S8.Procesul de electrofiltratie si oxido-reducere si
potentialele corespunzatoare
1.Procesul de electrofiltratie este un proces electrocinetic
care implic formarea unor strate dublu electrice n legtur cu
miscarea tangential a dou faze materiale una de-a lungul
celeilalte.
Pentru a explica acest proces se consider un cilindru de argil,
ca cel din figura umplut cu electrolit. In acest cilindru este
introdus un electrod si un tub manometricLa aplicarea unei
diferente de potential pe cei doi electrozi se constat aparitia
unei presiuni.Aceast crestere de presiune se explic prin ncrcarea
suprafetei canalelor capilare negativ si a lichidului adiacent
pozitiv. Helmhotz a constatat c la contactul dintre un electrolit
si peretele unui capilar se formeaz un strat dublu electric.
Considernd acest strat dublu electric echivalent cu un condensator
ale crui armturi sunt la o distant d potentialul ntre cele dou
armturi este
Potentialul de electrofiltratie are expresia:f - cantitatea de
filtrat standard, n cm3 la 1/2 h.p-presiunea la presa
2.Procesul de oxido-reducere -Se numeste oxidare, fenomenul de
pierdere sau cedare de electroni, iar reducerea- procesul de
acceptare de electroni
A - An+ + ne-.............oxidare Cu Cu 2+ + 2 e- Bn+ + ne-- B.
.............reducere. 2H+ + 2 eH2
Rezultatul unui proces de oxido-reducere va fi o separare de
sarcini pozitive si negative care va duce la aparitia unei
diferente de potential msurabila, numit potential de
oxido-reducere.Potentialele de oxido-reducere pot fi observate n
sonda care traverseaz sulfuri metalice (ndeosebi pirit), oxizi
(magnetit, hematit etc),crbuni, grafit, sisturi grafitoase, precum
si n roci poros-permeabile cu hidrocarburi.Expresia potentialului
de oxido-reducere, la punerea n contact a dou faze-una oxidant si
una reductoare este de forma :
Se consider c potentialul de oxido-reducere are o contributie
minim la potentialul spontan total si prin urmare poate fi
neglijat.S9.Potentialul spontan total , static si inregistrat
1.Potentialul total- este asociat unui camp electric rezultat ca
urmare a activittii electrochimice si electrocinetice natural
Mediul n care se manifest acest cmp electric contine purttori de
sarcin, anioni si cationi proveniti din disocierea srurilor aflate,
att n apa de zcmnt, ct si n noroiul de foraj.Legea lui Ohm:
Mediul prin care curge curentul IPS este format din trei prti cu
rezistivitti diferite : noroiul de foraj, stratul poros-permeabil
si argilele adiacente.
2.Potentialul static-S presupunem c n culcusul si acoperisul
stratului poros-permeabil se plaseaz ecrane izolatoare care s
mpiedica curgerea curentilor IPS . n aceste conditii statice
valoarea potentialului spontan msurat va fi egal cu valoarea
potentialului total EPST .Acest potential se numeste potential
spontan static si este notat E PSS .
3.Potentialul inregistrat- Potentialul rocilor se msoar cu
ajutorul unui electrod de msur M ce se deplaseaz n sond, n raport
cu un electrod de referint N plasat la mare distant, practic la
suprafata pmntului cu potential constant.
S11.Determinarea rezistivitatii rocilor pentru mediul omogen si
izotrop
n conditii naturale, un astfel de mediu se ntlneste la
cercetarea depozitelor groase traversate de sond, cu o
rezistivitate egal cu rezistivitatea fluidului de forajIn acest
mediu curentul curge in toate directiile la fel iar suprafetele
echipotentiale sunt perpendiculare.
Deoarece mediul este omogen, conditiile de curgere ale
curentului de la electrodul A sunt aceleasi n orice directie si,
prin urmare, la distanta R de surs, densitatea de curent este:
Pentru calculul potentialului electric ntr-un punct dat, se
pleac de la legea lui Ohm scris sub forma:Formula care determin
intensitatea cmpului electric E n mediu omogen si izotrop:
Rezistivitatea aparent va fi dat de formula:
Suprafetele echipotentiale pentru o surs punctual situat n mediu
omogen si izotrop sunt sfere cu centrul general n punctul surs A,
iar liniile de current sunt raze sferice.
S12. Dispozitivele de rezistivitate
Dispozitivele reale de rezistivitate utilizate n carotajul de
rezistivitate sunt n general dispozitive cuadripolare, cu doi
electrozi de curent A si B si doi electrozi de msur M si N,
distanta dintre acestia din urm fiind finit.1.Dispozitive
consecutive -potentiale, gradiente (monopolare,
bipolare)2.Dispozitive neconsecutive - potentiale
gradiente(monopolare, bipolare)
Rezistivitatea este direct proportional cu potentialul
electrodului de msur si defineste dispozitivele potentiale:
S13. Principiul reciprocitatii
Fie dou dispozitive de rezistivitate cuadripolare, unul direct
si unul reciproc, cel reciproc fiind obtinut prin inversarea
rolului electrozilor dispozitivului direct, respectiv: A >M,
B-> N , M ->A si N -> B. a - dispozitiv cuadripolar
monopolar,b - dispozitiv cuadripolar bipolar.
Conform principiului superpozitiei strilor electrice,potentialul
ntr-un punct de msur este egal cu suma algebric a potentialelor
produse de fiecare surs de curent.In punctual M :
In punctual N:
unde VM,A , VM,B si VN,A sunt potenialele produse n punctele M
si respective N de sursele de curent din A si respectiv B.
S14.Carotajul electric standard, dispozitive utilizate si scheme
principale de masura Carotajul electric conventional sau standard
const n msurarea rezistivittii aparente cu dispozitive potentiale
si gradiente. Denumirea de standard deriv de la faptul c
dispozitivele sunt standardizate. Carotajul electric standard const
n nregistrarea unei diagrafii compuse dintr-o curb de potential
spontan si dou curbe de rezistivitate aparent, una nregistrat cu
dispozitiv potential si cu una cu dispozitiv gradient.
Dispozitivele utilizate n practic pot fi consecutive sau
neconsecutive, monopolare sau bipolare, sunt preferate cele
bipolare, ntruct permit nregistrarea simultan si a diagrafiei de
PS. Dispozitive utilizate:a.dispozitiv potential
monopolar-generatorul de curent continuu GEN emite un curent de
intensitate I.Acest curent poate fi reglat cu ajutorul reostatului
R si msurat cu miliampermetrul mA.b. Schema de msur pentru
dispozitivul gradient monopolar este identic cu cea a
dispozitivului potential monopolar fiind efectuat numai schimbarea
conexiunilor conductorilor la electrozii dispozitivului de sond.c.
Schema de msur pentru dispozitivul potential bipolar este compus
tot din generatorul de current continuu GEN, reostatul de reglaj R
si instrumentul de msur mA.d. Schema de msur pentru dispozitivul
gradient bipolar este identic cu cea pentru dispozitivul potential
bipolar, deosebirea constnd doar n schimbarea conexiunilor
conductorilor la electrozii dispozitivului de
sonda.b.c.d.S15.Carotajul electric special Carotajul electric
special este de fapt carotajul electric standard, varianta vestic,
aplicat la noi din anul 1966.Diagrafia electric special este o form
a diagrafiei electrice standard n care se nregistreaz pe lng curba
_EPS trei curbe de rezistivitate aparent:- dou curbe de
rezistivitate cu dispozitive potentiale ideale-o curb de
rezistivitate cu dispozitiv gradientDiagrafia electric special se
reprezint pe trei trase ale diagramei si este compus din:- curba de
PS (DEPS ) nregistrat n partea stng a diagramei- curbele de
rezistivitate aparent cu dispozitive potentiale (denumite si curbe
normale)- curba de rezistivitate aparent cu dispozitiv gradient
(denumit si curb laterala)
S16.Interpretarea carotajului electric standard si
specialCarotajul electric standardDiagrafia electric standard este
compus din:1.curba de PS (dEps) nscris pe trasa I a
diagramei;2.curbele de rezistivitate aparent, nscrise pe trasa II:-
cu dispozitiv potenial A0,3M2,0N (M0,3A2,0B) cu linie plin si- cu
dispozitiv gradient N0,3M2,0A (B0,3A2,0M) suprapus peste curba
potential, cu linie punctat Diagrafia electric standard este
prezentat mpreun cu coloana litologic (a) a formatiunilor geologice
traversate de sond punndu-se n evident modul de reprezentare a
fiecrui tip de roc pe diagrafie. Rezistivitatea aparent msurat cu
dispozitiv gradient este proportional cu rezistivitatea real a
mediului. Coeficientul de proportionalitate este egal cu raportul
densittii reale de curent n mediul investigat sidensitatea de
curent n mediu omogen si izotrop.
Carotajul specialAspectul calitativ al interpretrii diagrafiei
electrice speciale este, n linii mari, acelasi ca la diagrafia
electric standard, cu avantajul c dispunndu-se de trei curbe de
rezistivitate aparent cu raze diferite de investigare, iar curba cu
dispozitiv lateral avnd raza de investigare mai mare ca cea de la
diagrafia standard, se poate face o estimare mai precis a
continutului colectorului- la "separatie pozitiv" ntre curbele de
rezistivitate aparent roca poate fi caracterizat posibil cu
hidrocarburi;- la "separatie negativ" ntre curbele de rezistivitate
aparent roca este caracterizat ca fiind cu ap de zcmnt.Aspectul
cantitativ al interpretrii diagrafiei electrice speciale const n
posibilitatea determinrii n anumite conditii favorabile a
parametrilor rezistivitate real ,rezistivitatea zonei de invazie si
a diametrului zonei de invazie.
S17.Carotajul electric lateral, metoda DRRCarotajul electric
lateral const n msurarea rezistivittilor aparente a formatiunilor
geologice traversate de sonde cu ajutorul unei succesiuni de
dispozitive potentiale si gradiente de lungimi diferite, cu raze de
investigare diferite .Metoda DRR (determinarea rezistivittii reale)
utilizeaz o succesiune de patru dispozitive de rezistivitate: trei
gradiente si unul potential. Scopul aplicrii carotajului electric
lateral, metoda DRR, este de a determina ele-mentele necesare
caracterizrii continutului colectoarelor, respectiv: rezistivitatea
"real" , rezistivitatea "medie" a zonei de invazie , si diametrul
zonei de invazie.Modelul fizic utilizat n fundamentarea teoretic
este modelul treapt care implic o distributie simplificat a
fluidelor n colector.
Astfel, n stratul poros-permeabil, de grosime h, mrginit de
rocile adiacente (argile) avnd rezistivitatea traversat de gaura de
sond de diametru continnd noroi de rezistivitate, se formeaz dou
zone:- zona de invazie de rezistivitate "medie" considerat uniform,
continnd filtrat de noroi - zona necontaminat , continnd ap de
zcmnt sau hidrocarburi si ap de zcmnt.
Daca stratul are o grosime infinita:
S18.Microcarotajul conventionalDispozitivul de investigare
pentru microcarotaj are o patin din material electroizolant
(cauciuc) mpins pe peretele gurii de sond si o contrapatin de
sprijin.
Pe patin sunt montati trei electrozi metalici punctiformi
dispusi la distante de 1in unul fat de altul.Suprafetele
echipotentiale, V =const., reprezint cu aproximatie niste
semisfere, distribuite de asemenea n semispatiul din fata
patinei.Electrozii de msur M1 si M2 msoar potentialele dezvoltate n
roc, datorit rezistivitti acesteia.Cei trei electrozi formeaz dou
dispozitive:- un dispozitiv (micro) potential ideal, compus din
electrozii A siM2- un dispozitiv (micro) gradient, compus din
electrozii A, M1 si M2Patina este mentinut pe peretele sondei cu
ajutorul unui mechanism de brate articulate, actionate din
interiorul aparatului de sond, care la rndul lui este mentinut
centrat n sond cu ajutorul unei contrapatine, dispuse pe peretele
opus.
S19.Cavernometria
Pe cavernogram se observ c n dreptul stratului poros-permeabil
diametrul gurii de sonda este mai mic dect diametrul sapei, datorit
turtei de colmataj depuse pe peretele sondei, n timp ce, n dreptul
stratelor impermeabile diametrul este mai mare dect diametrul
sapei, datorit excavrii gurii de sond, dat de efectul de exfoliere
a argilelor sub actiunea apei din fluidul de foraj.
Stratele compacte prezint pe curbele de rezistivitate valori
mari si foarte mari si egale iar pe cavernogram cele dou diameter
au aceiasi valoare.Diagrafia de cavernometrie (c) si de
rezistivitate aparent cu cele dou dispozitive - micropotential si
microgradient (d) pune n evident clar fiecare intercalatie
poros-permeabil si respectiv, impermeabil, astfel nct pot fi
determinate grosimile h1, h2,..., hn ale fiecrei intercalatii
porospermeabilesi se obtine grosimea "efectiv" .
S20.Carotajul electric focalizat de tip Laterolog-Dispozitiv
LL7
Dispozitivul laterolog cu sapte electrozi punctiformi este
prezentat n figura de mai jos cu urmtoarea distributie a
electrozilor:- un electrod de curent central A0;- doi electrozi de
curent de focalizare A1 si A2 asezati la extremele dispozitivului,
simetric fat de electrodul central A0 ;- dou perechi de electrozi
de msur M1N1 si, respectiv M2N2, dispusi de asemenea simetric fat
de A0.Prin electrodul A0 este transmis n mediul nconjurtor un
curent de intensitate I0 , denumit curent de msurare sau curent
principal, iar prin electrozii A1 si A2 un curent I1 denumit curent
de focalizare
Dispozitivul de investigatie este completat cu electrozii de
curent dentoarcere B0 si B1 aflati la distant infinit de
dispozitiv.
Relatia de mai sus reprezint conditia de focalizare si nseamn c
potentialul electrodului M1 este n permanent egal cu potentialul
electrodului N1 si potentialul electrodului M2 este egal cu
potentialulelectrodului N2.Suprafetele echipotentiale V = const.
constituie suprafete sferice n apropierea electrozilor de curent A0
, A1 si A2. La distante mai mari sprafetele echipotentiale se unesc
sub forma unor "arahide", lund n final,forma de elipsoid de
revolutie.
S21. Carotajul electric focalizat de tip Laterolog-Dispozitiv
LL3
Dispozitivul ecranat laterolog 3 este un dispozitiv compus din
trei electrozi cilindrici astfel:- un electrod de curent A0 ,
scurt, n partea central a dispozitivului,- doi electrozi de curent,
A 1si A 2, alungiti, de o parte si de alta a electrodului A0 ,
scurtcircuitati ntre ei, denumiti electrozi de ecranare sau "de
gard "Electrodul central A0 este alimentat cu un curent I0 numit si
current principal sau curent de msur, iar electrozii A1 si A2 sunt
alimentati cu un curent de focalizare I1.Curentul de focalizare
este reglat n mod automat si continuu n asa fel nct electrozii A1
si A2 de ecranare si electrodul de curent A0 s fie mentinuti n
permanent la un potential electric egal unul fat de cellalt.Se
formeaz trei cmpuri electrice, dou de focalizare date de electrozii
A1 si A2 si un cmp principal dat de electrodul A 0. Liniile
decurent care ies din cei trei electrozi sunt perpendiculare pe
suprafefele exterioare ale acestoraLiniile de curent care ies din
electrodul central A 0, sunt paralele si focalizate perpendicular
pe peretele gurii de sond
S22.Dispozitiv focalizat Dual LaterologDispozitivul dual
laterolog reprezint un dispozitiv focalizat compus dintr-un
aranjament de nou electrozi, constituind de fapt dou dispozitive
focalizate :a) laterolog de investigare adnc - LLa;b) laterolog de
investigare superficial LLs.Electrozii au urmtoarele functii:- Ao -
electrod de curent pentru cmpul de msur focalizat;- M1, M1',
respectiv M2, M2' - perechi de electrozi de sesizare (de msur)
pentru asigurarea conditiei de focalizare si msurarea parametrului
rezistivitate aparent- A1 si A1' - perechi de electrozi de curent
pentru cmpul de focalizare;- A2 si A2' - perechi de electrozi de
curent, cilindrici alungiti, pentru cresterea intensittii
curentului de focalizareCele dou dispozitive creeaz simultan cte un
cmp electric alternativ focalizat - pe dou frecvente diferite emise
de electrodul de curent central (A0) .Electrodul central A0 , este
alimentat de un curent I0 , numit current principal sau curent de
msur si creaz cmpul de msur.Dup modul de constituire a acestui camp
se asigur cele dou tipuri de investigare:a) investigare superficial
- liniile de curent ale cmpului de focalizare sunt emise de
electrozii A1 si A1`b) investigare adnc cei patru electrozi de
focalizare sunt alimentati cu un curent de focalizare I1 cu aceeasi
polaritate cu I0 ; Dispozitivele de tip laterolog obtinute au
rapoarte de extindere diferite: -s2,5 pentru dispozitivul de
investigare superficial
Valorile DV si I0 sunt msurate separat n aparatura de suprafat,
asigurnd o crestere substantial a gamei dinamice a rezistivittii
aparente.Ca la toate carotajele focalizate de tip laterolog punctul
de msur este electrodul central A0.
S23.Interpretarea carotajului electric focalizat-D.L
Investigarea prin metoda curentilor focalizati a formatiunilor
geologice traversate de sonde se efectueaz - practic - cu ajutorul
urmtoarelor dispozitive de sonde:Dispozitive de sond simple - de
tip laterolog - 3 sau laterolog 7.Curba de rezistivitate cu
dispozitivele ecranate (LL3) , sau focalizate (LL7) este nregistrat
n scar liniar.Pentru a cuprinde o gam dinamic mai mare de valori
ale rezistivittii, se utilizeaz scara logaritmic, ntre valorile 0,2
- 2000m.Diagrafia mai poate fi asociat si de curb de potential
spontanForma de prezentare a diagrafiei, n aceeasi sectiune
geologic este redat si se compune din urmtoarele curbe:(1): LLa -
curba de rezistivitate cu dispozitivul laterolog de investigare
adnc - LLa;(2): LLs - curba de rezistivitate cu dispozitivul
laterolog de investigare superficial - LLs;(3): MLL curba de
rezistivitate cu dispozitivul microfocalizat (microlaterolog -
MLL);(4): CAV - o curb de cavernometrie obtinut cu dispozitivul
MLL.Curbele de rezistivitate sunt nregistrate n scar logaritmic
ntre valorile 0,2-2000Wm, asigurnd o gam dinamic mrit a valorilor
nregistrate.
S24.Microcarotajul cu focalizare sferica MSFL
Principiul microcarotajului cu focalizare sferic (MSFL) este
asemntor carotajului electric focalizat cu focalizare sferic cu
macrodispozitive SFL. Matricea de electrozi este montat pe o patin
de cauciuc, si este format din electrozi de form rectangular.
S25.Carotajul Inductiv, principiul lucrarii
Dispozitivul de carotaj inductiv este un dispozitiv focalizat -
n plan vertical si selectiv - pe directie radial, putndu-se defini
dou caracteristici de investigare - n plan vertical si pe directie
radial (n plan orizontal).Cel mai simplu tip de dispozitiv de
investigare pentru carotajul inductiv este cel cu dou bobine: una
emittoare si una receptoare.Acest dispozitiv are o caracteristic de
investigare bun n plan vertical, eliminndn suficient msur influenta
stratelor adiacente, n schimb caracteristica radial este
nesatisfctoare.Dispozitivul de investigatie este compus din bobina
emittoare E si bobina receptoare R dispuse pe un suport cilindric
dintr-un material electroizolant, la distanta L una de cealalt.
Daca dimensiunile bobinelor sunt mici in raport cu dimensiunile
spiralelor elementare si cu distant L, acestea pot fi considerate
punctiforme.
S26.Caracteristicile de investigatie radial si vertical a
dispozitivelor
a.Caracteristica radial se obtine similar , integrnd factorul
geometric GD pentru o variatie a lui z de la +la -, se obtine o
functie n r, conform relatiei de mai jos:
b.Caracteristica de investigare vertical se obtine din
integrarea factorului geometric GD, pentru variatia lui r de la 0
laSe obtine o functie
Din analiza caracteristicii de investigare vertical se poate
constata c dispozitivul cu dou bobine este un dispozitiv
"focalizat" n plan vertical, contributia maxim asupra semnalului la
receptor (cca 90 %) fiind dat de mediul cuprins ntre dou plane
normale pe axul dispozitivului caretrec prin cele dou bobine.Din
studiul caracteristicii de investigare radial, se poate constata c
ponderea maxim a contributiei asupra semnalului la receptor este
dat dezona cuprins n domeniul r (0,25K0,80)L fat de axul
dispozitivului.
S27.Determinarea rezistivitatii reale din Carotajul Inductiv
S28.Radioactivitatea naturala a rocii
Prin radioactivitate se nelege proprietatea nucleelor de a se
dezintegra spontan prin emisia unor radiaii sau captarea de
electroni de pe pturile interioare. Radioactivitatea este de dou
feluri: - radioactivitatea natural, descoperit de fizicianul
francez Henri Becquerel (1852-1908) n anul 1896 i constnd din
emisia natural a radiaiilor; - radioactivitatea artificial,
descoperit de soii Joliot-Curie n anul 1934;este provocat prin
bombardarea unor nuclee stabile cu neutroni sau cu particule
ncrcate. Prin noiunea de izotop se nelege acea specie nuclear cu
acelai numr atomic Z dar cu numr de mas diferit. O serie radioactiv
se refer la un grup de izotopi, care l include att pe izotopul
iniial ct i pe izotopii stabili sau instabili ai seriei.
Radiactivitatea este un proces exoterm, nsoit de emisia unor
particule a,b, g . Radiaie gama - acea radiaie electromagnetic emis
de nucleele atomice aflate n stare excitat. Frecvena acestora se
ncadreaz ntre 1019 -1021 Hz. Radiatia beta-sunt electroni si
pozitroni cu o putere mai mare de penetratie si o putere mai mica
de ionizare. Radiatia alfa-puterea de penetrare a radiatiei alfa in
functie de timpul mediului si energia particulelor
Nivel de reactivitate-foarte mic (1)-carbuni, anhidrite, sarea
gema-mic(2-10)-nisipuri, gresii, calcare-mediu(10-20)-marne, argile
calcaroase, nisipoase-mare(20-80)-saruri de potasiu-foarte
mare(80)-bentonite, cenuse vulcanice, sisturi bituminoase,
nisipuri
S29.Interactiunea radiatiei gama si a neutronilor cu mediulExist
trei procese de baz prin care cuantele gama interactioneaz cu
materia si anume: efectul fotoelectric, efectul Compton si formare
de perechii. Aceste procese au loc la anumite energii ale cuantelor
gama, energii dependente de numrul atomic Z al materiei cu care
cuanta gamainteractioneaz.
1-Efect fotoelectric2-Formare de perechi3-Efect Campton
a) Efectul fotoelectricEfectul fotoelectric const n eliberarea
de electroni de ctre o substant, atunci cnd aceasta este iradiat cu
radiatii g de o anumit frecvent si energie.Efectul fotoelectric
este procesul de interactiune dominant la energii mici ale
radiatiilor ale cror valori nu depsesc 1 MeV.
b) Efectul ComptonEfectul Compton este att un fenomen de
mprstiere, ct si unul de absortie. Acest efect depinde putin de
elementul absorbant si este dominant la energii mai mari dect n
cazul efectului fotoelectric,Prin interactiunea unei cuante g (de
frecvent si energie Eh)cu un electron de mas m, are loc o ciocnire
elastic n urma creiaelectronul primeste o parte din energia cuantei
si este pus n miscare sub un unghi fat de directia de incident;
c) Formarea de perech-are loc la ptrunderea unei cuante de
energie mare n cmpul de forte al nucleului;pozitronul se combin
imediat cu un electron formnd un pozitroneum, dup care cele dou
particule sunt anihilate reciproc;
S30.Carotajul gama natural totalS31. Carotajul gama natural
spectralS32.Carotajul de densitateS33.Carotajul
litologicS34.Carotajul neutronic(conspect)S35.Carotajul acustic de
viteza, principiul metodeiS36.Dispozitive de carotaj
acusticS37.Carotajul acustic pentru controlul cimentarii sondelor
(pana de exemple)