Электрический ток в нефтеразведке

Электрические методы разведки исследуют недра путем изучения на поверхности или в скважинах электромагнитных полей искусственного или естественного происхождения. Не вдаваясь в подробности, следует рассказать о сущности одного из наиболее часто употребляемых методов электроразведки. Эта так называемый метод сопротивлений.

Породы отличаются одна от другой своей способностью проводить электрический ток. Зная заранее величину сопротивления у различных пород, можно по характеру распределения электрического поля определить условия залегания этих пород. Можно определить, какие породы подходят ближе к поверхности земли, где они погружаются и где место их наибольшего подъема. При исследованиях методом сопротивлений в поверхностных слоях земли создают искусственно электрическое поле.

От источника тока с помощью двух электродов в землю вводится электрический ток. С помощью двух других электродов изучается распределение искусственно созданного электрического поля. На основании полученных данных определяют, с какими породами имеют дело, и устанавливают условия их залегания.

Метод электросопротивлений у нас раньше всего начал применяться на Северном Кавказе для выявления новых структурных поднятий. В Грозненском районе, пользуясь этим методом, были прослежены области глубокого прогибания, разделяющие передовые антиклинальные зоны Кавказского хребта друг от друга.

Этим методом в районах «Второго Баку» были обнаружены многочисленные антиклинальные поднятия в пологозалегающих толщах пород. В Бугурусланском районе, в Заволжье, этот метод в сочетании с геологической съемкой позволил составить геолого-структурную карту всего района. На карте были выделены крупные структурные зоны и отдельные поднятия.

Особенно больших успехов достигли электрические методы в исследовании буровых скважин. Чем больше приходится брать образцов пород — керна из скважины, тем медленнее происходит бурение и тем дороже оно обходится. Для изучения разреза скважины в середине 20-х годов было предложено применить электрические методы, получившие наименование электрокароттажа. Применение электрокароттажа развилось быстрее всего в РФ. В скважинах, бурившихся в Грозном и Баку, удалось благодаря кароттажу значительно сократить отбор керна. Это дало возможность начиная с 1927—1929 годов во много раз увеличить скорость бурения.

Изучение разрезов скважины при помощи электрокароттажа производится созданием в скважине искусственного электромагнитного поля. Для этого на проводе опускают один электрод в скважину, а другой заземляют на поверхности около устья скважины. Двумя приемными электродами измеряют разность потенциалов по стволу скважины. На основании этого получают представление о сопротивлении пород, встреченных скважиной. Специальный прибор автоматически рисует на бумаге кривую — диаграмму кажущегося сопротивления пород. В случае необходимости по этой диаграмме можно высчитать и истинное электрическое сопротивление пород, вскрытых скважиной. Такие породы, как известняки и насыщенные нефтью пески или песчаники, имеют большое кажущееся сопротивление. Глины и водоносные пески или песчаники обладают значительно меньшим кажущимся сопротивлением.

В момент замеров скважина заполнена глинистым раствором. Чаще всего вода глинистого раствора соленая. Породы, вскрытые скважиной, также содержат соленую минерализованную воду. Между стволом скважины и породами устанавливается обмен жидкостями разной солености. Иногда движение направлено от скважины к породам, иногда, наоборот, от породы в скважину. При движении соленой, минерализованной воды через пористую среду происходит поляризация. Возникает естественная электродвижущая сила. Чем более проницаема среда, тем быстрее происходит перемещение жидкости и тем больше возникшая разность естественных потенциалов. На диаграмме против таких пород, как хорошо проницаемые пески, видно, что замеренная естественная разность потенциалов велика. Против глин и плотных известняков она очень мала.

Специальными приборами производятся измерение и автоматическая запись величины естественных потенциалов. Таким образом, на бумаге получаются сразу две кривые:
1) кривая кажущегося сопротивления;
2) кривая естественных потенциалов.

На некоторой глубине в глинах залегает прослой известняка. Известняк плотный обладает большим электросопротивлением и плохой проницаемостью. Кривая кажущегося сопротивления делает против известняка резкий скачок, в то время как кривая естественных потенциалов остается без изменений. Ниже залегает слой хорошо проницаемого песка, насыщенного нефтью. Обе кривые дают резкое отклонение против такого слоя. Еще ниже после глинистого промежутка вновь встречен хорошо проницаемый песок, насыщенный на этот раз соленой водой. Такой слой резко отражается на кривой естественных потенциалов и очень слабо на кривой кажущегося сопротивления. На основании кривых электрокароттажа, сопоставляя их с разрезами, изученными по кернам, легко описать разрез прокароттированных скважин. Без предварительного изучения разреза пород хотя бы одной скважиной электрокароттаж не приносит пользы, так как многие совершенно различные по составу породы обладают близкой электрической характеристикой.

Советские электроразведчики сконструировали многочисленные приборы, позволяющие производить всевозможные замеры и исследования в скважинах. При помощи прибора, называемого инклинометром, определяют направление и угол искривления скважины. Электротермометром замеряют температуру в скважинах и определяют место притока жидкости или газа. В настоящее время на всех промыслах и разведках работают автоматические электрокароттажные станции, смонтированные на машинах.