Электрические характеристики горных пород и их связь с фильтрационно-
емкостными свойствами продуктивных пластов на месторождении сверхвязких
нефтей и природных битумов
Введение 3
Глава 1 Электрические свойства минералов и горных пород 5
1.1 Электрические свойства веществ 5
1.2. Удельное электрическое сопротивление элементов и минералов 5
1.3 Основные факторы, оказывающие влияние на удельное сопротивление минералов и горных пород 7
1.4 Электрические свойства горных пород 9
1.5 Электрические свойства залежи нефти и газа 11
1.6 Методы определения электрических свойств горных пород 11
Глава 2 Описание объекта исследования 14
2.1 Общие сведения 14
2.2 Краткая литолого-стратиграфическая характеристика разреза 15
2.3 Тектоника 20
2.4 Описание образцов 22
2.5 Геологоразведочные работы 23
2.5.1 Методика работ и условия проводки скважин 23
2.5.2 Методика и результаты опробования нефтенасыщенных пластов на при-ток 25
2.6 Геофизические исследования скважин 26
2.7 Нефтеносность разреза 28
Глава 3 Методы измерения 29
3.1.1 Краткое описание установки 29
3.1.2 Кернодержатель 34
3.1.3.1 Система регулирования горного давления 34
3.1.3.2 Работа системы при поднятии давления 35
3.1.3.3 Работа системы при сбросе горного давления 3 5
3.1.3.4 Работа системы при создании горного давления
3.1.4 Система измерения упругих и электрических свойств керна 36
3.2 Описание установки насыщения НАПОР - РМ 37
Глава 4 Результаты и выводы 38
4.1 Зависимость удельного электрического сопротивления от температуры, и
связи с фильтрационно-емкостными свойствами 38
4.2 Зависимость насыщенных образцов от температуры 42
Заключение 45
Список использованных источников 46
Природные битумы, как альтернативный источник углеводородов, являются относительно новым и слабоизученным объектом. В связи с этим, изучение физических
свойств битумосодержащих горных пород является, несомненно, актуальной задачей.
Удельное электрическое сопротивление горных пород и его зависимость от температуры является важным параметром, изучение которого позволяет решать задачи
интерпретации скважинной электрометрии и наземной электроразведки.
Объектом исследования являлись породы продуктивного пласта песчаной пачки
шешминского горизонта уфимского яруса Нижне-Кармальского месторождения.
Несмотря на электрическое нагревание будучи одной из общих сфер интересов,
очень мало исследований было сделано для изучения диэлектрических свойств нефтеносных песков. Ученые из Канады в своей работе определяли такие свойства, как электропроводность и относительная диэлектрическая проницаемость в диапазоне частот от
50 Гц до 1 ГГц. Первоначальные исследования для выяснения диэлектрических
свойств нефтеносных песков Атабаска проводились в 20-ом столетии. В отличие от канадских исследований, в данной работе был исследован в Институте Геологии и
Нефтегазовых Технологий такой показатель, как электрическое сопротивление в сверхвязкой нефти на частотах 1Гц и 100кГц. Эксперименты проводились по различным
скважинам Нижне-Кармальского месторождения, которые имели переменную влажность и битумосодержимость. Эти свойства имеют важное значение для осуществления
возможности электрического нагрева нефтеносных песков и его преимущества при различных частотах и температурах.
Исследования производились на электрической экспериментальной установке
для измерения электрических и упругих свойств в условиях, моделирующих пластовые
ПИК-УЗ-УЭП, которая была произведена в ЗАО «Геологика» в России. Эксперименты
проводились с целью определения электрических свойств для того, чтобы их в дальнейшем связать с фильтрационно-емкостными свойствами горных пород битумной
нефти. Таким образом, чтобы понять больше о механизмах, участвующих в электромагнитном нагреве, необходимо изучить электрические свойства нефтеносных песков.
Целью данной работы является оценка электрических свойств нефтеносных песков Нижне-Кармальского месторождения с изменением частоты и температуры, выявление связи электрических характеристик с фильтрационно-емкостными свойствами
продуктивных пластов на месторождении сверхвязкихнефтей и природных битумов.
Эксперименты проводились в диапазоне частот от 1 Гц до 100 кГц при температуре от
25 С - 90 С. Результаты температурных зависимостей были измерены на разных частотах. Результаты, полученные из анализа окажутся полезными в понимании того, как
электромагнитная система нагрева ведет в нефтяных песках Нижне-Кармальского месторождения.
В ходе выполнения работы были исследованы образцы керна (161 штука) из 8
скважин (146, 148, 154, 157, 159, 160, 163, 164) Нижне-Кармальского месторождения
битумов.
1.У образцов, которые не были насыщены водным раствором, при увеличении
температуры удельное сопротивление увеличивается. Вероятнее всего это связано с
распределение битума по всему объему образца.
2. Выделено два типа образцов относительно их кривой зависимости от температуры. Первый тип представляет собой постоянно растущее удельное электрическое сопротивление при нагреве образца. У второго типа образцов с начала измерения сопротивление увеличивается до какой-то определенной температуры, далее наблюдается
спад УЭС. Данный факт может быть связан с несколькими причинами - влияние остаточной воды, двойного электрического слоя, структурой порового пространства, глинистостью и т.д.
3. С увеличением температуры удельное сопротивление у образцов насыщенных
водным раствором закономерно уменьшается. Как показано в работе это уменьшение
связано с уменьшением сопротивления раствора при увеличении температуры. Полученные данные хорошо согласуются с данными наземной электроразведки и могут
быть использованы при количественной интерпретации.
4. Зависимости между сопротивлением ненасыщенных образцов и открытой пористостью, объемной битумонасыщенностью имеют сложный характер и не могут быть
использованы для определения данных параметров. Отсутствие явных зависимостей
связано во-первых, с изменением водо- и газонасыщенности образцов в процессе хранения, во-вторых , с влиянием на проводимость двойного электрического слоя. Для
учета данных факторов необходимы дополнительные исследования - рентгеновская
томография, определение параметров ФЭС, глинистости и т.д. традиционными методами.
