. Однако полученные зависимости в основном отражают закономерности изменения амплитуды ΔU_ПС в слоистых глинистых пластах и находят применение в практике.

Проникновение фильтрата ПЖ в пласт приводит к смещению поверхности контакта ПЖ с пластовой водой неизмененной части пласта.

Это, как и увеличение диаметра скважины, ведет к снижению и сглаживанию амплитуды аномалий ΔU_ПС . Увеличение удельного сопротивления зоны проникновения (повышающее проникновение) также вызывает уменьшение амплитуды ΔU_ПС (рис. 14).

Основные факторы, влияющие на форму и амплитуду отклонения кривой пс

Форма и амплитуда отклонения кривой ПС зависят от различных факторов, влияющих на распределение силовых линий тока и на падение потенциала в изучаемой среде. К ним относятся: мощность пласта, диаметр скважины, сопротивления пласта, вмещающих пород, промывочной жидкости и пластовой воды, проникновение фильтрата ПЖ в пласт и др.

Кривая пс против пород различной литологии

Песчано-глинистый разрез благоприятен для изучения его по кривой ПС. В общем случае пески, песчаники, алевриты и алевролиты легко отличаются по кривой ПС от глин. При ρ_ф>ρ_с (прямое ПС) песчано-алевритовые пласты отмечаются отрицательными аномалиями ПС. Изучение фактического материала, полученного в скважинах, и лабораториях данных показало, что отклонение амплитуды ПС против глинистых песков меньше, чем против чистых (неглинистых) песков¹. С увеличением в песчаном пласте количества глинистого материала возрастает коэффициент диффузионно-адсорбционного потенциала (его диффузионно-адсорбционная активность), а следовательно, уменьшается амплитуда отклонения кривой ПС против него.

Наибольшей адсорбционной активностью (наибольшей дисперсностью) обладают глинистый и лимонитовый цементы породы, значительно меньшей — карбонатный цемент и наименьшей— силикатный цемент. Адсорбционная емкость скелетной фракции песчано-глинистой породы (диаметр зерен больше 0,01 мм) во много раз меньше адсорбционной емкости наиболее распространенных разновидностей цемента и не играет существенной роли в формировании диффузионно-адсорбционной активности пород.

Против нефтегазоносных чистых песчано-алевритовых пластов аномалия ПС практически такая же, как против водоносных. Против нефтегазоносных глинистых пластов амплитуда ПС снижается относительно амплитуды ПС против такого же водоносного пласта. Это происходит вследствие повышения сопротивления коллектора, а также изменения его диффузионно-адсорбционной активности. Последнее объясняется тем, что в глинистых коллекторах вследствие замещения части объема пор нефтью и газом происходит увеличение относительной глинистости и соответственно диффузионно-адсорбционной активности.

В карбонатном разрезе основные причины возникновения аномалии ПС те же, что и в песчано-глинистом разрезе. Отрицательными аномалиями на кривой ПС отмечаются чаще всего чистые (неглинистые) карбонатные пласты (известняки, доломиты) как крупно-, среднезернистые, так и мелкозернистые, в том числе малопористые и плотные.

Карбонатные пласты (мергели, глинистые известняки, глинистые доломиты и т. д.), содержащие глинистый материал, сосредоточенный в рассеянном виде в порах или по всей толще породы, отмечаются малыми отклонениями кривой ПС от линии глин.

Карбонатный разрез по данным ПС в большинстве случаев можно расчленить на глинистые и неглинистые породы. Пористые, проницаемые неглинистые карбонатные породы могут отмечаться на кривой ПС так же, как и малопористые, непроницаемые, не содержащие глинистого материала.

Кривая ПС, характеризующая карбонатный разрез, очень усложнена вследствие влияния на поле токов ПС высокого сопротивления пород (рис. 15), Токи ПС, текущие из глинистого пласта к проницаемому, распространяются в основном по стволу скважины между глинистыми и песчаными пластами, не проникая на этом интервале в пласт с высоким сопротивлением. Соответственно ток ПС в скважине против пласта с высоким сопротивлением остается неизменным, и при постоянном на этом участке диаметре скважины кривая ПС изображается прямой линией. Поскольку токовые линии проникают из скважины в пласт и из пласта в скважину против пластов с относительно малым сопротивлением, кривая ПС оказывается представленной относительно прямолинейными отрезками различного наклона.

Расчленение разреза и выделение границ пластов по кривой ПС в разрезе высокого сопротивления затруднительно. Это существенно ограничивает использование кривой ПС, регистрированной в карбонатном разрезе, для качественной и количественной интерпретации.

Метаморфические и изверженные горные породы по своей природе и строению отличаются от пород осадочного комплекса. В них не возникает двойной электрический слой, как это наблюдалось в породах, содержащих тонкодисперсный материал в виде слоев и включений. Метаморфические и изверженные породы, обычно достаточно плотные, не отмечаются на кривой ПС четкими аномалиями, и эта кривая не может быть использована для оценки их литологии.

¹ В дальнейшем описание кривой ПС будет дано для наиболее распространенного случая, когда минерализация пластовой воды больше минерализации ПЖ (прямое ПС). Другие случаи оговорены.