1. Сущность, значение и классификация геофизических методов при изучении разрезов скважин.

Геофизические методы служат для получения геологической информации (документация разрезов скважин), выявления и промышленной оценки ПИ, осуществления контроля за разработкой месторождения, изучения технического состояния скважин. По данным ГИС изучают в скважинных условиях физические свойства горных пород.

Методы ГИС подразделяются на: электрические, радиоактивные, магнитные, термические и др.

Основным документом для геологической службы является литолого-стратиграфическая колонка, полученная по результатам интерпретации материалов ГИС и содержащая сведения об положении границ пластов и их толщинах, литологической характеристики каждого пласта, сведения о наличии коллекторов, о характере флюида, заполняющего поровое пространство продуктивных пластов и др.

Окончательный результат ГИС представляется не теми физическими свойствами, которые изучаются методами ГИС, а такими параметрами, как пористость, проницаемость, глинистость пород, коэффициент нефтегазонасыщения порового пространства. Электрометоды. Основы теории потенциала электрического поля.

Электрические и магнитные методы исследования разрезов скважин включают модификации, основанные на изучении электромагнитных полей различной природы в горных породах. Электромагнитные поля делятся на естественные и искусственные. Естественные поля в земной коре обусловлены электрохимическими процессами, магнитно-теллурическими токами и другими явлениями. Искусственные электромагнитные поля создаются в горных породах генераторами постоянного и переменного тока различной мощности и представляют собой непосредственный результат деятельности человека.

Классификация электрических методов основана на характере происхождения изучаемого электромагнитного поля и его изменений во времени. По происхождению методы электрометрии делятся на методы естественного электромагнитного поля и методы искусственного электромагнитного поля. По частоте – на методы постоянного поля, квазипостоянного поля, переменного поля. Среди методов переменного поля различают низкочастотные и высокочастотные.

Для изучения стационарных естественных электрических полей применяют метод потенциалов собственной поляризации (ПС).

Искусственные стационарные и квазистационарные электрические поля исследуются методами кажущегося сопротивления (КС), микрозондирования (МЗ), сопротивления заземления (БК и МБК), методами регистрации тока (ТМ) и потенциалов вызванной поляризации (ВП).

Искусственные переменные электромагнитные поля изучаются индукционным (ИК), диэлектрическим (ДМ) и радиоволновыми методами.

Для определения удельного сопротивления горных пород в скважине используется источник тока, создающий в окружающей среде электрическое поле. Оно характеризуется напряженностью Е, которое является вектором, имеющим величину и направление. Работа, совершаемая силами электромагнитного поля при перемещении единичного положительного заряда из некоторой токи в бесконечно удаленную, численно равна электрическому потенциалу данной точки. За единицу принимается Вольт – разность потенциалов между двумя точками при постоянном токе 1 А, в котором затрачивается мощность 1 Вт. Геометрическое место точки постоянного потенциала называют эквипотенциальной поверхностью.

Распределение электрического поля в пространстве удовлетворяет 2 основным законам: закону Ома и закону Кирхгофа. Закон Ома: плотность тока в каждой точке проводника равна напряженности электрического поля в этой точке, деленной на удельное сопротивление вещества. Физическая сущность I закона Кирхгофа заключается в том, что какой-либо элемент объема не содержит источников, то сила тока, втекающего в этот объем равна силе тока, вытекающего из него.

Электропроводность и удельное электрическое сопротивление пластов горных пород.

Электропроводность горных пород зависит от их минерального состава и изменяется от 10⁸ до 10¹⁵ Ом·м, что соответствует первоклассным изоляторам. Проводимость основной группы осадочных пород определяется лишь присутствием природной воды в порах породы и удельное электрическое сопротивление изменяется от 10^-2 до 10 Ом·м.

Проводящая фаза – поровая вода – распределяется в породе по-разному. В большинстве случаев она заполняет целиком все поровое пространство породы, такие породы являются полностью водонасыщенными (К_в=100%). Встречаются породы, поры которых лишь частично заполнены водой – нефтеносные и газоносные пласты. Пластовые или поровые воды представляют собой сложные растворы электролитов, концентрация солей в этих растворов разнообразна и изменяется от единиц до 300 г/л. Удельное электрическое сопротивление таких растворов тем ниже, чем выше концентрация солей С и температура t. Для определения ρ_в – удельного сопротивления пластовой воды – используются экспериментальные графики ρ_в=f(C, t), полученными для растворов NaCl (см. номограмму в разделе «петрофизика горных пород»).

Если все поровое пространство насыщено водой, удельное электрическое сопротивление породы ρ_вп будет пропорционально удельному электрическому сопротивлению проводящей компоненты ρ_в, в то же время оно (ρ_вп) будет зависеть от объема воды, т.е. от К_п. ρ_вп=Р_п·ρ_в, Р_п – параметр пористости породы, зависящий от пористости К_п и типа порового пространства. Удельное электрическое сопротивление породы, поровое пространство которой частично заполнено нефтью, отличается от сопротивления той же породы, насыщенной пластовой водой в Р_н раз. . Р_н – параметр насыщения, он зависит от К_в.