2. Модель диффузионно-адсорбционной поляризации

В приведенных выше критериях коллектора, наряду с параметрами электропроводности, фигурирует параметр α_пс, который является оценкой диффузионно-адсорбционной поляризации при измерениях в скважинах и несет информацию о глинистости коллектора. Вспомним механизм образования диффузионно-адсорбционной поляризации.

При вскрытии терригенного разреза скважинами на контакте «горная порода — промывочная жидкость» создается градиент концентрации (из-за различной минерализации контактирующих растворов), вызывающий диффузию. Как правило, поровые (пластовые) воды более минерализованы, чем промывочная жидкость, поэтому диффузия направлена из пласта в скважину. Так как подвижность отрицательного хлора в свободном электролите выше, чем положительного натрия, против неглинистых песчаников появляется избыток отрицательных зарядов.

Когда в разрезе присутствуют глины, диффузия осуществляется в основном за счет положительных ионов, и против глин наблюдается положительный электрический потенциал.

При геофизических исследованиях измеряется потенциалы самопроизвольной поляризации или ПС. В качестве петрофизического параметра выступает относительная амплитуда ПС — α_пс, рассчитанная таким образом, что для «чистых» глин α_пс = 0, а для чистых неглинистых песчаников α_пс = 1.

Примем коллектор состоящим из неглинистого скелета, цемента, который может быть или глинистым, или карбонатным, и пор, заполненных поровой водой. Выражение для а_пс коллектора:

где К_в.св = К_в.св(г)+ К_в.св(к) — коэффициент физически связанной воды; К_в.св(г)- коэффициент адсорбированной на поверхности глин воды; К_в.св(к) — коэффициент капиллярно удержанной воды в карбонатном цементе.

Отметим, что на фильтрационно-емкостные свойства коллектора влияет К_в.св, то есть наличие адсорбированной и капиллярно удержанной воды, а на α_пс — только К_в.св(г), что необходимо учитывать при использовании модели.

Смысл этого уравнения будет более понятным, если рассмотреть частные случаи:

а) глинистый цемент отсутствует — α_пс = 1, т.к. К_в.св(г) = 0;

б) все поровое пространство занято глинистым цементом α_пс = 0, т.к. К_в.св(г) = 1;

в) поровое пространство занято карбонатным цементом α_пс →1, т.к. К_в.св(к) → 1.

Отсюда следует правило-предостережение: плотный пласт с карбонатным цементом выделяется на кривой α_пс также, как лучший коллектор, не содержащий цемента вообще.

Для использования α_пс в целях оценки фильтрационно-емкостных свойств коллектора необходимо соблюдение двух условий:

• Во-первых, изменения пористости и проницаемости коллектора должны быть обусловлены вариациями его глинистости. Практически на всех месторождениях α_пс является наиболее надежным критерием выделения коллектора (табл. 8.8). Для большинства месторождений углеводородов Западной Сибири пористый пласт принимается за коллектор, если его α_пс больше или равняется 0,4.

• Во-вторых, минеральный состав цемента должен быть однороден и не должен меняться в границах коллектора.

Различное качество глин и переменное количество карбонатного цемента в терригенных коллекторах ухудшают корреляционные связи «α_пс-К_п» и «α_пс-К_пр» и могут внести ошибки в оценки фильтрационно-емкостных свойств коллектора по этому параметру.