Интерпретация

Данные химических анализов используются для определения

удельного сопротивления вод, если отсутствуют непосредственные

измерения. Сопротивление в этом случае оценивается приближен­

ными методами с разной степенью точности. Если в воде преоб­

ладает соль NaCl (до 90 %), оценка осуществляется по общей

концентрации солей С (в ~г/м3) или Св (в кг-эквjм3) при ис­

пользовании графиков зависимости Рв =/(С, t) =/(Св, t) (рис. 1),

полученных для соли NaCl. Общая концентрация в этом случае

Св = 0,01 LCa; = 0,01 LСк;

р1,0м•м

~

1'-

20

~

·~-~

~

3 -

~

~ ~

•

1"""- .......

~~

~~~

~,811=":::-·-·· .

~~

1··-

~~

-·-

. ·-····

~

~~ ~ ......

-·-·1·- -·

с·--1--

'

i --

-

0,2 --·-

,___

1"'1

t-.~~~

·1·-

'

18

.....

[::';~~s~

0,1

=:: 1--

1-Jn

0,08

0,06

::.=r·-··

~

' ~

t...

~;;---··

~

~

~~

.:-.

~~~

~·:

с'"

...u

~~

~

~~

....

~t'~:::il:!

~~-

·--··

~~

-1211

n.n1

.__

0,2 0,3

0,5

0,81

2

3 4 S 6 8

10

20

30

50

8Q 100

200

С,кr/м3

о,1

0,001

o,oos

0,01

0,02

0,03

0,06

0,1

0,2

0,3

0,5

0,7

1

2

3 4

s си.~

~----------~~----------~--~~---------------· м

3

0,001

0,01

0,1

0,2

бр21- 1, r/см

Рис. 1. Зависимость удеJJЬноrо электрического coпpo11IВJieJIIUI пластовых вод от коJЩентрации и плотиости раствора NaCI.

Шифр кривых - t, ос

10

или

С= 0,01(L4aiCai + L4кiСю).

Здесь Св - общая концентрация солей в пластовой во­

де, кг-эквjм3; Са и Ск - концентрации анионов и катионов;

мг-экв/100 см3; Аа и Акмассы грамм-эквивалентов отдельных

анионов и катионов; 0,01 - переводной коэффициент для выра­

жения концентрации раствора в кrjм3 или кг-эквjм3.

С помощью общей концентрации можно определить удельное

сопротивление вод при низкой концентрации солей с точностью 1 %, а при высокой концентрации (4-5 н) - 5-8 %. Для этого

используют графики (см. рис. 1), по которым находят удельное

сопротивление пластовой воды при заданной температуре t.

Если ионный состав солей в воде Сложен и катионы более

чем на 1/3 представлены кальцием и магнием или анионы содержат ион нсо;,

(1)

где Ci- эквивалентная концентрация (в кг-эквjм3) i-й соли; Лп:.­ эквивалентная электропроводность (в ом-1·м2) раствора i-й соли,

соответствующая суммарной эквивалентной концентрации С:~:.

солей в растворе. Эквивалентная электропроводность Л = и + v электролита (соли) равна сумме подвижностей его катиона и и аниона v. Величины Л, и, v зависят от суммарной концентрации

раствора, поэтому значения ~:t определяются по эксперимен­

тальным кривым Л = /(С:~:.) (рис. 2) для заданной величины. По­ скольку здесь приведсны кривые Л =f( С:~:.) для t = 20 °С, то, под­

ставляя значения Л, определенные по этим кривым, в формулу (1); получают значение Рв при t = 20 °С. Для расчета Рвt при тем­

пературе пласта t и известном значении р.20 используют зависи­

мости Рв =/(С) для различных t = const (см. рис. 1).

Приведем примеры определения суммарной концентрации со­ лей в пластовой воде по данным химических анализов и оценки

по ним удельного сопротивления вод.

Прим.ер 1. Определить суммарную концентрацию Св (в г-экв/л) по данным анализа вод Северо-Ставропольского место­

рождения, приведеиным в табл. 1:

Св = 0,01(37,683 + 0,497 + 1,452) = 0,01(38,680 + 0,515 + 0,437) =

= 0,39632 г-экв/л ~ 0,4 г-экв/л = 0,4 кг-эквjм3•

Прим.ер 2. Определить суммарную концентрацию С (в кг/~)

по данным анализа вод Соколовогорского месторождения, при­

ведеиным в табл. 1:

11

13

11

9

7

5

3

1

-

.............

i"'-

~

r-

,ld

.......

~

~

~

.......;

~

r

..........

~

~

~CI

........

'

1

~

-

r

--

-

Са

(;1(

~~

l'\.

..~

ci~

~'-,

"

........._ ,

'~

i\

...............

'\

.

Na

неб

~

r\\

\

~,

1\

0,001

0,02

0,05

0,1

0,2

0,5

1

2

3 4 5

Си, кr-экв/м3

Рис. 2. Зависимость эJCIIИIIaJJelmloй эдектропроводиости от коJЩеmрации рас­

'1110ра ДJJJI ра9J111'1ИЫХ COJJeй

с= 0,01(35,5·508,21 + 48,0·0,808 + 61,0·0,1 + 24-347,238 +

+20,04·124,85 + 12,16·38,03) = 180,5 + 0,39 + 0,06 + 83,2 + 25,0 +

+4,56 =293,71 r/л или кгjм3.

Пример З. Определить по рис. 1 удельное сопротивление пла­ стовых вод по данным анализов, приведеиным в табл. 1, при раз­

ных температурах.

1.Общая минерализация Св= 0,4 кг-экв/м3; Рвtв = 0,3 Ом·м.

2.Общая минерализация С= 293,7 кr/м3; Рвtв = 0,037 Ом·м;

Рв4s =0,028 Ом·м.

Для приближенной оценки удельного сопротивления в ряде

районов Используют плотность воды при 20 ос (б.20).

При.мер 4. Пластовая вода имеет плотность 1,1598 rjcм3 при t = 20 °С. Для определения р.20 воспользуемся кривой бр2о - 1 и нижней шкалой рис. 1, на которой откладывается значение плот-

12

ности за вычетом единицы. Уделыtое с:опротивление воды оп­

ределяется по ордина'I'е точки указанной кривой с абсциссой

бв2о - 1 = 0,1598 и равно 0,042 Ом·м.

Пример 5. Вода пекоторога горизонта имеет плотность 38 =

= 1,008 rjcм3 при t = 20 °С. Пользуясь соответствующей кривой

рис. 1, получим сопротивление воды, равное 0,46 Ом·м. Если требуется .найти сопротивление этой воды при температуре, от­ личной от 20 °С, например при 50 °С, следует воспользоваться

кривыми Рв =/(С, t) для NaCl. Выбираем кривую Рв =/(С) для t = 20 ос и находим точку, соответствующую ординате 0,46, за­

тем спускаемся до кривой t = 50 ос и на оси берем отсчет Рвsо =

= 0,27 Ом·м.

Пример 6. По данным химического анализа пластовая вода

содержит 150 кгjм3 NaCl, 80 кгjм3 CaCl2• Рассчитать Рв при тем­

пературе пласта t = 70 °С.

1. Вычислим значение Рв приближенным способом, полагая,

что пластовая вода является раствором NaCl с концентрацией,

равной сУммарной концентрации Cr. (в кгjм3) всех солей, при­

сутствующих	в пластовой воде. Находим Cr. = CNaCI	+ Сеас12 =
= 230 кгjм3.	По кривой Рв =/(С) для t = 70 ос (см.	рис. 1) для

С= 230 кгjм3 получаем Рв = 0,022 Ом·м.

2. Рассчитаем значение Рв по формуле (1). Зная эквивалент­

ную массу солей NaCl - 58,5 кг, CaCl2				-	55,5 кг, вычислим их
эквивалентные концентрации С		1	= 2,57	кг-эквjм3 (NaCl)		и С	=
= 1,44 кг-эквjм3 (CaCl2)						2
	и суммарную концентрацию Cr.					= С1	+
+ С2 = 4,01 кг-эквjм3•	По гра<gикам на				рис. 2 находим	A1r.	=

= 5,05 ом-1·м2; A2r. = 4,33 ом-1·м. Подставляя полученные значе­

ния Ct, С2, At, А2 в формулу (1), получим Рв2о = 0,052 Ом·м. Для

найденного Рв20 и t = 70 ос по кривым рис. 1 получим Рв7о =

= 0,024 Ом·м.

YДFJIЬHOE СОПРОТИВЛЕНИЕ ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕй

Геофизические исследования обычно проводятся в скважинах,

заполненных промывочной жидкостью или глинистым раство­

ром, представляющим собой суспензию твердых глинистых час­

тиц в воде. Различают удельное сопротивление глинистого рас­

твора Рр• находящегося в скважине, и удельное сопротивление

его фильтрата РФ в зоне проникновения. Обычно удельное со­

противление последнего отличается от сопротивления раствора.

Удельное электрическое сопротивление бурового раствора оп­

ределяют с помощью скважинного резистивиметра (при этом

значение Рр соответствует температуре пласта), поверхностного

13

резистивиметра при температуре эксперимента (при этом требу­

ется приведение Рр к пластовой температуре). Уточнение Рр про­ изводится при интерпретации данных БЭЗ в плотном пласте

большой толщины без проникновения фильтрата бурового рас­

твора в пласт (рассмотрено в разделе •Уточнение сопротивления глинистого раствора по данным БЭЗ• - см. § 5).

Для нахождения РФ по рр используют график, приведенный на

рис. 3, а- если плотность раствора не превыпiает 1,3·103 кгjм3, а

вслучае утяжеленных растворов - график, представленный на

рис. 3. б. Для введения температурных поправок в значения РФ и

впервом приближении в значения Рр можно пользоваться зави­

симостями, приведеиными на рис. 1.

При:мер 7. Определить удельное сопротивление фильтрата

бурового раствора, если его плотность 1,2·103 кгjм3, удельное

сопротивление бурового раствора Рр = 1,6 Ом·м и температура в

исследуемом интервале t = 36 °С.

Для определения РФ выбираем соответствующую кривую на рис. 3, а. Для заданных условий РФ = 1,2 Ом·м.

Задачи 1. Определить удельное сопротивление пластовых вод по не­

которым районам, используя данные анализов вод и возможные

значения пластовых температур, приведеиные в табл. 1.

2. Найти удельное сопротивление пластовой воды, если ее

плотность 1,18 гjсм3 при t =20 °С.

Привести удельное сопротивление этой воды к пластовым ус­ ловиям при t =65 ос.

3. Найти пределы изменения удельного сопротивления пла­

стовой воды для свиты медистых песчаников месторождения

Шебелинка, если плотность воды в среднем равна 1,17·103 кг/м3,

апластовая температура варьирует от 50 до 75 °С.

4.Привести удельное сопротивление глинистого раствора к

условиям t = 18 °С, если по данным поверхностного резистиви­ метра его удельное сопротивление при t =7 ос равно 2,6 Ом·м.

5.Определить удельное сопротивление раствора и его фильт­

рата в скважине для условий задачи 4, если температура против

пласта 82 °С, бр =1,3·103 кгjм3•

Рис. З. Зависимость рФ от р, и t при бр < 1,3·103 кr/.f (а) и 11 =РФ/Р, от бр Д1JJI

TJIЖeJIЫX растворов (б):

1 - чистая rлииа; 2 - то же + 20 % барита или 23 % rематита; З - то же + 40 %

барита или 46 % rематита; 4 - то же + 60 % барита или 70 % rематита; 5 -

то же + 90 % барита

14

а

р,,Ом·м

б

11

6. Установить величину удельного сопротивления фильтрата

глинистого раствора Р;• если Рр = 2,2 Ом·м при t = 18 °С. Плот­

ность раствора 1,26·10 кгjм3, температура пласта 53 °С.

7. Определить удельное сопротивление фильтрата, если плот­

ность раствора, утяжеленного 30 %гематита, равна 1,7·103 кгjм3,

удельное сопротивление раствора 0,8 Ом·м, температура в иссле­ дуемом пласте 48 °С.

УДЕ11ЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ВОДОНОСНЫХ ПОРОД

И EI'O ОЦЕНКА ДЛЯ ЗАДАННОГО РАЗРЕЗА

Удельное сопротивление горных пород в общем случае зави­

сит от состава породообразующих минералов и характера жидко­ стей, заполняющих поровое пространство. Главными порРдообра­

зующими м}{нералами большинства пород осадочного комплекса

являются: кварц, полевой шпат, слюда, кальмит. Их удельное со­

противление изменяется в пределах 107-101 Ом·м, что соответ­

ствует хорошим и первоклассным техническим изоляторам. Ис­

ходя из этого считается, что удельное сопротивление зерен ске­

лета осадочных пород в целом бесконечно велико и влиянием его минерального состава можно пренебречь.

При прохождении электрического тока через такие породы

основную роль играет поровая вода, содержащая растворенные

соли. Поэтому удельное сопротивление породы пропорционально

удельному сопротивлению поровой воды.

Поровое пространство пород в естественном залегании в

большинстве случаев предельно насыщено водой. Исключение

составляют породы, залегающие выше горизонта грунтовых вод,

а также нефтяные, газовые и битумосадержащие коллекторы.

Удельное сопротивление породы Рвп. обладающей межзерно­

вой пористостью, при 100%-м заполнении пор водой с удельным

сопротивлением Рв оценивается соотношением

Рвп = Рп Рв·

(2)

Здесь Рппараметр пористости, связанный с общей пористо­

стью породы kп эмпирической зависимостью

(3)

где а", и т - константы для конкретного типа пород.

Для разных типов отложений am изменяется в пределах 0,4-1,0, т = 1,3+2,2. Структурный показатель т, характеризую-

16

щий крутизну кривой, зависит от степени цементации и ряда

друrих факторов, связанных с изменением типа, возраста и усло­

вий залегания горных пород [5] (рис. 4).

На удельное сопротивление глинистых пород существенно

влияет их адсорбционная способность. На поверхности твердой

фазы концентрируется большое число ионов, имеющих подвиж­ ности, отличные от их подвижностей в свободном растворе [3, 6,

9). Повышение содержания тонкодисперсного глинистого мате­

риала увеличивает удельную поверхность и адсорбционную спо­

собность пород, а следовательно, изменяет и их поверхностную

pn

lОООг---г-.---,----.---,.--,

Рис. 4. Зависимость пара­ метра пористости Ра = p."fp.

от коэффициента пористо­ сти k" дп тeppиreiDIЫX и карбоиа'IИЬIХ пород:

1 - пески; 2 - слабосцемен­

тированные песчаники; З -

ракушияки и глинистые из­

веСТНJIJСи; 4 - средвесцемен­

тированные песчаники;		5-
6 -	известняки и доломиты:
5 -	крупнокристаллические
средней уплотненности,		б -

плотные, тонкокристалличе­

s

10

20

so

ские

k,.,%

17

Рис. 5. Зависимость коэффициеиrа поверхноС'Пiой проводимоС'ПI П от уде.льно­ rо сопрОТИВJiеННJI поровых вод р. и rJJИИИстоС'ПI С.,.,% (шифр кривых)

проводимость. В качестве параметра поверхностной проводимости

условно примимается отношение параметра пористости Рп.пресн

при данном сопротивлении поровой воды к параметру пористо­

сти при заполнении пор насыщенным раствором Рп.нас = Рп•>:

(4)

Коэффициент поверхностной проводимости П зависит от со­ держания и состава глинистого материала в породе Сrл и удель­ ного сопротивления поровой воды Рв (рис. 5). Влияние поверх­

ностной проводимости особенно значительно при уменьшении

минерализации поровых вод, поскольку концентрация ионов в

адсорбционном слое при этом практически не изменяется.

По данным, представленным на рис. 4 и 5, можно оценить ве­

личины удельного сопротивления породы, если известны ее тип

и условия залегания.

Пример 8. Оценить пределы изменения удельного сопротив­

ления Рвп воданасыщенных песчаников девона одного из место­

рождений Башкирии, если известно, что пластовые воды имеют удельное сопротивление 0,046 Ом·м при t = 18 °С, а коэффици­

ент пористости kп изменяется от 17 до 20 %. Коллектор· по типу

относится к среднесцементированным. В пластовых условиях t =

= 35 °С.

Для подсчета воспользуемся формулой (2). По графику рис. 1

найдем Рв = 0,033 Ом·м; Рп для среднесцементированных коллек-

"'При нахождении статистической связи Р. и k. (см. рис. 4) чаще всеrо со·

блюдается именно это условие.

18

торов колеблется от 31 до 16,5. Следовательно, удельное соnро­

тивление nесчаников варьирует в следующих nределах:

Рва= (16,5+31)·0,033 = 0,55+1,00 Ом·м.

Пример 9. Оценить величину удельного соnротивления кол­

лектора, nредставленного слабосцементированным nесчаником с

nористостью 28-30 %, nри насыщении его водой с общей мине­

рализацией 54 кгjм3•

Темnература nласта 68 ос; Рв = 0,06 Ом·м; Ра = 6,7+7,6.

Удельное соnротивление коллектора оценивается по. форму­

ле (2):

Рва = (6,7+7,6)·0,06 Ом·м = 0,4+0,5 Ом·м.

	Пример 10. Оценить nределы изменения		удельного соnротив­
ления коллектора в зоне nроникновения р30			, если известно, что
удельное соnротивление		nласта за зоной nроникновения Рва		=
=	0,62 Ом·м, nластовой	воды nри темnературе nласта Рв		=
=	0,05 Ом·м, фильтрата	Глинистого раствора, nроникающего		в

nласт, РФ = 2,4 Ом·м, а глинистость Сrл = 0+15 %.

Зная Рва и р8, находим nараметр nористости nри насыщении

породы водой высокой минерализации из формулы (2):

Ра = Рвп/Рв = 0,62/0,05 = 12,4.

Для вычисления удельного соnротивления nромытой части

пласта Рва в зоне проникновения глинистого nесчаника следует

исnользовать nараметр пористости Ра.пресю измененный за счет nоверхностной nроводимости согласно формуле (4):

Рзп S Рап = Ра.пресв РФ = ПРо РФ·

При изменении глинистости от О до 15% и РФ =2,4 Ом·м П =

= 0,65+1,00 и, следовательно,

Рап = 12,4(0,65+1,00}2,4 = 19,3+29,8 Ом·м.

В сложных карбонатных коллекторах кроме межзерновых пор (k0 ,.3 ) nрисутствуют также трещины, каверны и круnные nустоты

выщелачивания, которые часто называются вторичными порами.

Кроме карбонатов, к породам со сложным (смешанным) тиnом

nористости относятся некоторые терригеиные и вулканогенные

nороды. Коэффициент общей nористости таких nород

ku.общ = kuмз(1 - kuвт} + kuвт>

(5)

а коэффициент вторичной nористости kuвт является суммой ко­

эффициентов трещинной kuт и кавернавой kuк nористости. В no-

19