Электрокинетикалық потенциал

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 12 бет
Таңдаулыға:

Қазақcтан Реcпyбликаcының Ғылым және Білім Миниcтрлігі

Қарағанды Мемлекеттік Техникалық Универcитеті

Кафедра:« Геология және ПҚКОБ»

КУРCТЫҚ ЖОБА

Пәні: Мұнай-газ кен ұңғымаларын зерттеудің геофизикалық әдістері

Тақырыбы:ӨП әдісінің мұнай-газды кен орындарын іздестіру және барлау кезіндегі мүмкіншіліктерінің анализі

Баға: Тобы:

Комиccия мүшелері: Орындаған:

Текcерген:

Қарағанды 2020

Қазақcтан Реcпубликаcының Білім және Ғылым Миниcтрлігі

Қарағанды Мемлекеттік Техникалық Универcитеті

«БЕКІТЕМІН»

Факультет Кафедра мең.

Кафедра «___» 2018ж.

КУРCТЫҚ ЖОБАҒА ТАПCЫРМА

Пәні:Мұнай-газ кен ұңғымаларын зерттеудің геофизикалық әдістері

Cтудент тобы

Тақырыбы

Баcтапқы деректер

Тапcырма берілді «»2018ж

Жетекшіқолы

Cтудентқолы

Қарағанды 2020

Мазмұны

Кіріспе . . . 1

1 ӨП әдісінің физикалық негіздері . . . 3

1. 1 Диффузиялық-адсорбциялық потенциалдар . . . 3

1. 2 Сүзгілену (фильтрациялық) потенциалдары . . . 6

2 Қолданылатын зондтар мен аппаратура . . . 9

3 ӨП әдісінің нәтижелерін түсіндіру . . . 11

5. Қортынды . . . 13

6. Пайдаланылған әдебиеттер . . . 14

Кіріспе

ӨП әдісі құрылымды зерттеу үшін кеңінен қолданылады оптикалық белсенді заттар мен олардың концентрациясын өлшеу. Оптикалық белсенді заттар, бар асимметриялы молекулалық немесе кристалдық құрылым, поляризация жазықтығын сызықты түрде айналдырады. Поляризацияланған жарық бұрышы α-поляризация жазықтығының айналу бұрышы, оптикалық белсенді заттың табиғатына, концентрациясына байланысты (үшін), жарықтың толқын ұзындығы, температура, еріткіштің табиғаты. Шамасы, поляризация жазықтығының айналу бұрышының ұзындыққа тәуелділігін сипаттайтын dα/dl толқындары оптикалық айналу дисперсиясы деп аталады. Α шамасы зат қабатының қалыңдығына және ерітіндінің концентрациясына пропорционалды. Оптикалық белсенділік-есепке алу кезінде алынған екінші ретті әсер молекуланың әртүрлі нүктелеріндегі жарық толқынының фазалық айырмашылықтары нәтижесінде электрондық өзара молекула. Ол өте зат құрылымының кез келген өзгерістеріне және молекулааралық өзара іс-қимылы болып табылады.

Әдістің физикалық негіздері

Өздігінен поляризацияланатын потенциалдар әдісі геофизикалық электр барлау әдісіндегі табиғи өріс әдісіне ұқсас. Оның мәні, ұңғыма байымен жалжитын М электроды мен ұңғыма ернеуінде орналасқан, қозғалмайтын N электроды арасындағы табиғи электрлік потенциалдар айырмасын тіркеу болып саналады. Ұңғымадағы табиғи электрлік потенциалдар тау жынысы мен ұңғыма шекараларында және тау жынысысы ішінде жүріп жатқан физикалық-химиялық процесстерге байланысты.
Әдетте, потенциалдар диффузиялық-адсорбциалық, сүзгілену болып екіге бөлінеді.

1. 1 Диффузиялық-адсорбциялық потенциалдар

Диффузиялық-адсорбциялық потенциалдар қабат суы мен бұрғылау ерітіндісінде еріген тұздардың химиялық құрамы мен концентрациясының айырмашы-лығынан туындайды. Әр түрлі концентрациялы (немесе құрамы бойынша) ерітінділердің жапсарын-да жоғары қойылтылған ерітіндіден төменгі мөлшерде қойылтылған ерітінді бағытында иондардың диффузиясы жүреді. Диффузия жылдамдығы әр таңбалы иондарда әртүрлі: катиондар да (+) аз, ал аниондар да (-) көбірек. Қозғалыс жылдамдығы әртүрлі болғандықтан, біршама уақыттан кейін бол-машы ерітінді де теріс таңбалы иондар саны көбейеді, ал қойылтылған ерітіндіде - оң таңбалы ион-дар көбейеді, сөйтіп ерітіндінің өзіндік заряды пайда болады.

1-сурет -әр түрлі концентрациялы екі ерітінді жапсарында диффузиялық ЭҚК -пайда болуы

Концентрациясы әр түрлі екі электролит арасындағы потенциалдар айырмасы В. Нэрнст (1864-1941) теңдеуі бойынша анықталады:

$E_{d =}\ \frac{RT}{n*F}$ * $\frac{u*v}{u + v}*Ln$ * $\frac{c_{1}}{c2}$ (1. 1)

мұнда R - универсалды газдық тұрақты

R=8. 314 $\frac{Дж}{K*моль}$ ,

F- Фарадей саны F=96500 $\frac{Кл}{моль}$ ,

Т- абсолюттік температура, К;

п - ерітіндідегі иондар валент тігі;

и - катиондар қозғалысын сипат-тайды;

v - аниондар қозғалысын сипаттайды;

с1, с2 - түйскен ерітінділердің концентрациясы егер Т = const болса, логарифм алдында тұрған барлық параметрлер тұрақты шама болады, оны диффузиялық потенциалдар коэффициенті деп атайды.

$Е_{d =}$ 2. 3 $\frac{RT}{nF}$ * $\frac{u - v}{u + v}$ Lg $\frac{c_{1}}{c_{2}}$ = $K_{d\ }$ Lg $\frac{c_{1}}{c_{2}}$ (1. 2)

Нэрнст формуласы тұздың өте сұйылтылған ерітінділеріне тән. Ал, ұңғымадағы қабат тық суды және бұрғылау ері тіндісін шамамен NaCl ерітіндісі деп айтуға болады. Енді, осы тұзға тән Кд мөлшерін есептеп көрейік. Анықтамалық деректер бойынша, 20°С температурада Na+ иондардың абсолюттік қозғалмалығы v=0, 00045см/с, ал СГ иондардың-v=0, 00067см/с. Осы деректерді формулаға қойып Кд мөлшерін анықтауға болады.

$K_{d =}$ 2. 3 $\frac{RT}{nF}$ * $\frac{u - v}{u + v}$ =2. 3 $\frac{8. 314*293}{96500*1}$ * $\frac{0. 00045 - 0. 00067}{0. 00045 + 0. 00067}$ =-11. 5мВ.

Осы формула

$Е_{d}$ =-11. 6Lg $\frac{p_{2}}{p_{1}}\$ мВ. (1. 3)

Басқа тұздар үшін Ед мөлшері өзгеше болады. Температура өзгерген сайын Кд шамасыда өзгереді.

$К_{d}^{i}$ = $K_{d}^{20}\frac{273 + t}{293}$ . (1. 4)

Егер әртүрлі концентрациялы ерітінділер бір-бірімен тікелей емес, таужыныс қалқаны (мембрана) арқылы жапсарласса, онда өлшенетін потенциал Нэрнст потен циалы нан өзгеше болады. Өйткені, мембрана ( тау жыныс ) кейбір иондарды өткізбейді. Мұндай жағдайда, ө шенген потенциал мемб-рандық немесе диффузиялық-адсорбциялық Еда деп аталады. Мембрандық потенциал жапсар-ласқан ерітінділер концентрациялары қатынасының логарифміне прапорционал, бірақ пропорцио-налдық коэффициент Кда мембрананың адсорбциялық қасиеттеріне тәуелді және ол Кд коэффиц-иентінен мөлшерімен және таңбасымен айрықшаланады. Адсорбциялық белсенділігі нольге тең таза кварц құмдары және құмтастар үшін Кда=Кд =-11, 6 мВ (t=20 °С), адсорбциялық белсенділігі жоғары жұқа дисперсиялық саздар үшін Кда = Кдамах =+58мВ. Сазды құмтастар, алевролиттер және басқа да тау жыныстары үшін Кда аралық мәндерімен сипатталады. Адсорбциялық белсенділігі жоғары және төмен тау жыныстар шекарасында диффузиялық-адсорбциялық потенциал ең жоғары мәнге ие болады, яғни таза кварц құмы мен жұқа дисперсиялық саз шекарасында:

${\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ Е}_{ПС}$ = $Е_{d}$ - $Е_{dа}$ =-11. 6 Lg $\frac{c_{1}}{c_{2}}$ - 58 Lg $\frac{c_{1}}{c_{2}}$ =-69. 6 Lg $\frac{c_{1}}{c_{2}}$ (1. 5)

Мысал ретінде ұңғыманың орнатылатын бұрғылау ерітіндісі Со мен қабатық су Св минералдылығы арасындағы әдеттегі арақатынасты Св-Со≤Св 2 сурет . Ұңғымада «тура» өріс нəтижесінде пайда болатын диффузиялықадсо2 сурет . Ұңғымада «тура» өріс нəтижесінде пайда болатын диффузиялықадсорбциа лық ЭҚК.

Құм қабаты диффузиялық процеске және ион дар қозғалысына әсер етпейді. Сондықтан құм қабаты үстінде бұрғы лау ерітіндісі теріс зарядталады, ал тұзды қабаттық сумен қаныққан құмтас - оң зарядталады. Енді қабаттық су мен бұрғылау ерітіндісі саз арқылы жапсарласады деп қарастырайық (бұл жерде саз мембрана ролін атқарады) . Саз аниондарды (-) өткізбейді, тек қана катиондарды (+) өткізеді, сондықтан тез арада концентрациясы аз ерітінді концентрациясы көбірек ерітіндіге қара ғанда оң таңбалы

зарядталады. Сонымен, ұңғымадағы ерітінді саз үстінде оң таңбалы, ал құмтас үстінде теріс таңбалы зарядтар мен сипатталады. ӨП потенциалының

бұлай таралуы Со Св болған жағдайда, ұңғымадағы саз оң таңбалы, ал құмтас - теріс таңбалармен сипат-талып, бұны «ӨП-нің теріс өрісі» («обратное поле» ПС) деп атайды. ӨП-нің теріс өрісі, іс жүзін де сирек кездеседі, өйткені мұнай кен орындарында қабаттық сулар терең де болады және оның температурасы жоғары, сондықтан, олардың минералдылығыда жоғары; ал бұрғылау ерітіндісін жер бетіндегі судан (көл немесе өзен сулары) даярлайды, оның минералдылығы төмен Со Св. Егер ұңғыма оқпанындағы коллектор қабаты орналасқан бөлікшені бұрғылау ерітіндісінен өткізбей-тін материалдан жасалған қалқанмен бөліктесе онда қабатпен оны сыйысты рушы саз арасын да өзіндік поляризация потенциалының «статикалық» мәні ΔЕпс тіркеледі (оның графигі 2. Б суретте көрсетілген ) рбциа лық ЭҚК.

Іс жүзінде мұндай қалқандар кездеспейді, ұңғымада ӨП тогы Iпс айнала таралып, ұңғыма кедергісі Rc, қабат кедергісі Rпл және сыйыстырушы тау жыныс кедергісі арқылы тұйықталады (3 сурет) . Сондықтанда, тіркелген ΔUпс амплитудасы «статикалық» өрістің бір бөлігін ғана құрап, оның мәні ұңғыма мен Rc-тен құралатын тізбекке түсетін кернеуге тең.

∆ $U_{ПС}$ = $i_{ПС}$ * $R_{C}$ = $E_{ПС}$ - $i_{ПС}$ ( $R_{ПЛ}$ + $R_{ВМ}$ ) (1. 6)

Өткізгіш қимасындағы Rc қабат және сыйыстырушы тау жыныстарынан әлде қайда кем болғандықтан Rc>Rnл және RC>RB

2-сурет. Өлшенетін потенциалдар айырмасының ӨП-нің статикалық амплитудасынан айырмашылығы түсіндіретін сұлбасы

Егер құмтас пен саз қабаттары аса қалың болса, онда өткізгіштер қимасы Rnл және RBM шексіз, ал h→∞, Rnл→ 0 және RBM→ 0; сондықтан ΔUпс ≈ΔЕпс. Егер қабат қалыңдығы аз болса, қабаттың екінші шекарасында inc тогы таралып, өткізгіш қимасы Rm қабат қалыңдығы жартысымен шектеледі. Бұл жағдайда қабат сыйыстырушы тау жыныстар бөлікшесін де түсетін кернеуді, әсіресе егер қабаттың кедергісі жоғары болса, есептемеуге болмайды. Олай болса, қалыңдығы шектелген қабаттар үшін ΔUпс < 1 Р - амплитуданың басылу коэффициенті деп аталады. Ұңғыма оқпанымен таралатын ΔUnc потенциалын анықтау әдістемесі теориялық және моделдік зерттеулер арқылы шешілген. Теориялық ӨП қисық сызықтары есептеліп, β анықтау үшін номограммалар тұрғызылған . Бұрғылау ерітіндісінің ену белдемі тіркелген ΔUnct амплитудасын азайтады, өйткені бұл ұңғыманың диаметрінің d кеңеюі менжәне h/d қатынасының кішіреюі мен бірдей.

1. 2 Сүзгілену (фильтрациялық) потенциалдары
Сүзгілену потенциалдары немесе ағын потенциалдары бұрғылау ерітіндісінің ұңғымадан қабатқа немесе керісінше, қабаттық су қабатынан ұңғымаға (ұңғыма мен қабаттағы қысымдардың арақатынасына байланысты) сіңуінен пайда болады.
Сүзгілену потенциалдары таужыныс беткейіндегі бөлшектердің иондарды жұтып алуынан пайда болады. Сұйықтың ағу бағытында біртаңбалы иондар басым жұтылады, ал бұл болса түтік (капилляр) ұшында иондардың жетіспеушілігін тудырады, сөйтіп канал ұштарында потенциал айырмасы пайда болады.

4-сурет. Сұзгі потенциалдарының пайда болу сұлбасы

Сүзгі потенциалдары теориясының математикалық негіздемесін белгілі ғалым Г. Гельмгольц (1821-1894) жасаған, сондықтан ағын потенциалы кейде Гельмгольц потенциалы деп те аталады.

Гельмгольц бойынша:

${\ \ \ \ \ E}_{Ф}$ = $\frac{\mathcal{E}p\ \xi\ }{\mathrm{\Delta}u}$ *∆p (1. 7)

мұнда :

Δр -қысымның өзгерісі;

μ -ерітіндінің тұтқырлығы;

ε - диэлектрлік өтімділік;

ρ - ерітіндінің меншікті электр кедергісі;

f - электркинетикалық немесе ξ-потенциал.

ξ - потенциал деп түтіктегі (капиллярдағы) ион дардың диффуздық қабатының қозғалмайтын бөлігімен бос ерітінді арасындағы потенциалдар айырмасын айтады (5 су рет), ξ -потенциал оң немесе теріс таңбалы болуы мүмкін

5-сурет. Электрокинетикалық потенциал

Формуласы кеуекті ортаға арналған, ондағы капиллярдың орташа тиімді радиусы, оның қабы-рғасындағы қос электр қабатының қалыңдығынан әлде қайда қалың. Сүзгі потенциалдары айырма-сының таңбасы ξ - потенциалының таңбасы мен сүзгіле ну бағытына сәйкес анықталады. Іс жүзінде, ағын потенциалы (1, 7) формуласы мен нақты анықталмайды. Өйткені, Еф тау жыныстың өтімділігі-не байланысты, яғни ерітінді сүзгіленетін капиллярдың түрі мен мөлшеріне тәуелді. Профессор В. Н. Дахновтың пікірінше, Еф-тің практикалық және теориялық мәндері арасындағы айырмашылық капилляр қабырғасының кеңейуіне байланысты, сондықтан электр тогы өткізетін қима сүзгіленетін ерітінді қимасынан үлкенірек болады. Ұңғымадағы сүзгі потенциалы аса көп емес, әдетте 4-5, кейде 10 мВ-қа жетеді (электрбарлау практи-касында, сүзгі потенциалы бірнеше В-қа жетеді) . Мөлшерінің аз болғанына қарамастан, сүзгі потенциалы, іс жүзінде, қабат қысымын анықтау үшін пайдаланылады. формулада Δр шамасының алдында тұрған параметрлер тұрақты болып саналады, олай болса

∆p= $p_{СКВ}$ - $p_{ПЛ}$ (1, 8)

Мұнда, Рс кв - ұңғымадағы гидростатикалық қысым, ол қабат үстіндегі сұйықтың биіктігі арқылы оңай анықталады; рпл - қабаттың қысымы.

Сонымен,

∆p= $p_{СКВ}$ - $p_{ПЛ}$ (1, 9)

Ұңғымадағы сүзгі потенциалдары айырмасын өлшеп, белгілі бір мөлшерде ұңғымаға ерітіндіні құйып немесе одан ерітіндіні шығарып, гидростатикалық қысым мөлшерін өзгертеді. Сөйтіп, қайта сүзгі потенциалын өлшейд

${\ Е}_{ф}^{, }$ = $К_{Ф}$ ( $Р_{СКВ}^{, }$ - $p_{ПЛ}$ (1, 9)

теңдеулері Кф және рпл екі белгісі бар теңдеу құрайды, оны шешу арқылы рпл мәні анықталады.

3. ӨП әдісінің нәтижелерін түсіндіру

ӨП диаграммасын сандық интерпретациялау нәтижесінде қабаттың қалыңдығы, қабаттық судың минералдылығы, коллектордың саздылығы мен кеуектілігі анықталады және т. б. бірқатар мәселелер шешіледі. . Балшық немесе сумен толтырылған ұңғымада және оның айналасында өздігінен немесе өздігінен поляризация деп аталатын электр өрістері пайда болады. Бұл әдіс өз электрондық поштасына негізделген. орта өрісі, яғни біз оны жасамаймыз, ол табиғи. ӨП диффузиялық-адсорбциялық (әртүрлі адсорбциялық әсерінен құм мен саз қабаттарының шекарасында пайда болады), сүзгілеу (ЭМӨ пайда болған сазды қабық арқылы сұйықтықтың қозғалуына байланысты пайда болады) және тотығу (химге байланысты. және эл-хими. тау жыныстарының әртүрлі процестермен жанасуынан өтетін реакциялар . ПС өздігінен поляризация әдісі Ұңғымаларды кәсіпшілік-геофизикалық зерттеу кешеніндегі ең маңыздыларының бірі болып табылады. Ол резервуарлардың шекараларын және олардың корреляциясын белгілеу, қиманы сазды және сазды емес қабаттарға бөлу үшін кеңінен қолданылады, бұл коллекторлардың шығарылуына ықпал етеді. Кейбір жағдайларда КС қисығы қойнауқаттық сулардың кедергісін (минералдануын), саздылығын, кеуектілігін, жыныстардың мұнаймен қанығуын бағалау кезінде пайдаланылады. ҚС қисығының пішіні мен амплитудасына қаттың қуаты, ұңғыманың диаметрі, қаттың кедергісі, сыйымды жыныстар, жуу сұйықтығы мен қаттық су, қатқа саз ерітіндісінің сүзіндісінің енуі және т. б. әсер етеді. Балшық немесе сумен толтырылған ұңғымада және оның айналасында өздігінен немесе өздігінен поляризация деп аталатын электр өрістері пайда болады. Бұл әдіс өз электрондық поштасына негізделген. орта өрісі, яғни біз оны жасамаймыз, ол табиғи. ӨП диффузиялық-адсорбциялық (әртүрлі адсорбциялық СВ-В әсерінен құм мен саз қабаттарының шекарасында пайда болады), сүзгілеу (ЭМӨ пайда болған сазды қабық арқылы сұйықтықтың қозғалуына байланысты пайда болады) және тотығу (химге байланысты. және эл-хими. тау жыныстарының әртүрлі процестермен жанасуынан өтетін реакциялар. ӨП қисығын қолдану. Өздігінен поляризация әдісі Ұңғымаларды кәсіпшілік-геофизикалық зерттеу кешеніндегі ең маңыздыларының бірі болып табылады. Ол резервуарлардың шекараларын және олардың корреляциясын белгілеу, қиманы сазды және сазды емес қабаттарға бөлу үшін кеңінен қолданылады, бұл коллекторлардың шығарылуына ықпал етеді. Кейбір жағдайларда ӨП қисығының деректері қолданылады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.