Określenie oporności właściwej skał i płynów

Określenie oporności właściwej skał i płynów.doc
(273 KB) Pobierz
Akademia Górniczo – Hutnicza
im. St. Staszica w Krakowie
WYDZIAŁ WIERTNICTWA NAFTY I GAZU
Laboratorium z Geofizyki Poszukiwawczej
i Wiertniczej
Ćw. nr 4:  - określanie oporności właściwej skał i płynów
Sebastian Marszałek
Kamil Domański
Rok III
Specjalizacja: Wiertnictwo
Wstęp teoretyczny:
Podstawy fizyczne:
Elektryczna oporności R przewodnika o stałym przekroju, wykonanego
z jednorodnego materiału, jest odwrotnie proporcjonalna do jego przekroju s i wprost proporcjonalna
do długości i współczynnika ς, nazywamy opornością właściwą.
Własnością charakteryzującą zdolność materii, a więc i skał do przewodzenia prądu elektrycznego,
jest elektryczna oporność właściwa, zwana w praktyce opornością właściwą.
Oporność właściwa skały to oporność w omach zmierzona między dwiema przeciwległymi
ścianami sześcianu skały o boku 1m.W celu scharakteryzowania zdolności skały do przeprowadzenia
prądu elektrycznego zamiast oporności właściwej stosuje się często pojęcie elektrycznej
przewodności właściwej, zwana w praktyce przewodnością właściwą.
Przewodność mierzymy w simensach na metr. Przewodność właściwa skały to przewodność mierzona
między dwiema przeciwległymi ścianami sześcianu skały o boku 1m. Najmniejsze oporności mają
metale i elektrolity, największą zaś izolatory.
Przewodność elektryczna skał może być elektronowa lub jonowa. Przewodność elektronowa
charakteryzują się minerały w stanie stałym wchodzące w skład skał, jonową zaś roztwory wodne i w
bardzo małym stopniu minerały. W skałach osadowych przeważa przewodność jonowa.
Minerały , z których są zbudowane skały, z małymi wyjątkami źle przewodzą prąd
elektryczny. Mineralny szkielet skały jest złym przewodnikiem elektryczności. Elektryczna
przewodność skały jest uzależniona od elektrycznej przewodności wód złożowych nasycających pory.
Dlatego więc oporność skały określimy na podstawie oporności wody złożowej, jej ilości w jednostce
objętości skały oraz sposobu rozmieszczenia.
Oporność roztworów zależy także od składu chemicznego soli. Oporność właściwa roztworu
kilku soli jest w przybliżeniu równa sumie oporności poszczególnych soli. Obliczenie oporności wody
złożowej i płuczki wiertniczej polega na określeniu oporności roztworu chlorku sodu w temperaturze
T oC. Ze wzrostem temperatury rośnie prędkość poruszania się jonów przenoszących ładunki
elektryczne i dlatego maleje oporność właściwa roztworu. Ten spadek oporności wynosi około 2
procent na 1 oC. Przy omawianiu oporności właściwej wodnego roztworu soli należy także podać
temperaturę, przy której wyznaczono oporność.
Oporność właściwą roztworów soli oraz skał w temperaturze t określa się według wzoru:
gdzie: ς18- oporność właściwa roztworu lub skały w temperaturze 18 oC
αt –temperaturowy współczynnik przewodności elektrycznej
Pomiar oporności właściwej można dokonać w układach dwu lub czteroelektrodowych. Do
najprostszych należą układy dwuelektrodowe, które są odpowiednikiem metod stosowanych w
elektrotechnice do pomiaru oporności. Wynikiem pomiarów jest oporność odcinka mierzonego ciała
umieszczonego między dwoma elektrodami o określonych kształtach. Wielkość oporności właściwej
w
Ωm
wyznacza
się
z zależności:
gdzie: R- oporność zmierzona w omach
K- współczynnik zależny od geometrycznych parametrów próbki oraz kształtu i
wielkości elektrod
Dla elektrod tarczowych K wyrażone jest w [m] jest równy
K= S/L
gdzie S- pole przekroju poprzecznego próbki, L- długość próbki.
Oporność właściwą próbki w układzie czteroelektrodowym: AB- obwód zasilający, MNelektrody pomiarowe, oblicza się ze wzoru:
PROFILOWANIE OPORNOŚCI (PO):
· profilowanie elektrodowe;
· profilowanie kontaktów ślizgowych.
Zastosowanie PO:
· do wyrywania surowców mineralnych (ropa, gaz, węgle, rudy, sole);
· do badania litologii;
· do wyznaczania współczynnika porowatości i przepuszczalności;
· do ustalenia reperów do korelacji.
Profilowanie oporności to podstawa do określenia porowatości efektywnej oraz rodzaju i
wielkości nasycenia przestrzeni porowej skał. Niestety wpływ środowiska na rejestracją oporności
skały jest duży (w przypadku użycia sond klasycznych). Pomiary oporności można podzielić na kilka
zasadniczych grup:
· klasyczne, potencjałowe, gradientowe, indukcyjne profilowania oporności;
· sterowane profilowania oporności – LATEROLOGI;
· mikroprofilowania oporności;
· elektryczne obrazowanie ścianki otworu;
Elektryczne własności skał:
· oporność właściwa;
· przewodność właściwa;
· przenikalność właściwa;
· podatność elektryczna;
· naturalna aktywność elektrochemiczna;
· oporność właściwa skał (R) – to zdolność skały do przewodzenia
prądu
elektrycznego: opór elektryczny R jaki stawia kostka ścienna skały o długości
li
przekroju S przy przepływie prądu: r = R*(S/l)
Wyróżnia się dwie przewodności:
· jonowa przewodność (typ elektrolityczny), czyli ruch jonów w mediach;
· elektronowa przenikalność (typ metaliczny), ruch elektronów;
Skały osadowe mają głównie przewodność jonową, tzn. nośnikami prądu są jony znajdujące
się w wodach złożowych, nasycających przestrzenie porowe skał. Przestrzenie te muszą być
połączone ze sobą (porowatość efektywna). Duży wpływa na oporność ma zawartość minerałów
ilastych występujących jako spoiwo, laminki oraz jako składnik szkieletu mineralnego skały. Wody
złożowe mając różną mineralizację charakteryzują się zmienną R. Oporność elektryczna właściwa
skał może być anizotropowa co wiąże się z niejednorodną budową skał. Oporność wzdłużna RH
mierzona jest w kierunku zgodnym z uwarstwieniem, oporność poprzeczna RV, która jest mierzona
prostopadła do RH. Większa jest oporność poprzeczna, ponieważ prąd płynie szybciej wzdłuż warstw
niż prostopadle do nich. Niejednorodność skał otaczających, badany poziom oraz obecność otworu i
strefy filtracji sprawia, że pomierzona oporność to oporność pozorna. Rzeczywistą oporność warstwy
uzyskuje się na podstawie ilościowej interpretacji (celem jej jest eliminacja wpływu otworu oraz
warstw sąsiednich) krzywych pomiarowych, która polega na wykorzystaniu m.in. nomogramów i tzw.
paletek. Wyznaczenie rzeczywistej oporności warstwy RT, strefy przemytej Rxo i strefy filtracji Ri
wymaga wykonania pomiaru przynajmniej trzema sondami o różnych radialnych zasięgach.
Wzrost oporności:
· krzemiany i węglany mają bardzo wysoką oporność właściwą; obniżenie
zawartości
soli i automatyczne zmniejszenie mineralizacji wód prowadzi do wzrostu
oporności;
· filtracja płuczki powoduje wzrost oporności medium, strefy filtracji i przemytej;
· w strefie przemytej może być resztkowe nasycenie HC co powoduje wzrost r;
Spadek oporności:
· niektóre tlenki, siarczki, metale rodzime mają bardzo niską r;
· elektryczna oporność wód złożowych maleje wraz ze wzrostem temperatury;
· minerały ilaste mają zdolność do wytwarzania pola elektrycznego dzięki
warstwowej
budowie (duża powierzchnia właściwa – absorpcja jonów z wód złożowych), co
ma
związek z ich właściwościami absorpcyjnymi tzn. minerały ilaste absorbują
związki
chemiczne w postaci jonów, jony tworzą pomiędzy pakietami ,,kondensatory’’,
a
przez to mają bardzo niską r;
· jeśli zasolenie jest duże to łatwiej skała przewodzi prąd – oporność jest wtedy niska
Zasada pomiaru oporności w otworze:
Do otworu zapuszcza się na kablu sondzie zakończoną elektrodami. W sondzie są zazwyczaj
trzy elektrody, czwarta znajduje się na powierzchni ziemi. Przez elektrody A i B przepuszcza się prąd
o natężeniu I powodujący powstanie w skale pola elektrycznego. Za pomocą elektrod N i M mierzy
się różnicę potencjałów U miedzy dwoma punktami pola elektrycznego w skale: rk = K*(U/I), gdzie
K – stała sondy. Opór wyliczony z tego wzoru jest oporem pozornym (rk = Ra), gdyż nie odzwierciedla
on oporu jednej skały lecz całego kompleksu znajdującego się w obrębie przestrzennego pola
elektrycznego. Na wartość oporu pozornego wpływa opór właściwy (r) poszczególnych rodzajów skał
znajdujących się w zasięgu pola.
CZĘŚĆ LABORATORYJNA:
Pomiary wymiarów geometrycznych i oporności próbek skalnych:
Lp
1.
Symbol
próbki
Rodzaj
pomiaru
R6
Sucha
...
Grubość
(długość)
[mm]
39,5
39,6
39,6
Szerokość
(średnica)
[mm]
K Lp Napięcie Natężenie
[mm]
[V]
[mA]
39,8
39,9
39,8
31,4
1.
2.
3.
96,8
82,2
70,8
średnia: 39,6 średnia: 39,8
Plik z chomika:
milanista91
Inne pliki z tego folderu:
Badanie sprężystych własności skał.doc (436 KB)
Badanie termicznych własności skał - wykres.xls (16 KB)
 Badanie termicznych własności skał.doc (286 KB)
 badanie wlasnosci sprezystych skał.doc (353 KB)
 Gęstość skał - sprawozdanie.doc (213 KB)


379
319
272
Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin





Strona główna
Aktualności
Kontakt
Dział Pomocy
Opinie


Regulamin serwisu
Polityka prywatności
Copyright © 2012 Chomikuj.pl
inne