Электричество люди начали изучать в начале 17 века, а практические применение в геологоразведке ему нашли позже – ближе к 20 веку.
Одна из техник геологической разведки – электроразведка, она изучает строение земной коры на основе анализа электромагнитных полей. Благодаря ей поиск не только нефти, но и многих других полезных ископаемых, включая металлы, стал дешевле, быстрее и точнее.
Вспомним, что нефть содержится в порах горных пород – коллекторах. Нефтяной пласт выглядит как губка – материал, в котором есть пустоты: поры и трещины. Таким материалом часто является известняк или песчаник (но могут быть и другие горные породы, например граниты). Сверху и снизу пласт изолирован, чаще всего глиной. Так и получается, что для нефти создается ловушка – жидкость находится в пористом пространстве и не может мигрировать вверх или вниз, грубо говоря. Суть методов электроразведки в том, что разные вещества по-разному проводят электричество. Нефть и газ ток проводят очень плохо, глина – получше, а пластовая вода – очень хорошо. Тогда, если коллектор (песчаник) будет содержать в себе воду – ток пойдет хорошо, а если нефть – то плохо. Теперь подробнее:
Внутри земли происходит множество тектонических и физико-химических процессов, которые создают естественные поля – магнитные, гравитационные, электрические. Сегодня нас интересуют последние, так как их использует геофизический метод ПС (самопроизвольной поляризации). Этот метод позволяет сделать выводы о строении земной коры, изучая электрические поля, возникающие в скважинах.
В скважине, заполненной глинистым раствором (который неизбежно попадает в нее при бурении), происходит диффузия – ионы солей, которые находятся в пластовой жидкости, переходят в буровой раствор и наоборот. Из-за этого возникают электрические потенциалы, которые являются источником сигнала ПС. Потенциал — это "электронная высота", показывающая, сколько энергии нужно, чтобы затащить заряд в эту точку. Чем он выше, тем сильнее поле "выталкивает" заряд. Для регистрации этих сигналов на поверхности устанавливается электрод N, а в скважину на кабеле спускается электрод M. По мере спуска электрода специальная установка записывает значения потенциалов (которые по размерности совпадают с электрическим напряжением) в каждом слое и получается кривая каротажа – зависимость значений U (разности потенциалов) от глубины точки. Примерную схему такого процесса я постаралась изобразить на рисунке, ее можно сравнить со схемой из учебника.
Как выглядит каротаж: это такой «график», на котором отмечена глубина опускания зонда, геологический разрез, то есть расположение горных пород, и значение регистрируемого сигнала. В пример приведу другую схему из учебника, реальные данные каротажа выглядят намного страшнее и сложнее. Столбец «ПС» по середине условно разделяет значение «ноль», значит значения правее – положительные, а левее – отрицательные. Видно, что есть два участка, где сильно выделяются отрицательные «горбы». По данным литологии понятно, что в том же месте находятся нефтеносные песчаники (они обозначены на разрезе и описаны в легенде). Так получается из-за того, что нефть – диэлектрик, то есть плохо проводит ток, контраст потенциалов пластовой и буровой жидкости большой, тогда и значение разности потенциалов получится по модулю большое.
Описанный метод – самый простой, но менее точный из всех возможных геофизических методов. И часть из этих методов основана на том, что в специальную разведочную скважину спускается зонд , снимает показатели, а потом геофизики интерпретируют результаты. Как правило, результат работы это точное заявление – где есть смысл бурить, а где нет. Вот вам еще одно не самое обычное применение электричества в копилку!
___________
Автор: Анна Хватит