Физико-геологические основы метода КС

1.

Физико-геологические основы
метода КС
Дисциплина
«Геофизические исследования
скважин».

2. Удельное электрическое сопротивление (У.Э.С.) горных пород

• Известно, что
l
R
S
где
• ρ – удельное электрическое сопротивление
каналов, по которым течет ток
• R – электрическое сопротивление проводника
• l – длина каналов
• S – сечение каналов
• Чем > ρ и l, тем > R
• Чем > S, тем < R
2

3. У.Э.С. горных пород Факторы, определяющие У.Э.С. осадочных горных пород

1) породообразующие минералы (минеральный скелет)+ примеси рудных минералов
2) поровое пространство (пустоты)
3) пластовые флюиды, заполняющие поры (пластовая вода, нефть, газ)
Кальцит - ρ =109- 1014 (Ом·м)
Кварц - ρ = 1012- 1016 (Ом·м)
Слагают до 90-95% объема осадочных горных пород,
однако имеют вклад в общее У.Э.С. только 5-10%
Пирит
- ρ = 10-5- 10 (Ом·м)
Магнетит - ρ = 10-5- 10-2 (Ом·м)
Содержание в осадочных горных породах не >5%
Эти минералы характеризуют восстановительную обстановку
(природа низкоомных нефтеносных коллекторов!!)
• Глины – У.Э.С. от 0,5 до 5 (Ом·м)
• Песчаники –У.Э.С. от 5 до 50÷60 (Ом·м)
• Угли – У.Э.С. составляет первые сотни Ом·м

4. У.Э.С. горных пород Влияние У.Э.С. породообразующих минералов

Кальцит - ρ =109- 1014 (Ом·м)
Кварц
- ρ = 1012- 1016 (Ом·м)
диэлектрики
Слагают до 90-95% объема осадочных горных пород,
однако имеют вклад в общее У.Э.С. только 5-10%
4

5. У.Э.С. горных пород Влияние примеси рудных минералов

• Пирит
- ρ = 10-5- 10 (Ом·м)
проводники
-5
-2
• Магнетит - ρ = 10 - 10 (Ом·м)
• Содержание в осадочных горных породах не >5%
• Эти минералы характеризуют восстановительную
• обстановку (природа низкоомных нефтеносных
коллекторов!!)
5

6. У.Э.С. горных пород

• Глины – У.Э.С. от 0,5 до 5 (Ом·м)
• Песчаники –У.Э.С. от 5 до 50÷60 (Ом·м)
• Угли – У.Э.С. составляет первые сотни Ом·м
6

7. У.Э.С. горных пород Влияние порового пространства

а), б),в) – гранулярная пористость
(преимущественно первичная ,
гидрофильная
г), д), е) – трещинная, кавернозная
пористость (преимущественно
вторичная, гидрофобная)
а) – минимальное У.Э.С. (при
постоянном kп и У.Э.С.флюида),
е) – максимальное У.Э.С.
скелет (зерна) породы
поровое пространство
7

8.

Эмпирическая формула
Рп=
ВП
в
a
k
m
m
п
где : Рп – параметр пористости (относительное сопротивление г.п.)
ρвп –У.Э.С. породы при 100% насыщении пластовой водой
ρв – У.Э.С. пластовой воды
kп – коэффициент пористости
конфигурация
am- литологический коэффициент (0,8÷1,0)
m- коэффициент цементации (1,3÷3, обычно =2)
извилистости пор
(токопроводящих
путей)
:
8

9.

Нелинейная зависимость вида
kП
2
1
Р
п
kп=5%
→
Рп=500
50 раз
10 раз
kп=50% → Рп=10
Рп определяем по БКЗ
9

10. У.Э.С. горных пород Влияние пластовых флюидов

ρв (Ом·м)
У.Э.С. горных пород
Влияние пластовых
флюидов
У.Э.С. пластовой воды зависит:
а) от концентрации солей
С с 10 до 20 кг/см3 при T=0(const)
ρв изменяется от 1 до 0,5 Омм
б) от температуры флюида
T изменяется от 0°С до 180 °С
При С=5(const)
ρв изменяется от 0,2 до 2 Омм
1- концентрация раствора
2- плотность раствора при 20 0С
Шифр кривых – температура в 0С
(в нефтяном пласте Т =50÷200 °С )
в) от состава флюида
У У.Э.С. нефти 109 ÷ 1016 Омм
газа 1012 ÷ 1014 Омм
У.Э.С. будет зависеть от количества
связанной пластовой воды.

11. У.Э.С. горных пород

• Для коллекторов Западной Сибири
• ρп
< 4 (Омм) – водоносные
• ρп
> 6 (Омм) – нефтеносные ?
11

12. Определение нефтегазонасыщенности коллектора

• где
Р
НГ
НГ
ВП
РНГ – параметр насыщения порового пространства
(коэффициент увеличения сопротивления)
ρнг – У.Э.С. нефтегазоносного пласта
ρ
ВП
– У.Э.С. того же пласта при 100% заполнении
пластовой водой
12

13.

Экспериментально установлено:
Р
где
НГ
аn
k
n
в
an
1 k нг
n
k
НГ- коэффициент нефтегазонасыщения
1
k НГ k В
k В – коэффициент водонасыщения
an и n коэффициенты, постоянные для данного типа пород
(зависят от коэффициента глинистости коллектора)
При an≈1, n ≈2 , то k НГ 1
1
подсчетный параметр запасов
Р НГ
13

14.

Без опробования, используя экспериментальные
зависимости для гидрофильных и гидрофобных пород
f
Р НГ
k
В
В гидрофильных породах, с увеличением глинистости
коэффициент n понижается до 1,5. Снижается и k НГ.
В гидрофобных нефтеносных коллекторах n достигает 10,
т.е. k НГ. ≈ 1 (100% нефтегазонасыщение коллектора)
14

15. Распространение электрического тока в трехмерном пространстве

j I
4 r
В
2
(1)
где j - плотность тока,
I – сила излучаемого тока,
r- расстояние от точки замера
до источника А
Падение напряжения ∂U на
элементарном участке ∂r равен
U
j
r
r
А
(2)
где ρ У.Э.С. среды
15

16. Распространение электрического тока в трехмерном пространстве

В уравнение (2) подставим значение j
из (1), проинтегрируем и найдем UM
I
UM
4 rAM
В
N
MM
r
r
AM
AM
А
Аналогично находим UN :
I
UM
4 rAM
16

17. Распространение электрического тока в трехмерном пространстве

В
Распространение
электрического тока в
трехмерном пространстве
AN
АМ
А
I 1
1 I AN AM
U U M U N
,
4 AM AN 4 AM AN
17

18. Распространение электрического тока в трехмерном пространстве

U 4 AM AN
.
I
MN
4 AM AN
K,
MN
U
K
I
18