3 Электрохимические поля диффузионного происхождения в скважине

Естественное электрическое поле диффузионного происхождения в скважине рассмотри на примере пласта песчаника, залегающего в глинах (рис. 5).

Рис. 5. Естественное электрическое поле диффузионного происхождения в пласте песчаника, залегающего в глинах.

На границах скважина – глина, скважина – песчаник и пласта песчаника с вмещающими его глинами возникают двойные слои, обусловленные диффузией солей растворенных в пластовых водах и буровом растворе. Системы двойных слоев I – III или III – V создают близ кровли и подошвы пласта, замкнутые электрические контуры, по которым циркулирует электрический ток i. Элементами этой цепи являются последовательно включенные эквивалентные сопротивления глин R_гл, пласта R_п и части скважины R_с. Для этого контура справедливо соотношения

(6), (7)

Алгебраическая сумма ЭДС в левой части уравнения (7) составляет статическую амплитуду аномалии U_сп, которая была бы зарегистрирована при перемещении электрода М в скважине как скачок разности потенциалов △ U_сп против подошвы или кровли пласта песчаника при отсутствии тока в цепи (отсюда название статическая)

(8)

Эта величина отражает различие в литологии пласта песчаника ивмещающих пород, а также соотношение концентрации С_в/С_ф пластовых вод и фильтрата бурового раствора. Однако в скважине против границ пласта регистрируется скачок потенциала

(9)

который определяется падением напряжения, создаваемым при прохождении тока i на участке цепи, представленной скважиной, или разностью статической амплитуды Е_s и тока i по породам. Таким образом, регистрируемая аномалия △ U_сп обычно меньше статической Е_s или равна ей в пластах большой мощности небольшого сопротивления, когда величина R_гл + R_п пренебрежимо мала по сравнению с R_с.

При одинаковых скачках Е_{гл п} в кровле и подошве пласта аномалия △ U_сп в пласте симметрична, максимальное отклонение от линии глин соответствует середине пласта, а границам пласта отвечают точки перегиба кривой (рис. 6).

Рис. 6. Принципиальная схема регистрации и диаграмма

Диаграмма U_сп в отличие от диаграммы сопротивлений и диаграмм других методов ГИС не имеет нулевой линии, поскольку при исследовании методом СП регистрируется разность потенциалов △U_MN

(10)

включающая, кроме разности потенциалов △ U_сп, отражающей естественное электрическое поле, значения электродных потенциалов электродов M и N, которые обычно неизвестны.

Соотношение между регистрируемой величиной △ U_сп и ее статическим Е_s значением зависит от мощности пласта и электрической неоднородности среды. В общем случае чем меньше относительная мощность пласта h/d_с, выраженная в диаметрах скважины d_с, и чем больше удельное сопротивление пласта ρ_п отличается от удельного сопротивления вмещающих пород ρ_вм и бурового раствора ρ_р, тем больше степень снижения △ U_С по сравнению с Е_s, характеризуемая отношением

Для геологической интерпретации диаграммы △ U_сп в каждом изучаемом пласте используют приведенное значение Е_s (свободное от влияния, не характеризующих породу), вычисленное по формуле

(11)

При этом величину △ U_сп определяют по диаграмме, а значение υ_сп находят по специальным палеткам для заданных значений h/d_с, (рис. 7).

Рис. 7. Пример палетки для определения υ_сп по заданным значениям h/d_с, =5,D= d_с.