Вопрос 34. Электрохимическая активность горных пород, ее виды и петрофизическая информативность.

Естественная электрохимическая активность горных пород – их способность создавать естественные электрические поля (поля собственной или самопроизвольной поляризации) в результате возникновения в породе различных электрохимических процессов, приуроченных, как правило, к границам пластов и более сложных геологических тел, а также к границе скважина - порода при вскрытии геологического разреза скважиной и изучении его методами ГИС. К этим процессам относятся: диффузия солей на границе растворов электролита различной концентрации, течение жидкости в пористой среде под влиянием перепада давлений, окислительно-восстановительные реакции на границе рудное тело - вмещающие породы. Соответственно различают диффузионно-адсорбционную, фильтрационную, окислительно-восстановительную электрохимическую активность.

Диффузионно-адсорбционная активность — свойство г. п. создавать электрические поля собственной поляризации в результате диффузии солей подземных вод и адсорбции их ионов частицами п. Она возникает в случае различия в концентрации и хим. сост. солей разл. горизонтов или пластовых вод и бурового раствора скважин. Наибольшее значение имеет адсорбция индифферентных электролитов, вызванная разл. степенью гидратации ионов и разной величиной их заряда. Реже наблюдается адсорбция из растворов ионов, входящих в кристаллическую решетку твердых частиц п. или образующих с последними труднорастворимые соединения. А. д. -а. зависит от хим. и минер. сост. г. п., хим. сост. вод, степени насыщения п. раствором, плотности и степени дисперсности п. В глинах и мергелях А. д. -а. достигает 20 — 50 мв, в песках и песчаниках изменяется от — 5 до +20 мв. в известняках — от — 5 до +15 мв.

Фильтрационная активность

При фильтрации жидкости, в частности, водного раствора электролита через капилляр конечной длины между концами капилляра возникает фильтрационная э.д.с. (потенциал течения) ЕФ.

Фильтрационные э.д.с., наблюдаемые в образцах терригенных пород-коллекторов и неколлекторов с различной глинистостью, характеризуются

экспериментальными зависимостями ЕФ=f(qп) для различных фиксированных р = coпst при постоянном значении для рассматриваемого семейства кривых(рис.71.).

Наибольший интерес для оценки фильтрационной составляющей амплитуды аномалии СП при интерпретации результатов ГИС представляют результаты, полученные М.А. Беляковым, при фильтрации глинистых растворов с различной водоотдачей через образцы коллекторов с различной проницаемостью. В этих опытах в ходе фильтрации через образец глинистого раствора часть образца кольматировалась, а на торце образца возникала глинистая корка. В дальнейшем происходило течение фильтрата глинистого раствора через последовательно расположенные глинистую корку - зону кольматации -коллектор, при котором фиксиравались стабильные значения Еф.

Окислительно-восстановительная электрохимическая активность

характерна для минералов с электронной проводимостью и пород с высоким содержанием этих минералов. Она обусловлена процессами электродной поляризации и окислительно-восстановительными реакциями, происходящими на границе электронно-проводящего минерала с окружающей средой.

Электродные потенциалы. На границе металла с водным раствором электролита атомы металла переходят в раствор в виде катионов, при этом свободные электроны, сохраняясь в металле, сообщают его поверхности отрицательный заряд, а катионы металла –положительный раствору близ поверхности металла. Между металлом и раствором возникает разность потенциалов - электродный потенциал.

Интенсивность растворения металла тем больше, чем меньше начальная концентрация его в растворе. Минимальная интенсивность растворения соответствует контакту концентрированного раствора иона данного металла с этим металлом.

Окислительно-восстановительные реакции. Различные минералы и горные породы (сульфиды металлов, железные руды, графит, антрацит и т.п.) в условиях естественного залегания подвергаются окислительно-восстановительным реакциям. Вид этих реакций определяется химическим составом минерала или минеральным составом породы, водородным рН и окислительно-восстановительным Eh фактором среды, температурой, химическим составом и концентрацией электролитов в контактирующих с минералом водах.