22. Электропроводность (удельное сопротивление) минералов и пластовых флюидов .

Электропроводность — свойство пород проводить ток (электрические заряды), электросопротивление — препятствовать его прохождению. Процесс электропроводности сводится к движению (дрейфу, миграции) носителей зарядов (ионов, электронов, дырок) в направлении соответствующих электродов, при помощи которых в рассматриваемую среду вводится ток.

По величине и природе проводимости и диэлектрической прони­цаемости выделяют три группы минералов.

1. Самородные металлы и графит — вещества с электронной проводимостью 10^-8-10^-5 Ом • м, ε (диэлектрическая проницаемость)->беск.

2. Большая часть оксидов, сульфидов – минералы с электронной и дырочной проводимостью, в основном полупроводники; ρ= 10^-6-10⁸ Ом • м, ε>80

3. Типичные диэ­лектрики от 5*10⁷ до 3*10¹⁶ Ом • м, ε = 4 – 12.

Проводи­мость - ионная, для них характерны различные виды поляризации смещения (кварц, полевые шпаты, кальцит, доломит, гипс, ангидрит, галит, сильвин).

Влияние температуры Т на параметры р и Е различных минералов неодинаковое:

ρ проводников с ростом Т растет благодаря возрастанию интенсивности колебаний ионов кристаллической решетки, препятствующих перемещению электронов;

ρ полупроводников и диэлектриков напротив уменьшается с ростом Т благодаря возрастанию концентрации свободных электронов вблизи дырок и росту числа дырок (в полупроводниках); увеличению числа подвижных ионов в решетке (в диэлектриках).

Жидкая фаза

Рассмотрим электрические свойства водных растворов электролитов и углеводородных жидкостей. Вода, насыщающая породу в условиях естественного залегания, является обычно водным раствором солей, среди которых наиболее распространены NaCI, КС1, MgCI2, CaCI2, NaHC03, Na2S04. Удельное сопротивление водного раствора сильного одновалентного бинарного

электролита, полностью диссоциирующего в воде, при постоянной, например комнатной температуре t = 20 С, определяется выражением

Λ — эквивалентная элек­тропроводность электролита при Т = 20°С, выраженная в Ом^-1*см²; Св —концентрация электролита, г-экв/л.

Величины u, v, Λ являются функциями Св, что необходимо учиты­вать при расчете ρв по этой формуле. Для большинства электролитов, в частности для типичных солей пластовых вод, характерно умень­шение u, v и Λ с ростом Св, что обусловливает отклонение зависимос­ти) ρв=/(Св) от линейной в области высоких Св. Уменьшение u, v и Λ ростом Св вызвано усилением взаимодействия между ионами при движении их в растворе с ростом концентрации раствора.

При температуре раствора Т, отличной от 20 °С, р_в определяется выражением ,

где а_т — температурный коэффициент электропроводности, изме­няющийся для рассматриваемых электролитов в пределах 0,021— 0,023 [1/°С].

Изменение ρ_в в зависимости от С_в и Т раствора NaCI характери­зует семейство экспериментальных зависимостей р_В=f(С_В) для раз­личных Т = const.

Приближенную оценку р_в раствора сложного состава выполняют, определяя р_в по графикам р_В=f(С_В) для растворов NaCI, используя в качестве С_в суммарную концентрацию раствора сложного состава С_в = ΣСi в г-экв/л. Удельное сопротивление нефтей составляет 10¹⁰-10¹⁴ Ом • м.