Метод собственных потенциалов (СП) или потенциалов собственной поляризации (ПС).

Основан на изучении естественных стационарных полей, возникающих в скважине и породах из-за, в основном, диффузии солей из пластовых вод в промывочную жидкость или наоборот, а также адсорбции ионов на поверхности минеральных частиц пород. В результате возникают дифузионно-адсорбционные потенциалыU_ДА.

Рассмотрим пласт коллектора-пористого проницаемого песчаника, залегающего в глинах (рис. 1,а).

Рис. 1

В песчанике с большими порами образуются контакты чистых растворов: пластовой воды с минерализацией С_в и фильтрата промывочной жидкости с минерализацией С_ф. Обычно С_в > С_{ф ,} поэтому происходит диффузия солей, в основном соли NaCl, из пластовой воды в промывочную жидкость. Соль NaCl распадается на катионы натрия и анионы хлора:

NaCl→Na⁺+Cl^-

Более подвижные анионы хлора c подвижностью U_cl^- = 60, опережают менее подвижные катионы натрия с подвижностью U_Na+ = 40. На границе промывочной жидкости и песчаника образуется двойной электрический слой с минусом в промывочной жидкости и возникает диффузионная ЭДС, которая определяется по уравнению Нернста:

1) , т. к. ;

где и -- удельные электрические сопротивления фильтрата ПЖ и воды; К_Д – коэффициент диффузионной ЭДС.

Для чистого песчаника при t=20^оС

При контакте глины с коллектором или с промывочной жидкостью возникает диффузионно-адсорбционная ЭДС:

2) ,

- коэффициент диффизионно-адсорбционной ЭДС;

;

где А_ДА – диффузионно-адсорбционная активность пород;

На керне установлено, что А_ДА песчаника равна 0, А_ДА глины равна 69,6 мВ, поэтому -11,6 мВ (чистый песчаник) ≤ К_ДА ≤ 58 мВ (глина).

Чем больше глинистость пород, тем больше их А_ДА, К_ДА и Е_ДА.. Чем больше песчанистость, тем меньше А_ДА, К_ДА и Е_ДА.

В глинах, поровые каналы маленькие, подвижности равны: m_Na+ = 1, n_сl- = 0 и ионы хлора адсорбируют на поверхности глин. Поэтому глина будет иметь знак «-» и

К_ДА в глинах = .

На границе чистого песчаника и глины возникает статистическая амплитуда, которая равна:

3) ,

где К_сп – коэффициент аномалии СП;

для песчаника К_сп = 69,6 мВ.

Уравнение (3) используется для определения удельного электрического сопротивления пластовой воды ρ_в или ее минерализации С_в. Возможно определение ρ_в и С_в методом 2-х растворов с разными удельными сопротивлениями и или минерализациями и .

Решают систему уравнений (4):

Es₁ и Es₂ измеряют при заданных ρ_ф1 и ρ_ф2. или С_ф1 и С_ф2

В скважине регистрируют аномалию СП- , которая в тонких пластах (Н<4dc): , а в мощных пластах (H≥4dc): (рис. 1 б).

Измерение собственных потенциалов в скважине осуществляют следующим образом: имеются два измерительных электрода: M, который опускают в скважину и перемещают снизу вверх и N, который устанавливают неподвижно на поверхности (рис. 2).

Рис. 2

Регистрирующим прибором РП измеряют разность потенциалов:

5) ;

где - абсолютная аномалия СП или разность потенциалов собственной поляризации пород;

U_м и U_N– потенциалы самих электродов, которые в процессе измерения СП неизвестны, но являются постоянными в процессе измерения СП.

Поэтому , т.е. измерение разности потенциалов М и N вдоль ствола скважины соответствует изменению аномалии СП и зарегистрированная диаграмма СП не имеет нулевой отметки. Условно за нулевую принимают линию глин, проведенную по показаниям СП в глинах. Эта линия занимает крайнее правое положение, если Св > Сф (рис. 1 б) и крайнее левое, если Св < Сф (рис. 1 в).

Вместо масштабной шкалы на диаграмме СП вверху располагают отрезок с указанием сколько мВ в нем содержится и знаками «+» и «-» на концах.

На практике обычно используют относительную аномалию СП, которая в i-пласте равна:

6) ;

где - абсолютная аномалия СП в i-ом пласте.

- максимальная статическая амплитуда по всему разрезу

Существует корреляционная связь с относительной глинистостью :

Рис. 3 Рис. 4

1- палеозой Волго-Уральского района,

2- терригенные отложения Западной Сибири,

3- терригенные отложения Сахалина.