№ 2. Классификация геофизических методов исследования скважин.

1. Электрические (электрометрия):

   1. Метод кажущегося сопротивления (КС): ρ_К = K·ΔU_MN / I. AB – ток, MN – приём. Зонд длиной 0,4÷8 м. Модификация – метод микрозондов, метод резистивиметрии (определяют ρ_{РАСТВОРА}, чтобы потом учесть его влияние).

   2. Метод сопротивления экранированного заземления (БК): сверху\снизу экранируют и ток течёт по ρ_П, куда до этого бы не потёк из-за ρ_П > ρ_ВМ. Модификация – микроэкранированное заземление. ρ_К

   3. Электромагнитные методы: на высокой частоте. Индукционный метод – до 60кГц.измеряет проводимость. Метод волновой проводимости (ВМП) – до 40-60 МГц.

   4. Диэлектрические методы. Измеряют ε (во сколько раз напряжённость ЭП в данном диэлектрике меньше напряжённости поля в вакууме). ε_ВОДЫ = 81.

   5. Метод потенциалов собственной поляризации (СП). Изучение естественных электрических полей, возникающих в результате физико-химических процессов диффузии солей в растворах электролитов, фильтрации жидкости, окислительно-восстановительных реакций. Эти процессы порождают потенциалы диффузионные (главная роль в формировании полей), течения, окислительно-восстановительные.

2. Радиоактивные (радиометрия): R = 40÷50 см.

   1. Гамма методы:

      1. Естественной радиоактивности (ГМ).

      2. Спектрометрический ГМ.

      3. Рассеянного γ-измерения.

   2. Нейтронные методы:

      1. Стационарный (ННМ_НТ, ННМ_Т, НГМ).

      2. Импульсный (ИНМ_Т, ИНГМ).

3. Термометрия:

   1. Метод естественного теплового поля.

   2. Метод искусственного теплого поля.

4. Акустические (АК):

   1. Метод естественных акустических полей (выделение газоотдающих интервалов путём регистрации шумов при поступлении газа в скважину; определение характера проходимых пород по спектру колебания бурового инструмента).

   2. Метод искусственных акустических полей (изучение скорости распространения и затухания).

5. Геохимические:

   1. Газометрия (содержание углеводородных газов в буровом растворе, выходящем из скважины на поверхности).

   2. Люминесцентно-битуминологический метод (обнаружение битумов в шламе по их люминесценции под действием ультрафиолетовых лучей).

6. Геолого-технологические исследования в процессе бурения:

   1. Детальный механический каротаж.

   2. Методы энергоёмкости (по затрату энергии при бурении).

   3. Метод изучения гидравлической системы скважина-пласт (фильтрационный каротаж, где идеальный вариант Q_{ВХОДНОЕ}=Q_{ВЫХОДНОЕ}, Q – объёмы жидкости).

7. Методы изучения технологического состояния скважины:

   1. Кавернометрия, профилеметрия (изменение диаметра скважины).

   2. Инклинометрия (угол отклонения скважины от вертикали).

   3. Цементометрия (уровень подъёма цемента, качество цементирования).

   4. Контроль за техническим состоянием колонн.

8. Методы исследования при испытании и опробовании скважин:

   1. Прострелочно-взрывные работы.

   2. Отбор образцов пород из стенок скважины.

   3. Отбор пластовых флюидов.

9. Методы исследования при контроле за разработкой и эксплуатацией месторождения:

   1. Дебитометрия.

   2. Плотностнометрия.

   3. Диэлькометрия.

   4. Притокометрия.

№ 3. Физические основы метода потенциалов собственной поляризации пород. Причины, обусловливающие возникновение потенциалов собственной поляризации в скважинах: диффузионно-адсорбционные потенциалы, их возникновение и зависимость от различных факторов, статические и наблюденные амплитуды СП. Фильтрационные и окислительно-восстановительные потенциалы.

Изучаются естественные электрические поля, возникающие в результате физико-химических процессов диффузии солей в растворах электролитов (потенциал диффузии – главная роль в формировании полей в скважинах на РВО), фильтрации жидкости (потенциал течения), окислительно-восстановительных реакций (ОВ-потенциал). Регистрируется диаграмма разности потенциалов между перемещаемым электродом M и находящимся на поверхности N.

Диффузионная ЭДС. При контакте электролитов с разной концентрацией – в результате диффузии ионов на границе возникает двойной электрический слой с разностью потенциалов: , R – газовая постоянная, n – валентность электролита, F – число Фарадея, u и v – подвижность катионов и анионов; K_Д – коэффициент диффузионной ЭДС (для NaCl при t = 20˚C K_Д = -11,6мВ). Формула определяет потенциал раствора «2» по отношению к раствору «1». Если подставить константы, T = 293K, n = 1 и перейти к десятичному логарифму: .

Д иффузионно-адсорбционная ЭДС. Растворы разделены пористой перегородкой. Если в перегородке крупные поры, то толщина d двойного слоя на поверхности поры пренебрежимо мала по сравнению с радиусом канала r (d/r ≈ 0) канала – то n_К и n_A (числа переноса катионов и анионов) такие же, как и при непосредственном контакте растворов. При уменьшении размера пор r стремимся к d/r→1, n_К→1, n_A→0: E_ДА = 58·lgC₁/C₂ = K_ДА·lgC₁/C₂. Для NaCl при t = 20˚C коэффициент -11,6мВ< K_ДА <58мВ.

Ёмкость обмена: q_П = σ · S/k_П, где σ – количество активных центров на 1 см² поверхности твёрдой фазы минерального скелета, S – удельная поверхность адсорбции, см^-1, k_П – коэффициент пористости. Характеризует концентрацию катионов в 1 см³ объёма пор, поглощённых поверхностью породы.

Рисунок показывает: зависимость E_ДА(lgC₂) при C₁=const. Шифр кривых q_П.

Электрохимические поля диффузионного происхождения. Рассмотрим на примере:

1 – вмещающие породы (глины); 2 – песчаник; 3 – двойные электрические слои на границах скважина-глина, глина-песчаник, песчаник-скважина; 4 – замкнутый электрический контур – эквивалентная электрическая схема поля СП в скважине; 5 – график E_S; 6 – график U_СП.

Справедлив закон Кирхгофа: E_{Р ГЛ}+E_{ГЛ П}+E_{П Р} = i(R_ГЛ+R_П+R_C). Статическая амплитуда аномалии U_СП, которая была бы зарегистрирована при перемещении электрода M как скачок разности потенциалов при отсутствии тока в цепи, есть E_S = E_{Р ГЛ}+E_{ГЛ П}+E_{П Р}. Однако в скважине регистрируется скачок потенциала ΔU_СП = iR_С = E_S-i(R_ГЛ-R_П), который определяется падением напряжения, создаваемым при прохождении тока i на участке цепи, представленной скважиной. В качестве условной нулевой линии на диаграммах используют «линию глин», проводя её по значениям ΔU_СП в глинистых породах.

Фильтрационный потенциал. При течении жидкости через горные породы возникают потенциалы фильтрации, происхождение которых также связано с наличием двойного электрического слоя и, в частности, его подвижной диффузной части. Поскольку ионы диффузного слоя подвижны, протекающая через капилляр жидкость увлекает часть ионов диффузного слоя, в результате чего сам капилляр заряжается положительно. В той его части, где за счёт смещения диффузного слоя отрицательный заряд оказался некомпенсированным, возникает отрицательный потенциал. При течении жидкости в пласт, в скважине возникает отрицательный потенциал, при течении из пласта – положительный. Методы ПС, основанные на фильтрационной активности, применяют в гидрогеологических скважинах с целью выделения участков притока или поглощения жидкости.

Электродные потенциалы (они же, наверное, окислительно-восстановительные). Катионы пород, обладающих электронной проводимостью (сульфидные руды, графит, антрацит), взаимодействуя с полярными молекулами воды, переходят в раствор. Поверхность пород заряжается при этом отрицательно, а раствор – положительно. Возникающую разность потенциалов называют электродной.