Что является проводником электрического тока в осадочных горных породах
Что является проводником электрического тока в горных породах?
Можно ли определить пористость по удельному электрическому сопротивлению водонасыщенного коллектора?
С уменьшением какого параметра уменьшается проницаемость согласно уравнению козени кармана
Динамическая пористость
От каких величин зависит параметр поверхностной проводимости?
Глинистость и проницаемость
Глинистость и удельное сопротивление воды
Пористость и глинистость
Остаточная вода это?
суммарное содержание в породе капиллярно-удержанной и физически связанной воды
По какой формуле можно оценить Пв по данным метода СП?
Каковы преимущества экранированных зондов по сравнению с нефокусированных трехэлектродных зондов?
Уменьшение влияния скважины на регистрируемые данные
Применение в обсаженных скважинах
Применение в скважинах, пробуренных на непроводящих растворах
Большая расчленяющая способность
Уменьшение влияния сопротивления смещающих пород
Наблюдаемой амплитудой СП является?
Амплитуда, снятая от линии глин до экстремального значения Uсп
Статической амплитудой СП является?
Амплитуда, исправленная за влияние скважины и вмещающих пород, сопротивление и толщину пласта
Относительной амплитудой СП является?
Амплитуда, рассчитанная через статические амплитуды
Перечислите методы электрометрии, проводимые в скважинах, пробуренных на РНО?
Диэлектрические методы
Волновое индукционное каротажное изопараметрическое зондирование
Фокусированные микро- и макро- зонды
Нефокусированные микро- и макро- зонды
Какая величина диэлектрической проницаемости характерна для большинства породообразующих минералов?
От 4 до 8
Коэффициент пропорциональности между нормальным напряжением и продольной деформацией
Какой из перечисленных является прямым методом определения фазовой проницаемости
По данным вытеснения
От каких перечисленных ниже факторов зависит параметр пористости?
От коэффициента пористости и геометрии пор
С чем связано расхождение в показаниях различных зондов метода ВИКИЗ против пластов-коллекторов?
С наличием зоны проникновения фильтрата бурового раствора в пласт
С наличием металлической обсадной колонны
Против пластов-коллекторов расхождения нет
С отсутствием проникновения фильтрата бурового раствора в пласт
Какой размер имеет этот зонд B7.5A0.75M?
Выберите правило снятия отсчетов кажущегося сопротивления по диаграммам градиент-зондов в пластах высокого сопротивления при АО
Задачи, решаемые геофизическими методами. ( Четыре задачи)
Три основных источника информации о разрезе скважин. Преимущества и недостатки каждого.
Задачи, решаемые геофизическими методами. ( Четыре задачи)
1. изучение геологического разреза скважины;
2. изучение технического состояния скважины;
3. контроль разработки;
4. прострелочно-взрывные работы в скважине;
3. Перечислить пять геофизических методов изучения геологического разреза:
1. Электрические методы;
2. Радиоактивные методы;
3. Акустический каротаж;
4. Газовый каротаж (газометрия);
4. Перечислить электрические методы. Что при этом измеряется?
ЭК основан на измерении электрического поля, самопроизвольно возникающего в скважине и ее окрестностях или создаваемого искусственно.
ПС – первый метод каротажа (простейший и важнейший)
При соприкосновении растворов различной минерализации возникает электрическое поле.
Причина – диффузия ионов из области высокой концентрации в область низкой концентрации.
Задачи, решаемые ПС:
— литологическое расчленение разреза;
— определение коэф. глинистости;
3 признака коллектора по ПС:
1) отрицательная амплитуда ПС;
2) ρМПЗ > ρМГЗ, т.к. МПЗ менее чувствителен к глинистой корке;
3) Dн > Dскв из-за наличия глинистой корки 1-2 см, образуемой засчет поглощения раствора
Стандартный каротаж:Анализ кривых КС показывает: зонды малой длины хорошо отмечают границы пластов, а показания зондов большой длины более приближены к ρп пласта. Чтобы одним зондом решить двоякую задачу экспериментально подбирают зонд оптимальной длины. Такой зонд называется стандартным, а измерения – стандартным каротажом.
Задачи, решаемые стандартным каротажом:
— определение границ пластов;
— определение литологии г.п.;
— оценка характера насыщения пластов;
В Западной Сибири разрез представлен терригенными породами малой толщины, поэтому применяются 2 стандартных зонда A2M0,5N и A1M11N. Измерения проводятся со скоростью 2500 м/час по всему разрезу скважины в масштабе глубин 1:500. В продуктивных интервалах 1:200.
МКпредназначено для исследования сопротивления околоскважинного пространства.
ИК –метод распространения высокочастотных электромагнитных полей по разрезу скважины. Позволяет проводить исследования в скважинах, заполненных раствором на нефтяной основе. Проведение методов КС в таких скважинах невозможно, потому что РНО (раствор на нефтяной основе) – диэлектрик. Высокочастотные поля хорошо распространяются в диэлектрических средах. В индукционном методе высокочастотный ток частотой 80 кГц подается на генераторную катушку в скважинном снаряде. Вокруг катушки образуется высокочастотное электромагнитное поле. Оно в г.п. создает вихревые токи. Количество токов зависит от содержания токопроводящих элементов в г.п. (металлы, окислы металлов; пластовая вода с содержанием различных солей; двойные электрические слои, слагающие прочносвязанную воду на границе г.п.). Вихревые токи в общей массе создают вторичное электромагнитное поле, которое создает ЭДС самоиндукции в приемной катушке, расположенной на некотором расстоянии от генераторной. Т.к. количество вихревых токов зависит от содержания токопроводящих элементов в г.п., в методе регистрируется удельная электрическая проводимость г.п. (это способность г.п. пропускать через себя электрический ток). Величина обратная – электропроводность [Сименс, mСименс]. Индукционный метод решает те же задачи, что и стандартный каротаж только в скважинах, заполненных РНО.
5. Закон Ома; формула для удельного электрического сопротивления. Что является проводником эл. тока в осадочных горных породах?
ρ – коэффициент, характеризующий способность вещества пропускать эл. ток, его называют УЭС;
R – электрическое сопротивление горной породы;
l – длина образца породы;
S – площадь поперечного сечения образца породы.
Таким образом, УЭС горной породы – сопротивление горной породы проходящему через нее эл. току, отнесенное к единице поперечного сечения и длины образца породы. При ЭК УЭС измеряют в [Ом*м].
Минералы из которых состоит скелет горных пород плохо проводят эл. ток поэтому минеральный скелет породы можно считать непроводящим. Их поровое пространство может содержать воду, нефть и газ. Нефть и газ практически не проводят эл. ток. Следовательно, электропроводность пород-коллекторов, независимо от характера их насыщения, определяется электропроводностью пластовой воды, частично или полностью заполняющей поровое пространство.
6. Что такое минерализация пластовых вод? От чего зависит УЭС (рв) пластовых вод?
Минерализация водных растворов может быть выражена:
А) количеством граммов соли, содержащихся в единице объема раствора(г/л);
Б) содержанием в процентах по массе соли в растворе(%);
В) количеством ионов в граммах на единицу объема раствора(рН).
УЭС пластовых вод зависит от:
1. Количества растворенных солей (минерализации);
2. Химического состава;
Обычно 70-90% от общего количества солей, содержащихся в ПВ и ПЖ на водной основе, составляет хлористый натрий(NaCl). Минерализация ПВ в нашем районе 10-60 г /л.
7. Пористость и нефтегазонасыщенность пород – определение.
Формулы 
Пористость – содержание пустот в твердом теле (общая, открытая, динамическая).
; 
; 
; 
;
где, Кп – коэф. пористости;
Кв, Кн – коэф. водонасыщенности, нефтенасыщенности;
Vп,Vв,Vн – объем пор, воды, нефти.
Дата добавления: 2015-02-16 ; просмотров: 39 | Нарушение авторских прав
Электропроводность минералов и горных пород
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
В прикладной геофизике изучают и используют для целей разведки электропроводность, естественную и вызванную поляризуемость, пьезоактивность и диэлектрическую проницаемость пород.
Электропроводность минералов и горных пород
Электропроводность (g) – это свойство пород проводить электрические заряды – ток. Электросопротивление (r).-свойство пород препядствовать прохождению тока.
Эти свойства связаны следующим соотношением:
С точки зрения электропроводности горные породы можно рассматривать в общем случае как трехкомпонентные образования, состоящие из твердого вещества (кристаллический скелет), жидкости (чаще всего водные растворы солей, в отдельных случаях нефть) и газа.
Процессы электропроводности в кристаллах подчиняются законам квантовой механики, согласно которым в каждом атоме кристалла имеются лишь определенные значения энергии электронов (уровни), обусловленые взаимодействием электрона с ядром атома. По принципу Паули на каждом энергетическом уровне может находиться один или два электрона с различными спинами. В состоянии покоя электроны занимают наинизшие уровни, а при воздействии дополнительной энергии (порций квантов) электроны могут переходить на более высокие уровни. Электроны наружной оболочки атома (валентные) связаны с ядром слабее, и для их возбуждения требуется меньше энергии. В кристалле электроны взаимодействуют не только с ядром своего атома, но и со всеми остальными атомами, поэтому каждый энергетический уровень расщепляется на такое число подуровней, сколько атомов в кристалле (рис. 5.1).
Для проводников с электронной проводимостью характерно увеличение сопротивления с увеличением их температуры, что связано с возрастанием хаотического движения электронов.
Такую электропроводность называют смешанной, она характерна для чистых полупроводников, в которых число свободных электронов равно числу дырок.
У полупроводников и диэлектриков с повышением температуры увеличивается концентрация свободных носителей электричества (электронов, дырок) и, соответственно, увеличивается электропроводность.
Минералы по электропроводности разделяют на три группы.
третья, наиболее распространенная в природе группа минералов – диэлектрики: галоиды, карбонаты, вольфраматы, силикаты и алюмосиликаты, для них характерна ковалентная или ионная связи.
Таблица 5.1 Удельное электрическое сопротивление минералов
Удельное электрическое сопротивление горных пород На удельное электрическое сопротивление горных пород заметное влияние такие факторы как фазовый (минеральный) состав, текстурно-структурное строение и термо-барические условия их нахождения.
Вещество в горных породах, как уже упоминалось, характеризуется трех- фазным состоянием (твердым, жидким и газаобразным):
— твердая фаза породы (минеральный скелет) являются диэлектриком;
— газовая фаза представляет собой изолятор электрического тока;
— жидкая фаза играет главнейшую роль в формировании удельного электрического сопротивления горной породы, т.к. с увеличением водонасыщенности и коэффициента пористости. сопротивление всех пород существенно снижается (таблица 5.2, рисунки 5.2, 5.3).
Таблица 5.2 Удельное электрическое сопротивление пород
Рис. 4.2. Зависимость удельного электрического сопротивления пород от водонасыщения
Заметное влияние на эл. сопротивление горных пород оказывает присутствие в них электропроводных рудных минералов и углистого вещества.
Рис. 5.3 Зависимость удельного электрического сопротивления кристаллических водонасыщенных пород от их пористости
Таблица 5.3 Удельное электрическое сопротивление руд и рудных минералов
Между сопротивлением породы и проводимостью содержащихся в ней минералов существует прямая связь, которая несколько нарушается такими факторами как структурно-текстурное строение и температурный режим.
Рассмотрим порфировую структуру, когда между проводящими электрический ток минералами нет контакта, т.е. проводники изолированны друг от друга высокоомной средой, то проводящие включения не оказывают заметного влияния на сопротивление породы даже при очень высокой их концентрации.
Заметное влияние на удельное сопротивление пород оказывает развитие микрослоистых текстур. В этом случае сопротивление по направлению слоистости будет меньше, чем поперек их. В связи с этим наблюдается анизотропия сопротивления. Величина ее оценивается количественно коэффициентом λ:
Таблица 5.4 Удельное электрическое сопротивление слоистых пород
Электрический ток в мерзлых породах осуществляется за счет подвижных ионов, образующихся между кристаллами льда. Концентрация солей в поровом растворе резко влияет на сопротивление породы в мерзлом состоянии (рис. 4.4):
— чистый монокристаллический лед является изолятором электрического тока;
Величина удельного сопротивления промерзающей породы возрастает тем больше, чем больше ее влагонасыщенность, чем меньше минерализация перового раствора и ниже температура.
У большинства минералов, в том числе породообразующих, электропроводность с ростом температуры существенно увеличивается. (рис. 5.5).
Таблица 5.5 – Характер изменения сопротивления гранатов при различных температурах
| Минерал | Химическая формула | r, Ом×м при температуре °С | ||||
| Пироп | Mg3Al2 [SiО4]3 | 5,4×10 8 | 10 7 | 1,8×10 5 | 3,2×10 4 | 1,2×10 3 |
| Гроссуляр | Са3 Al2 [SiО4]3 | 10 9 | 6,4×1 0 5 | 1,0×10 4 | 7,7×1 0 2 | 1,0×10 2 |
| Андрадит | Fе2Са3 [SiО4]3 | 1,2×10 5 | 5,3×1 0 2 | 5,7×10 2 | 1.3×10 2 | 3,1×10 |
| Альмандин | Fe3Al2 [SiО4]3 | 1,3×10 4 | 3,3×1 0 2 | 5,2×10 | 9,2 | 0,33 |
В горных пород при повышении температуры отмечено неравномерное снижение сопротивления, обусловленное их неравномерным составом.
Таблица 5.6 Удельное электрическое сопротивление пород при разной температуре
Электропроводность горных пород.
В горных породах возможно возникновение всех видов токов: 
.
В переменных поляхгорным породам присущи все виды токов, т.к. в них имеются и проводящие компоненты (металлы), и диэлектрики (кварц), а также электролиты (пластовая вода). При наложении на породу переменного электрического поля часть его энергии теряется, точнее, преобразуется в тепло. Эти потери можно разделить на потери от проводимости и релаксации (связанной с различными видами поляризации). Их можно разделить на обратимые (заряд и разряд идеального конденсатора) и необратимые (они и вызывают нагрев породы). Рассеиваемая мощность (удельные электрические потери) может быть выражена формулой:
.
Здесь tgδ –тангенс угла диэлектрических потерь среды, f –частота поля.
Для более ясного представления о тангенсе угла диэлектрических потерьсоставим эквивалентную электрическую схему протекающих в горной породе активной и реактивной (емкостной) составляющих токов (рис.1.8.4.).
  | Рис. 1.8.4. Эквивалентная электрическая схема горной породы во внешнем переменном электрическом поле |
Диэлектрические потери характеризуются отношением активной составляющей тока jа к реактивной составляющей jr или тангенсом угла d диэлектрических потерь в треугольнике токов и напряжений (рис.1.8.5.) или на векторной диаграмме токов (рис. 1.8.6.).
 | Рис. 1.8.5. Векторная диаграмма распределения токов и напряжений в породе: Jскв. – плотность сквозного тока; Jабс. а. – плотность активного релаксационного тока; Jсм. – плотность емкостного тока (смещения); Jабс.р. – плотность реактивного тока. |
 | Рис. 1.8.6. Векторная диаграмма токов: Jа = Jскв.+Jабс. а Jr = Jсм.+Jабс. р |
Т.о., тангенс угла диэлектрических потерь определяется выражением:
.
Тангенс угла диэлектрических потерь можно выразить и другим способом, имея в виду, что относительная диэлектрическая проницаемость среды в переменных электромагнитных полях есть величина комплексная и выражается зависимостью:
,
где 
и 
— действительные и мнимые составляющие относительной диэлектрической проницаемости.
Тогда тангенс угла диэлектрических потерь выражается формулой:
.
Дата добавления: 2014-10-31 ; просмотров: 214 ; Нарушение авторских прав
Электропроводность горных пород
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД
Тепловое расширение и термические напряжения в горных породах
Нагревание тел приводит не только к увеличению кинетической энергии колебания частиц, но и сопровождается совершением внешней работы, связанной в основном с тепловым расширением (см. уравнение (5.1)). Расширение тел обусловлено ангармоничностью тепловых колебаний атомов, вызванной несимметричностью сил взаимодействия частиц. Так, при сближении атомов силы отталкивания растут значительно быстрее, чем силы притяжения. Поэтому при нагревании тел центр колебаний частиц смещается в сторону их удаления друг от друга.
Рис.5.2. Схема возникновения термических напряжений
Линейное расширение горных пород прямо пропорционально их длине L и приросту температуры dT
Отсюда коэффициент линейного теплового расширения, 1/К
Аналогично, коэффициент объемного теплового расширения
Для однородных изотропных пород
В случае неравномерного нагрева горной породы (например, при подаче теплоносителя в ограниченный объем, когда окружающий массив менее нагрет) в ней возникают термические напряжения. Рассмотрим линейную модель (рис. 5.2). В соответствии с уравнением (5.11) стержень должен удлиниться на величину dL. Однако он зажат окружающим холодным массивом и расширяться не может. Тогда в стержне возникнут термические напряжения, по величине равные тем напряжениям, которые были бы Необходимы для сжатия уже удлинившегося стержня до первоначальных размеров. В соответствии с законом Гука и с учетом уравнения (5.11)
Очевидно, что если эти напряжения превысят прочность горной породы, то произойдет ее хрупкое разрушение. На этом принципе основаны способы термического разрушения горных пород, в частности огневого бурения скважин.
Даже при равномерном прогреве всего массива пород в нем неизбежно возникают термические напряжения. Это обусловлено тем, что слагающие породу минеральные зерна имеют различную упругость и коэффициент теплового расширения. Поскольку при одинаковом нагреве различные зерна способны расширяться неодинаково, а в горной породе они работают совместно, то на границах зерен возникают очаги перенапряжения. Это одна из причин, за счет которой при нагревании прочность горных пород уменьшается.
Прохождение электрического тока через горные породы может осуществляться с переносом вещества (ионная проводимость) и без переноса вещества (электронная и дырочная проводимость). Ток проводимости прямо пропорционален напряженности электрического поля
Обратная величина называется удельным электрическим сопротивлением,
По величине и характеру электропроводности все горные породы делятся на проводники, полупроводники и диэлектрики. С позиций квантовой механики такое деление объясняется различием в энергетической схеме кристаллов. В проводниках (рудах металлов) с энергетической точки зрения зона проводимости непосредственно примыкает к валентной зоне. Поэтому внешние электроны легко переходят в зону проводимости и участвуют в переносе зарядов. В этом случае плотность тока определится выражением
Это уравнение представляет собой закон Ома в дифференциальной форме, где коэффициентом пропорциональности между плотностью тока и напряженностью поля служит удельная электропроводность