Электрическое сопротивление и электропроводность
минералов и горных пород
Электропроводность – свойство минералов и пород проводить ток, электросопротивление – препятствовать его прохождению. Параметрами, характеризующими эти процессы, являются удельная электропроводность σ и удельное электросопротивление ρ.
Измерения электрического сопротивления горных пород в скважине на постоянном и переменном токах широко используются нефтегазовой геологии для корреляции разрезов, литологического расчленения разрезов, оценки мощности пластов, их насыщенности и определения пористости. Методы электрокаротажа ЭК – метод определения кажущегося сопротивления КС-каротаж и боковое каротажное зондирование БКЗ являются стандартными методами в геологии нефти и газа.
Электрические свойства минералов и горных пород зависят от частоты электрического тока. Различают электропроводность на постоянном токе и на переменных токах, которые в свою очередь подразделяются на низкочастотные и высокочастотные. В нефтегазовой электроразведке используют низкочастотные поля, когда токи смещения малы по сравнению с токами проводимости, и постоянные поля – постоянные токи, которые связаны с проводимостью среды [].
Ю. Н. Воскресенский. Полевая геофизика. – М.: Недра, 2010. – 479 с.
По величине и типу проводимости все минералы и горные породы подразделяются на металлы, полуметаллы, полупроводники и диэлектрики.
Металлы и полуметаллы имеют низкие значение сопротивления от 10-3 до 10-5 Ом·м. Сопротивление полупроводниковых минералов изменяется в широких пределах, от 10-4 (пирротин, магнетит, пирит) до 105 (франкленит, якобсит, гуасманит, гематит, рутил, и др.). Диэлектрики имеют очень высокое сопротивление. Минералы, у которых ρ > 108 Ом·м, относят к диэлектрикам.
Лабораторные исследования электрического сопротивления горных пород на постоянном токе позволяют более детально изучить структуру и литологию горных пород. При лабораторных исследованиях получаем абсолютные значения электрического сопротивления с высокой точностью. Именно лабораторные исследования позволяют определить анизотропию электрического сопротивления горных пород и установить ее природу.
Использование специальной методики измерения позволяет определить электрическое сопротивление горных пород в условиях приближенных к реальному залеганию их в горном массиве. В горном массиве породы находятся в условиях геостатического и порового давления, при определенной температуре, насыщены водой определенной минерализации, содержат нефть и газ. При лабораторных исследованиях электрического сопротивления горных пород все перечисленные факторы влияния должны быть учтены.
Для построения петрофизической модели электрического сопротивления по литологическому разрезу скважины по данным лабораторных исследований необходимо установить зависимость сопротивления образцов керна разной литологии от многих факторов влияния. Другими словами необходимо установить функциональную зависимость ρ = f (вещественный состав, структура, текстура, рг, рпор, Кв, см, КП, T), где рг – геостатическое давление; рпор – поровое давление; Кв – коэффициент водонасыщенности; см – минерализация флюида; КП – коэффициент пористости; Т – температура нахождения горных пород в массиве. Эти данные позволяют определить коэффициент пористости коллекторов.
Исследования электрического сопротивления на переменном токе позволяют определить и реактивное сопротивление горных пород, которое имеет емкостной характер.