Каротаж удельного сопротивления

Каротаж сопротивлений — это метод каротажа скважин , который основан на определении характеристик горных пород или отложений в скважине путем измерения их удельного электрического сопротивления . Сопротивление — это фундаментальное свойство материала, которое показывает, насколько сильно материал противодействует потоку электрического тока . В этих журналах удельное сопротивление измеряется с помощью четырех электрических щупов для устранения сопротивления контактных выводов. Бревно должно проходить в скважинах, содержащих электропроводящий раствор или воду, т. е. в буровом растворе с достаточным количеством ионов.

Действительно, в скважинных жидкостях носителями электрического заряда являются только ионы ( катионы и анионы ), присутствующие в водном растворе жидкости. В отсутствие растворенных ионов вода является очень плохим электрическим проводником. Действительно, чистая вода очень плохо диссоциирует за счет самоионизации ( при 25 °C pK _w = 14 , поэтому при pH = 7 [H ⁺] = [ОН ^–] = 10 ⁻⁷ моль/л), и, таким образом, вода сама по себе не вносит существенного вклада в проводимость электричества в водном растворе. Удельное сопротивление чистой воды при 25 °С составляет 18 МОм·см, а проводимость (C = 1/R) – 0,055 мкСм/см. Носителями электрического заряда в водных растворах являются только ионы, а не электроны , как в металлах . Наиболее распространенные минералы, такие как кварц ( SiO
₂ ) или кальцит ( CaCO
₃ ) Обнаруженные соответственно в кремнистых и углеродистых образованиях, являются электрическими изоляторами . При разведке полезных ископаемых некоторые минералы являются полупроводниками , например гематит ( Fe
₂2О
₃ ), магнетит ( Fe
₃3О
₄ ) и халькопирит ( CuFeS
₂ ) и при наличии в достаточно больших количествах в рудном теле может влиять на удельное сопротивление вмещающего пласта. Однако в большинстве распространенных случаев (бурение нефти и газа, бурение скважин на воду) твердые минеральные фазы не вносят вклада в электропроводность: электричество переносится ионами в растворе в поровой воде или в воде, заполняющей трещины твердых пород. скалы. Если поры породы не насыщены водой, но также содержат газы, такие как воздух над уровнем грунтовых вод , или газообразные углеводороды, такие как метан и легкие алканы , проводимость также падает, а удельное сопротивление увеличивается.

Каротаж сопротивлений используется при разведке полезных ископаемых (например, при разведке железных и медных руд), геологической разведке ( глубокое геологическое захоронение , геотермальные скважины ) и бурении водяных скважин. Это незаменимый инструмент для оценки пласта при бурении нефтяных и газовых скважин. Как упоминалось выше, большинство горных пород по существу являются электрическими изоляторами , а содержащиеся в них жидкости являются электрическими проводниками . В отличие от водных растворов, содержащих проводящие ионы , углеводородные жидкости обладают почти бесконечным сопротивлением, поскольку не содержат носителей электрического заряда. Действительно, углеводороды не диссоциируют на ионы из-за ковалентной природы их химических связей . Когда пласт пористый и содержит соленую воду, общее удельное сопротивление будет низким. Когда пласт содержит углеводороды или имеет очень низкую пористость, его удельное сопротивление будет высоким. Высокие значения удельного сопротивления могут указывать на углеводородсодержащую формацию.

При геологоразведке и бурении скважин на воду измерения удельного сопротивления также позволяют различить контраст между глинистым водоносным горизонтом и песчаным водоносным горизонтом из-за их разницы в пористости, проводимости поровой воды и катионах ( Na ⁺
, К ⁺
, Как ²⁺
и мг ²⁺
) присутствуют в межслоевом пространстве глинистых минералов , внешний двойной электрический слой которых также гораздо более развит, чем у кварца .

Обычно во время бурения буровые растворы проникают в пласт, изменения удельного сопротивления измеряются инструментом в зоне проникновения. По этой причине для измерения удельного сопротивления пласта используются несколько приборов с разной длиной исследования. Если используется буровой раствор на водной основе и вытесняется нефть, «более глубокие» каротажи удельного сопротивления (или каротажи «нетронутой зоны» на достаточном расстоянии от нарушенной зоны скважины) покажут более низкую проводимость, чем зона проникновения. Если используется буровой раствор на нефтяной основе и вытесняется вода, более глубокие бревна будут иметь более высокую проводимость, чем зона проникновения. Это обеспечивает не только указание на присутствие флюидов, но также, по крайней мере качественно, является ли пласт проницаемым или нет.

См. также

Закон Арчи - Связь между электропроводностью камня и его пористостью.
Буровой раствор – средство для бурения скважин в землю.
Оценка пласта — оценка того, способны ли скважины, пробуренные на нефть или газ, обеспечить прибыльную добычу.
Электрокаротажи (в: Оценка пласта)
Каротаж скважин – Подробная запись содержимого скважины.

Ссылки

^ «Основы разведочной геофизики (Книга). ОСТИ.ГОВ» . osti.gov . ОСТИ 6982729 . Проверено 13 декабря 2020 г.
^ «Страницы данных/архивы AAPG: Методы AAPG в разведке, № 16, Глава 1: Основные взаимосвязи интерпретации каротажных диаграмм» . archives.datapages.com . Проверено 13 декабря 2020 г.
^ OnePetro. «Учебное пособие: Введение в принципы удельного сопротивления для оценки пластов: Учебное пособие – OnePetro» . onepetro.org . Проверено 13 декабря 2020 г.
^ OnePetro. «Измерения удельного электросопротивления, анизотропии пласта и тектонического контекста на месте – OnePetro» . onepetro.org . Проверено 13 декабря 2020 г.
^ Лю, Хунци (2017). «Комплексная интерпретация данных ГИС». Принципы и применение каротажа скважин . Спрингерская минералогия. стр. 289–323. дои : 10.1007/978-3-662-53383-3_10 . ISBN 978-3-662-53381-9 . ISSN 2366-1585 .
^ Лю, Хунци (2017). «Электрорегистрация». Принципы и применение каротажа скважин . стр. 9–58. дои : 10.1007/978-3-662-54977-3_2 . ISBN 978-3-662-54976-6 .

Дальнейшее чтение

Аппарао, А. (1997). Развитие геоэлектрических методов. Тейлор и Фрэнсис.

[osti_Basi-1] «Основы разведочной геофизики (Книга). ОСТИ.ГОВ» . osti.gov . ОСТИ 6982729 . Проверено 13 декабря 2020 г.

[arch_AAPG-2] «Страницы данных/архивы AAPG: Методы AAPG в разведке, № 16, Глава 1: Основные взаимосвязи интерпретации каротажных диаграмм» . archives.datapages.com . Проверено 13 декабря 2020 г.

[onep_Tuto-3] OnePetro. «Учебное пособие: Введение в принципы удельного сопротивления для оценки пластов: Учебное пособие – OnePetro» . onepetro.org . Проверено 13 декабря 2020 г.

[onep_InSi-4] OnePetro. «Измерения удельного электросопротивления, анизотропии пласта и тектонического контекста на месте – OnePetro» . onepetro.org . Проверено 13 декабря 2020 г.

[Liu2017a-5] Лю, Хунци (2017). «Комплексная интерпретация данных ГИС». Принципы и применение каротажа скважин . Спрингерская минералогия. стр. 289–323. дои : 10.1007/978-3-662-53383-3_10 . ISBN 978-3-662-53381-9 . ISSN 2366-1585 .

[Liu2017b-6] Лю, Хунци (2017). «Электрорегистрация». Принципы и применение каротажа скважин . стр. 9–58. дои : 10.1007/978-3-662-54977-3_2 . ISBN 978-3-662-54976-6 .