2.2. Rezistivitatea sistemului rocă -fluid 2.2.1. Definiții 2.2.2. Rezistivitatea mineralelor și a rocii 2.2.3. Rezistivitatea apei de zăcământ și a… [612875]

CUPRINS

1. Introducere
2. Rezistivitatea
2.1. Definiții
2.2. Rezistivitatea sistemului rocă -fluid
2.2.1. Definiții
2.2.2. Rezistivitatea mineralelor și a rocii
2.2.3. Rezistivitatea apei de zăcământ și a hidrocarburilor
2.3. Factorul de rezistivitate al formației
2.3.1. Dependența factorului de rezistivitate al formației – porozitate
2.3.2. Relația de dependență a factorului de formație – saturație
3. Fenomenul de invazie
3.1. Descrierea fenomenului
3.2. Distribuția fluidelor și a rezistivității
3.3. Profile de invazie
4. Metode de rezistivitate

1. INTRODUCERE

2. REZISTIVITATE

2.1. DEFINIȚII

Propagarea curentului electric printr -un mediu oarecare este condiționată de rezistivitatea
electrică a acestuia, adică capacitatea pe care o are mediul respectiv de a lăsa să treacă un curent
electric prin el. Legea lui Ohm stab ilită elperimental pentru conductoare filiforme este:

Unde:
 U – diferența de potențial la capetele conductorului
 I – intensitatea totală a curentului
 R – rezistența electrică a conductorului între punctele A și B

Rezistența electrică a conductorului este direct proporționala cu rezistența electrică specifică sau
rezistivitatea substanței (ρ) și cu lungimea cnductorului (l) și invest proporțională cu aria secțiunii
transversale (S).

Legea lui Ohm pentru distribuțiile d e curent tridimensionale (conductoare masive) este:
⃗⃗ ⃗⃗
Unde:
 ⃗⃗

Densitatea de curent este reprezentată de un vector aflat într -un punct, care are direcția și sensul
curentului în acel punc t și, totodată are o valoare egală cu valoarea intensității care trece pe unitatea
de suprafață, așezată perpendicular pe direcția curentului.


Această conductivitate electrică reprezintă inversul rezistivității, iar unitatea de măsură este
( ) .

( )
Rezistivitatea este unul dintre cei mai importanți factori ai rocii pentru determinarea
hidrocarburilor prezente în rezervor. Pe lângă rezistivitate, cei mai importanți factori ai unei roci
sunt porozitatea și permeab ilitatea.
Porozitatea (P) este dată de raportul a două volume: volumul porilor rocii (V p)și volumul
total al rocilor (V t). Totodată aceasta determină și cantitatea de fluide care poate fi prezentă în porii
rocii.

Permeabilitatea (k) caracterisează mediul poros din punct de vedere al proprietăților acestuia de
a permite circulația fluidelor prin el sub influența gradientului de presiune. Aceasta este dată de
legea lui Darcy pentru un mediu de curgere cilindric și orizontal.

Permeabilitat ea este cea care controlează cantitatea de hidrocarburi ce poate fi produsă de
formațiunea respectivă. În urma interpret ării carotajelor, ilustrată în figura 1., s -a observat legătura
dintre cele trei proprietăți ale formațiunilor: rezistivitate, porozitat e și permeabilitate.

Figura 1. Interpretarea rezistivității, porozității și permeabilității în urma interpretării carotajelor[3]
Carotaje le de rezistivitate sunt cele care ne ajută să determi năm: potențialul de
hidrocarbur ilor, zona în care se găsesc și cantitatea de hidrocarburi cantonată în formațiunile
respective. În carotajele electrice, rezistivitatea formațiunilor este determinată prin înregistrarea
unei tensiuni la anumite intervale de adâncime.
Creșterea rezistivității indică prezența hidrocarburilor (petrolului și gazelor) în porii rocii,
doarece hidrocarburile sunt fluide izolatoare. Pe de altă parte, scăderea rezistivității indică prezența
apei de zăcământ în pori.

2.2. REZISTIVITATEA SISTEMULUI ROCĂ -FLUI

2.2.1. DEFINIȚII
Rocile se prezintă ca niște medii eterogene cu un comportament diferențiat, din punct de vedere
electric. Rocile sedimentare, în care sunt cantonate marea majoritate a hidrocarburilor, sunt sisteme
complexe poliminerale (cu sau fară porozitate) și prezintă o gamă l argă de valori ale rezistivității.
Acestea pot avea rezistivități de la 1 până la 1014 .
În cazul rocilor care prezintă porozitate, rezistivitatea lor este dată atât de rezistivitatea
scheletului mineral cât și de rezistivitatea fluidelor prezente î n porii acestora. Rezistivitatea
scheletului mineral (sau rezistivitatea rocilor fără porozitate) este dată de: rezistivitatea mineralelor
componente și de rezistivitatea cimentului. Rezistivitatea fluidelor din porii rocii este specifică
fiecărui fluid ( apă de zăcământ sau apă de zăcământ și hidrocarburi).

2.2.2. REZISTIVITATEA MINERALELOR ȘI A ROCII

Conductibitatea rocilor, capacitatea rocilor de a conduce curentul electric poate fi de două tipuri:
 conductibilitate electonică, este caracteristică metalelor și se realizează prin deplasarea
purtătorilor de sarcină (electroni liberi) sub acșiunea unui câmp electric.
 conductibilitatea ionică sau electrolitică, este caracteristică electroliților și se realizează prin
deplasarea în soluție a ionilor formați în urma disocierii sărurilor, sub acțiunea câmpului
electic.
În cazul rocilor sedimentare,se observă prezența unei conductibilități electolitice în care
conducția se face prin soluțiile prezente în porii rocii.
Rezistivitatea rocilor (scheletului) depinde de rezis tivitatea mineralelor și de cantitatea acestora
în rocă. Dacă o rocă conține minerale de conducție electronică, rezistivitatea acesteia depinde de
cantitatea și de distribuția în rocă a acestor minerale. În cazul în care mineralele se află în contact,
acestea pot constitui un sistem de canale conducătoare, astfel încât rezistivitatea rocii poate fi
determinată cu ajutorul ecuației:

Unde:




Dacă se ține seama de mineralele de mare rezistivitate, ecuația se scrie:

Unde:
 parametrul conductivității create de incluziunile de minerale de rezistivitate mică din
rocă

Majoritatea mineralelor sunt caracterizate de rezistivități mari. În tabelul următor sunt date
valorile de rezistivitate ale principalelor minerale componente ale rocilor.

Tabelul 1. Rezistivitatea rocilor și mineralelor (după Dahnov, Negruț, Meier ș.a.) [1]

Din punct de vedere al conducției curentului electric, cheletul mineral al rocii (matricea) este
izolant și prezintă, în general, o rezistivitate mai mare de 107 .
În geofizica de sondă prin schelet mineral sau matrice se întelege atât granulele minerale
componente, cât și cimentul de legătură. Dacă cimentul de legătură este de natură silicioasă, atunci
acesta nu duce la scăderea rezistivității. Dacă cimentul este argi los, atunci rezistivitatea rocii scade
datorită conductivitații date de argila conținută (fie sub formă de ciment, fie că se găsește sub o altă
formă).
2.2.3 . REZISTIVITATEA APEI DE ZĂCĂMÂNT ȘI A HIDROCARBURILOR

Apa de zăcământ reprezintă o soluție electrolitică de săruri în care predomină NaCl. Prezența
sărurilor în apele de zăcământ este rezultatul actiunii de dizolvare pe care apa o realizează în
circuitul său prin natură. Cu cât concentrația în săruri este mai mare cu atât rezistivitatea acesteia
este mai mică.
Apele de zăcământ conțin cantități mari de anioni și cationi rezultați în urma disocierii sărurilor.
Cei mai comuni ioni sunt: Cl; SO 4; HCO 3; CO 1; Na+; K+; Ca++; Mg++.
Conductibilitatea apei de zăcământ este dată de disocierea săruril or în ioni pozitivi (cationi) și în
ioni negativi (anioni). Acești ioni pozitivi și negativi au rolul de a transporta sarcinile electrice între
electrodul de la intrare și cel de la ieșire a curentului din electrolit.
Curentul sau transportul de sarcină e ste dat de mișcarea purtătorilor de sarcină intr -un spațiu
tridimensional. Acești purtători de sarcină sunt particule discrete, care determină conductivitatea și
respectiv rezistivitatea apei de zăcământ.
În general, rezistivitatea unui electrolit depinde de o serie de factori: concentrație, temperatură și
de vâscozitate. Rezistivitatea unui electrolit de pinde și de concentrația în săruri pe care o are; cu cat
concentrația este mai mare cu atât rezistivitatea este maică, acest lucru are loc numai la o
temp eratură constantă.
Întrucât sarea (NaCl) predomină în toate apele de zăcământ aceasta determină rezistivitatea apei
în funcție de concentrația pe care o prezintă. În genereal rezistivitatea apei poate avea valori de la
aproximativ 10 ohm m la o temperatură de 25° C, în formațiuni de mică adâncime, până la 0,008
ohmm la o temperatură de 140°C , în formațiuni de mare adâncime .
Hidrocarburile sunt din punct de vedere elecrtic, medii cu o rezistivitate foarte mare,
rezistivitatea acestora variază între 109 ohmm până la 1014 ohmm.

2.3. FACTORUL DE REZISTIVITATE AL FORMAȚIEI

2.3.1. DEPENDENȚA FACTORULUI DE REZISTIVITATE AL FORMAȚIEI –
POROZITATE
Factorul de rezistivitatte al formaț iei sau factorul de formație este reprezentat de raportul dintre
rezistivitatea rocii saturate cu apă de zăcământ (ρ Ri) și rezistivitatea apei de zăcământ care saturează
roca (ρ ai):

Rezistivitatea rocii depinde de:
 mineralizația apei
 cantitatea de apă conținută în spațiul poros
 porozitatea rocii
Porozitatea este cea care condiționează volumul de fluid prin care circula curentul electric, iar
gradul de cimentare și distribuția domensiunilor granulelor rocii determină dimensiunile porilor și
turtuozitatea canalelor capilare.
Se observă că pentru o porozitate constantă raport ul
este aproximativ constant pentru toate
valorile apei de zăcământ care poate satura roca . În acest caz valoarea rezistivității apei de zăcământ
este mai mică sau egală cu 1 Ω m, iar acest parametru (ρ ai ≤ 1) este cel care caracterizează rocaatât
din punct de vedere al volumului spațiului poros cât și al rezistivității fluidului.
Din punct de vedere analitic, rel ația dintre factorul de rezistivitate al formației și porozitate
poate fi studiată doar în cazul unor roci cu structură omogenă alcătuită din particule cu formă
regulată. În urma unor experimente s -a pus în evidență faptul că în cazul unui fluid, care nu prezintă
o capacitate buna de conductivitate (ape dulci) , valoarea factorului de formație scade odată cu
creșterea valorii rezistivității a pei de ză cământ, precum și cu micșorarea dimensiunilor granulelor
rocii, mai ales în cazul nisipurilor.
În cazul rocilor cu hidrocarburi, fluidele care saturază porii rocii sunt țițeiul și/sau gazele și apa.
Deoarece țițeiul și gazele sunt foarte buni izol atori electrici, acestia sunt cei care determină
rezistivitatea rocii astfel: cu cât fracția spațiului poros ocupată de hidrocarburi este mai mare, cu atât
este mai mică fracția ocupată de apa de zăcământ astfel încât rezis tivitatea rocii va fi direct
proporțională cu cantitatea de hidrocarburi.

2.3.2. RELAȚIA DE DEPENDENȚĂ A FACTORULUI DE FORMAȚIE – SATURAȚIE

Relația de dependență dintre factorul de rezistivitate al formației și saturație a fost stabilită
pentru determinare a cantității de apă a colectoarelor și implicit a hidrocarburilor, aceasta este dată
de relația:

sau
√

Unde: S a – saturația în apă a rocii
F – factorul de formație
ρR – rezistivitatea reală a rocii saturată cu petrol și apă
ρai – rezistivitatea apei de zăcământ care saturează roca
Odată cu această relație de legătură se definește și indicele de rezistivitate ca fiind raportul
dintre rezistivitatea reală a rocii și rezistivitatea rocii saturată cu apă de zăcământ.

Unde:

ρRi – rezistivitatea rocii saturată de apa de zăcământ
În funcție de indicele de rezistivitate ecuațiile care determină relația dintre factorul de formație
și saturație se pot scrie astfel:

sau
√

√
Indicele de rezistivitate constituie un indicator estimativ al colectorului, deoarece pentru
utilizarea acestuia se presupune că formațiunea studiată este permeabilă, că are același factor de
formați e pe indervalul inundat al stratului ( în care s -a calculat rezistivitatea rocii saturată cu apă de

zăcământ) și că factorul de formație va ramane constant și în zona productivă (în care s -a calculat
rezistivitatea reală a rocii).
În funcție de indicele de rezistivitate și de determinarea saturației în apă și hidrocarburi a
colectorului se pot stabili criteriile de caracterizare a conținutului acestuia.

Figura X. Caracterizarea colectoarelor

3. FENOMENUL DE INVAZIE

3.1. DESCRIEREA FENOMENULUI DE INVAZIE

În timpul forajului formațiunile geologice sunt supuse presiunii hidrostatice a coloanei de fluid
de foraj și unei presiuni suplimentare dată de circulația acestui fluid. Această presiune este mai
mare decât presiunea fluidelor din rocile colectoare. Difer ența de presiune dintre strat și sondă
determină separarea unei părți din faza lichidă liberă a noroiului de foraj (filtratul de noroi) care
filtrează prin peretele sondei , iar pe o distanță mică are loc și pătrunderea unor particule solide.
Pătrunderea p articulelor solide prin peretele sondei duce depunerea acestora formând astfel o turtă
de colmataj. Acest fenomen este numit fenomen de invazie (figura 1.).

Firura 1. Fenomenul de invazie

Această invazie este condiționată de:
 proprietățile fluidului de foraj
 tipul fluidului de foraj folosit
 porozitatea formațiunii
 permeabilitatea formațiunii

 presiunea diferențială

Pătrunderea filtratului de noroi și formarea turtei are loc simultan, odată cu procesul de dislocare
a rocilor, mai ales prin talpa sondei unde turta de co lmataj este permanent deslocuită de sapa de
foraj. Formarea turtei de colmataj pe peretele sondei duce la micșorarea diametrului găurii de sondă,
astfel că în dreptul stratelor poros -permeabile diametrul găurii de sondă este mai mic decât
diametrul sapei (figura 2.).

Figura 2. de tradus
Pentru aceeași presiun e diferențială și aceeași calitate și cantitate a fluidului de foraj, la
porozități și permeabilități mici ale formațiunilor are loc o invazie mai adâncă, pe când la p orozități
și permeabilități mari are loc o invazie mai mică. În formațiunile cu porozitate mare volumul de
pori care va fi ocupat de fluidul de foraj va fi mai mare, iar frontul de invazie va avansa puțin. În
formațiunile cu porozitate mică, aceeași cantitate de fluid de foraj va ocupa o zonă mai mare a
volumului de pori astfel încât se va observa o avansa re mare a frontului de invazie, ceea ce implică
și o zonă de invazie mai mare .

Experimentele de laborator au arătat o dispersie mare a filtratului de noroi în strat, astfel
încât suprafața frontului de invazie nu va fi una regulată. Această suprafață este determinată de
neomogenitatea mediului poros, care la rândul ei este dată de variația radială a porozității și a
permeabilității. Pe lângă variația proprietăților petrofizice se adaugă și alți factori, ca de exemplu:
înclinarea stratelor, devierea de la verticașă a sondelor, variațiile litologice etc.
Ca urmare a fenomenului de invazie, în formațiunile poros -permeabile filtratul de noroi
dezlocuie o mare parte din apa și hidrocarburile cantonate în acestea. Zona în care are loc acestă
dezlocuire se numește zonă de invazie. Zona în care nu a pătruns filtratul de noroi este zona
necontaminată. Aceste două zone sunt separate de frontul de invazie (figura 3.)

În funcție de distribuția fluidelor zona de invazie se divide în:
 subzona spălată
 subzona de tranziție
În cazul formațiunilor cu hidrocarburi, între zona de invazie și zona necontaminată a fost
pusă în evidență o zonă de acumulare a apei de zăcământ datorită permeabilităților relative diferite
ale colectorului pentru apă și petrol. Această zonă este caracterizată de o saturație mare în apă de
zăcământ și de hidrocarburi și este denumită zonă de bordură, zonă de anulus sau zonă inela ră

(figura 4.) . Această zonă se dezvoltă în apropierea găurii de sondă , la scurt timp după forare și
migrează treptat până când dispare.
Zona de anulus este o zonă care influențează măsuratorile carotajelor. Această influență este
dată de: poziția zonei de anulus și de contrastul rezistivității care apare.

Figura 4…
Pe acestă zonă de anulus se poate observa variația rezistivității astfel:

Figura 5

3.2. DISTRIBUȚIA FLUIDELOR ȘI A REZISTIVITĂȚII ÎN URMA FENOMENULUI
DE INVAZIE

a. Pentru o rocă care conține apă de zăcământ:

În subzona spă lată se consideră că filtratul de noroi dezlocuiește întreaga cantitate de apă de
zăcământ existentă, astfel încât această subzona va fi saturată de filtratul de noroi ( figura 6).

În subzona de tranziție cantitatea de filtrat de noroi este mai mică și are loc un amestec al
filtratului cu apa de zăcământ existentă în colector.

Figura 6.

În cazul unui colector cu apă de zăcământ distribuția rezistivităților depinde de rezistivitatea
fluidului de foraj ales (ρn). Ace st fluid de foraj poate fi reprezentat de: noroaie dulci sau noroaie
minerealizate (sărate) ( figura 6).
Rezistivitatea turtei de colmataj (ρ tn) este dependentă de rezistivitatea fluidului de foraj și de
componentele prezente în acesta.
Rezistivitatea în subzona spalată este dată de rezistivitatea rocii care conține filtratul de noroi și
de rezistivitatea filtratului de noroi prezent în acestea. Acestă rezistivitate se notează cu ρ io și este
mai mare decât rezistivitatea turtei de colmataj (ρ tn).
Rezistivi tatea din subzona spălată se poate scrie sub forma:

În subzona de tranziție rezistivitatea depinde de rezistivitatea amestecului filtrat de noroi -apă
de zăcământ. Aceasta este notată cu ρ i și este dată de relația:

Unde: ρ z – rezistivitatea amestecului filtrat -apă de zăcământ
Rezistivitatea zonei necontaminate (ρ Ri) este reprezentată de rezistivitatea reală a stratului și
este egală cu:

Unde: ρ ai – rezistivitatea apei de zăcământ care saturează roca

b. Pentru o rocă ca re conține hidrocarburi

În subzona spălată filtratul de noroi dezlocuie o mare parte din hidrocarburile prezente,
astfel încât în acestă zonă se mai găsește doar o cantitate de 10 -40% de hidrocarburi reziduale
(petrol și gaze remanente).
În subzona de tranziție cantitatea filtratului de noroi scade, în timp ce cea de hidrocarburi
crește și totodată în spațiul poros mai rămâne și o anumită cantitate de apă de zăcământ ( apă
ireductibilă).
În cazul rocilor cu hidrocarburi, între zona de invazie și zona ne contaminată este pusă în
evidență o zonă de acumulare a apei de zăcământ datorită permeabilităților relative diferite ale
colectorului (pentru apa de zăcământ și petrol). Acestă zonă este numită zonă de bordură sau
zonă de anulus.
Zona necontaminată este f ormată doar din fluidele existente inițial în porii rocii
(hidrocarburi și apă de zăcământ).
Acestă distribuție a fluidelor este ilustrată în figura 7.

Figura 7

Pentru colectoarele cu hidrocarburi, m ediul geologic la care se raportează măsurătorile
geofizice este format din fluidul de foraj existent în sondă, turta de colmataj ce se formează în
dreptul stratelor poros -permeabile, zona de invazie cu subzona spălată și subzona de tranziție,zona
de anulus sau zona de bordură și zona necontaminată. Din punc t de vedere electric acesta reprezintă
un mediu neomogen cu proprietăți diferite și interesează în mod deosebit distribuția radială a
rezistivităților în dreptul stratelor poroase permeabile. Fluidul de foraj poate fi reprezentat de:
noroaie dulci sau noro aie minerealizate (sărate) (ρ n).
Rezistivitatea turtei de colmataj (ρ tn) este dependentă de rezistivitatea fluidului de foraj și de
componentele prezente în acesta.
În subzona spălată, în cazul colectoarelor cu hidrocarburi se găsesc atât hidrocarburi
reziduale cât și filtratul de noroi care a invadat zona. Rezistivitatea acestei zone are o valoare mare
și este dată de filtratul de noroi. Aceasta poate fi scrisă sub forma:

( )
Unde: F – factor de formație
Srh – saturația în hidrocarburi reziduale
Rezistivitatea în subzona de tranziție este dată de rezistivitatea amestecului filtrat de noroi –
apă de zăcământ -hidrocarburi ; totodată această rezistivitate depinde și de saturația filtratului de
noroi (S i). În această subzonă se observă o scade re a cantității de filtrat de noroi și o creștere a apei
de zacământ și de hidrocarburi . Rezistivitatea subzonei de tranziție poate fi scrisă sub forma:

Unde: ρz – rezistivitatea amestecului filtrat -apă de zăcământ
F – factor de formație
Si – saturația fluidului
Datorită acumularii apei de zăcământ în zona de anulus, rezistivitatea zonei este dată de
rezistivitatea apei de zăcământ, dar și de cantitatea de hidrocarburi prezente în aceasta.
Rezistivitatea acestei zone este dată de:

Unde: saturația în apă și filtrat de noroi din zona de anulus

Rezistivitatea zonei necontaminate va fi influențată de saturația în apă, respectiv în
hidrocarburi, a cărei valoare este dată de relația următoare:

( )

Din această re lație rezultă că rezistivitatea zonei necontaminată este direct proporțională cu
scăderea rezistivității apei de zăcământ și cu creșterea conținutului de apă.
Distribuția rezistivității este prezentată în figura 7.

3.3. PROFILE DE INVAZIE

Filtratul de noroi din sondă pătrunde în formațiunile poros -permeabile, unde dezlocuiește
fluidele existente și odată cu aceasta are loc și amestecul filtratului cu apa de zăcământ prezentă în
formațiune. Acest proces de dezlocuire este cunoscut sub denumi rea de fenomen de invazie.
Această invazie modifică distribuția fluidelor în jurul găurii de sondă și creează zone de diferite
rezistivități, diferite de rezistivitatea reală a formațiunii.
Deoarece se cunosc profilele de invazie pentru diferite formațiuni pe care le poate străbate
filtratul de noroi, acestea ne ajută în interpretarea carotajelor, dar mai ales în interpretarea
carotajelor de rezistivitate. Totodată, porozitatea formațiunii este un factor foarte important pentru
determinarea mărimii zonei de invazie.
Volumul de filtrat de noroi care poate pătrunde în zona de invazie depinde de: proprietățile
diltratului de noroi, de presiunea diferențială data de diferența de presiune dintre sondă și
formațiune, de permeabilitatea turtei de noroi și de interv alul de timp în care filtratul poate pătrunde
în formațiune.
În timpul invaziei, în dreptul stratelor poros -permeabile se formează o turtă de colmataj care
limitează pătrunderea filtratului de noroi în formațiune. Datorită permeabilității scăzute și a gros imii
turtei de noroi, aceasta ajunge sa nu mai poată mențină un anumit debit în sondă.

Tipuri de profile de invazie:

A. Profilul treaptă (în trepte)

Presupunând ca are loc acțiunea unui piston astfel încât să producă doar deplasarea fluidului
din zona ne contaminată (prezent în fața frontului de invazie). Acest proces duce la formarea unui
profil de invazie de forma:

Figura 8.
Unde: Rm – rezistivitatea filtratului de noroi
Rmc – rezistivitatea turtei de colmataj
Rxo – rezistivitatea în zona de invazie
Rt – rezistivitatea formațiunii în zona necontaminată

Rezistivitatea din zona de invazie (Rxo) și cea din zona necontaminată (Rt)pot fi exprimate
cu ajutorul următoarelor relații:

Unde: Sxo – saturația filtratului de noroi în zona de invazie
Sw – saturația apei de zăcământ
F – factorul de rezistivitate al formației

În zona de alimentare cu apă, dacă relația dintre cele două reistivități este: R mf > Rw, atunci
Rxo va fi mai mare decât R o (Rxo>Ro). Tot în această formațiune se observă o relație de dependență
între reportul rezistivităților
și rapoartele:
și
, astfel încât vom avea o saturație în țiței (S o)
în zona necontaminată și o saturație în țiței remanent (S or) în zona de invazie.
Această relație de dependență este dată de ecuațiile:

(
)

Cele două saturații pot fi scrise sub forma:

Înlocuind saturațiile în relația anterioară, obținem:

(
)

Deoarece Rmf > Rw,
>1, S o > S or, S xo > S w,
<1, valoarea rației
nu poate fi
determinată ca o prioritate. În majoritatea cazurilor
este suficient de mare pentru a compensa
contribuția
cât și condiția R xo>Rt.

B. Profil de tranziție

Zona de tranziție este zona care face trecerea de la zona de invazie la zona necontaminată a
formațiunii. În această zonă se observă prezența unui gradient al salinității., care face legatura dintre
salinitățile celor două zone. În zona de invazie salinitatea este dată de salinitatea filtratului de noroi,
în timp de ce în zona necontaminată salinitatea este detă de salinitatea apei de zăcământ.
Gradientul salinității determinaă la rândul său un gradient al rezistivității.

Figura 9.
În figura 9 se observă profilul rezistivității pentru raportul
, în c are se presupune că avem
un gradient constant. Zona în care se observă trecerea de la rezistivitatea în zona de invazie la
rezistivitatea zonei necontaminate se numește zonă de tranziție.
Într-o formațiune cu hidrocarburi, în care apa de zăcământ este prezentă sub formă de apă
ireductibilă, profilul rezistivității fiind similar cu cel prezentat anterior.

C. Profilul zonei de anulus

În formațiunile cu hidrocarburi, unde saturația apei este mai mare decât saturația în apă
ireductibilă, Gondouin și Heim au arătat experimental, că apa prezentă în acastă formațiune se află
în zona frontului de deplasare.

Această apă este urmată întâi de o zonă formată dintr -un amestec de ape, după care urmează
zona de invazie și apoi gaura sondei. Când R mf > Rw, distribuția fl uidelor este reprezentată de
profilul rezistivității, care în zona de anulus se poate aproxima ca o linie dreaptă ca în figura 10.

Figura 10.
În realitate, în urma capilarității și a amestecului de fluide, această linie dreaptă este
de fapt o linie rotunjită, reprezentată printr -o linie punctată în figura 10. Prezența unei rezistivități
mici în zona de anulus, a fost confirmată în urma mai multo r investigații de determinare a
rezistivității.
Zona de anulus nu se formează în toate formațiunile cu hidrocarburi, aceasta fiind
determinată de mai mulți factori:
 Saturația apei
 Vâscozitatea fluidelor
 Permeabilitatea relativă caracteristică a formațiunii
Zona de anulus se poate forma încă de la începutul invaziei filtratului de noroi, dar totodată
poate să dispară înainte de a se realiza carotajele de rezistivitate. Dacă în urma carotajelor se
observă prezența zonei de anulus, atunci aceasta implică atât prezența hidrocarburilor cât și
mobilitatea apei de zăcământ în formatiunea respectivă.

4. METODE DE REZISTIVITATE

Rezistivitatea electrică a unui mediu poate fi determinată prin măsurarea potențialului unui
câmp electric creat prin injectarea unui curent continuu sau alternativ de joasă frecvență în mediul
respectiv (în sondă).
Carotajul de rezistivitate constituie metoda de investigare a rocilor traversate de sonde, pe baza
parametrului rezistivitate. În urma acestui carotaj de obține o diagrafie c are permite separarea în
profilul sondei a rocilor după litologie, precum și determinarea proprietăților formațiunilor studiate,
a conținutului de fluide (apă și hidrocarburi) și a substanțelor minerale utile.
Înregistrarea variației în funcție de adâncime a potențialului spontan (E PS) împreună cu variația
rezistivității aparente obținute cu mai multe tipuri de dispozitive, în lungul profilului de sondă care
traversează o succesiune de formațiuni geologice reprezintă un carotaj electric sau o diagrafie
elect rică.
În funcție de modul de obținere a rezistivității carotajele electrice pot fi:
 Carotaj electric standard
 Carotaj electric lateral (D.R.R.)
 Carotaj electric cu microdispozitive (microcarotaj)
 Carotaj electric cu curenți focalizați (laterolog)
 Carotaj electric cu curenți de inducție (carotaj inductiv)

4.1. CAROTAJUL ELECTRIC STANDARD

În carotajul electric convențional sau standard se măsoară rezistivit atea aparentă cu ajutorul
adouă dispozitive: dispozitive potențiale și dispozitive gradiente. Denumirea de standard derivă de
la faptul că dispozitivele sunt standardizate (distanța dintre electrozi este fixă/standardizată) . Atunci
când condițiile de măsurare permit, alături de curbele de rezistivitate se înregistrează și curba de
poten țial spontan. În funcție de dispozitivele utilizate în cadrul carotajului electric standard sunt
cunoscute mai multe procedee:
 carotajul electric standard obișnuit
 carotajul electric cu dispozitive pentru sare
 carotajul electric special

Carotajul electric standard constă în înregistrarea unei diagrafii alcătuite dintr -o curbă de
potențial spontan și două curbe de rezistivitate aparentă, una înregistrată cu dispozitiv potențial și cu
una cu dispozitiv gradient. Aceste dispozitive sunt prez entate în figura 11 . Dispozitivele utilizate în

practică pot fi consecutive sau neconsecutive, monopolare sau bipolare, fiind utilizate de preferință
cele bipolare, întrucât permit înregistrarea simultană și a diagrafiei de PS.

Figura 11. Schema dispo zitivului potențial și gradient; unde: (a) – dispozitiv potențial monopolar; (b)
– dispozitiv gradient monopolar; (c) – dispozitiv potential bipolar; (d) – dispozitiv gradient bipolar;
(e) – diagrama curentului și a diferenței de potențial

Dispozitivele utilizate sunt prezentate în tabelul 5.

Tipul dispozitivului Simbolul
dispozitivului Lungimea (L)
m Raza de
investigație (r i)
m Scară de măsură
Ωm/cm
Dispozitiv potențial
monopolar A0,3M2N Lp = 0,3 rinv,p = 0,6
1/1 – 2,5 Ωm/cm
1/5 – 12,5 Ωm/cm
1/25 – 62,5 Ωm/cm Dispozitiv potențial
biopolar M0,3A2B Lp = 0,3 rinv,p = 0,6
Dispozitiv gradient
monopolar N0,3M2A Lg = 2,15 rinv,g = 2,15
Dispozitiv gradient
biopolar B0,3A2M Lg = 2,15 rinv,g = 2,15
Tebelul 5. Caracteristicile dispozitivelor carotajului electric standard

Forma de prezentare a diagrafiei electrice standard (figura 12.) este prezentată înpreună cu
coloana litologică a formațiunilor geologice traversate de sondă.

Figura 12. Forma de prezentare a diagrafiei electrice standard.

Diagrafia electrică standard este alcătuită din:
 curba de PS, se află în partea stangă a diagrafiei
 curbele de rezistivitate aparentă (ρ A), sunt situate în dreapta a diagrafiei
Cele două curbe rezistivitate măsurate sunt d eterminate cu:
 dispozitiv potențial A0,3M2N (M0,3A2B) – este reprezentată cu linie continuă
 dispozitiv gradient N0,3M2A (B0,3A2M) – este reprezentată cu linie punctată

Rezistivitatea aparentă măsurată cu dispozitiv gradient este proporțională cu rezistiv itatea reală
a mediului , iar cea măsurată cu un dispozitiv potențial depinde de contrastul de rezistivitate între
stratul considerat și mediile adiacente.

4.2. CAROTAJUL ELECTRIC SPECIAL

Acest carotaj este de fapt carotajul electric standard, a cărui diagrafie electrică înregistrează pe
lângă curba PS, încă trei curbe: două de rezistivitate înregistrate cu dispozitive potențiale și una
înregistrată cu disăpozitiv gradient.
Caracteristicile dispozitivelor pentru carotajul electric special sunt descrise în tabelul 6.

Tipul
dispozitivului Simbolul Scara de
adâncime Lungimea
dispozitivului Raza de
investigație Scara de
măsură

Dispozitiv
potențial A16՛՛M1 Scara
standardizată
1:1000
Scara de
detaliu 1:200 Lp1 = 16՛՛=
0,4 m rinv,p 1 = 32՛՛ =
0,8 m 1/10 – 0 -200
Ωm/
diviziuni pe
diagrafie Dispozitiv
potențial A64՛՛M2 Lp2 = 64՛՛=
1,6 m rinv,p 2 = 128 ՛՛
3,2 m
Dispozitiv
gradient AO=18 ՛8՛՛ Lg = 18 ՛8՛՛ =
5,7 m rinv,g = 18՛8՛՛ =
5,7 m
Tabelul 6. Caracteristicile dispozitivelor pentru diagrafia electrică specială

Forma de reprezentare a carotajului electric special este reprezentată de diagrafia următoare.

Figura 12. Diagrafia electrică specială

Diagrafia electrică specială este alcătuită din:
 curba de PS, se află în partea stangă a diagrafiei
 curbele de rezistivitate aparentă (ρ A), sunt situate în dreapta a diagrafiei

4.3. CAROTAJ ELECTRIC FOCALIZAT DE TIP LATEROLOG

În investigarea geofizică a rocilor traversate de sonde, obiectivul princip al este reprezentat de
determinarea saturației în apă și a saturației în hidrocarburi, pentru care este necesară cunoașterea
rezistivității reale. La dispozitivelor nefocalizate, potențiale sau gradiente, rezistivitatea măsurată
este diferită de rezistivit atea reală a formațiunii investig ate.
În cazul dispozitivelor de investigare focalizate de tip laterolog la care curentul de investigare
este perpendicular pe peretele sondei,care permite o investigare în direcția statelor. Aceste
dispozitive se utilizeaz ă pentru următoarele tipuri de fomațiuni:
 formațiuni traversate de sonde cu fluide mineralizate
 formațiuni în care rezistivitatea subzonei spălate este aproximativ egală cu
rezistivitatea reală a formațiunii

 formațiuni în care raportul dintre rezistivitatea filtratului de noroi și rezistivitatea apei
de zăcământ este mai mic de 4

Tipuri de microdispozitivele focalizate de tip laterolog:
 laterolog -7 – dispozitivul focalizat cu șapte electrozi punctiformi
 laterolog -3 – dispozitivul focalizat cu trei electrozi alungiți
 dual laterolog – DLL
 SFL – dispozitivul cu focalizare sferică

4.3.1. DISPOZITIVUL FOCALIZAT – DUAL LATEROLOG (DLL)

Dispozitivul dual laterolog reprezintă un dispozitiv focalizat alcătuit din nouă electrozi,
constituind de fapt două dispozitive focalizate (figura 13.). Acesta este format din:
 dintr -un electrod central scurt (A 0)
 două perechi de electrozi de măsură punctiformi și scurtcir cuitați între ei (M 1, M 1՛, M2,
M2՛)
 două perechi de electrozi de focalizare pentru câmpul de focalizare (A 1, A1՛)
 două perechi de electrozi de focalizare lungi (A 2, A2՛)

Figura 13 . Dispozitivul dual laterolog; a. Laterolog de investigație adâncă (LLA); b. Laterolog
de investigație superficială (LLS)

Dispozitivul dual laterolog lucrează în două frecvențe:
 o frecvență pentru investigație adâncă – LLA
 o frecvență pentru investigație superficială – LLS
Cele două dispozitive ceează simultan câte un câmp electric alternativ focalizat, pe două
frecvențe diferite; emise de A 0 dirijate perpendicular pe pereții găurii de sondă. Forma focalizată a
curentului de măsură este menținută cu ajutorul câmpului de curent de focalizare. Astfel se asigură:
 o investigare superficială
 o investigare adâncă
Forma de prezentare a diagrafiei electrice focalizate :

Figura 14 . Forma de prezentare a diagrafiei electrice focalizate: a) coloana litologică;
b) curba de rezistivitate LL3 (sau LL7); c) diagrafia dual laterolog + microlaterolog
(DLL+MLL).

4.3.2. MICROCAROTAJUL FOCALIZAT

Microcarotajul focalizat ca și microcarotajul convențional este utilizat pentru a măsura
rezistivitatea în imediata apropiere a peretelui sondei, subzona spălată.
Microdispozitivele sunt sisteme de investigare, la care electrozii, sunt montați pe o patină.
Aceasta este menținută cu ajutorul unui mecanism cu brațe articulate, acționate mecanic și hidraulic
din interiorul dispozitivului de investigare de formă cilindrică. La rândul său electroda este
menținută centrat în sondă cu ajutorul unui mecanism simetric și a unei contrapatine, diametral
opuse. Contrapatina poate fi constituită și dintr -o patină cu dispozitivele de microcarotaj standard,
permițând înregistrarea si multană cu cele două metode. De asemenea, mecanismul articulat
acționează un traductor rezistiv pentru măsurarea diametrului găurii de sondă, obținându -se o curbă
de cavernometrie.
Carotajul electric cu microdispozitive focalizate este utilizat în următoarele variante:
 Microlaterolog – MLL
 Micro -proximity – log – PL
 Micro carotajul cu focalizare sferică – MSFL

Microcarotajul cu focalizare sferică (MSFL) este asemănator carotajului electric focalizat cu
focalizare s ferică cu macrodispozitive SFL; reprezentarea acestuia este ilustrată în figura 15 . Acesta
este alcătuit din:
 un electrod central A 0
 un electrod de monitorizare M 0
 un electrod de focalizare A 1
 doi electrozi de măsură M 1 și M 2

Figura 1 5. Dispozitivul MSFL

4.4. CAROTAJ ELECTRIC CU CURENȚI DE INDUCȚIE (CAROTAJ INDUCTIV)

Introducerea carotajului inductiv a fost impusă de necesitatea de a asigura investigarea sondelor
forate cu fluide de foraj neconductive, pe bază de țiței sau emulsii inverse, precum și în sonde forate
cu gaze.
Carotajul inductiv a fost introdus în anul 19 49 de către firma Schlumberger, iar metodele și
principiile de funcționare ale carotajului au fost elaborate de H.G.Doll. Acesta este un dispozitiv
focalizat, în plan vertical și selectiv, care poate defini două caracteristici de investigare: în plan
vertical și pe o direcție radială (în plan orizontal).
Cel mai simplu tip de dispozitiv de investigare pentru carotajul inductiveste cel cu două bobine:
una emițătoare (E) și una receptoare (R), dispuse pe un suport cilindric dintr -un material
electroizolant la distanța L una de cealaltă ( figura 1 6.).

Figura 16. Schema dispozitivului de carotaj inductiv cu două bobine

Dispozitive de carotaj inductiv:

A. Dispozitivul de carotaj cu rază de investigație medie (CEI m)

Acesta este compus din cinci bonine: două bobine principale (cea emițătoare și cea
receptoare) și trei bobine secundare, numite bobine de focalizare și compensatoare F1, F2 și F3.
Dispozitivul este cunoscut sub numele de dispozitiv 5FF40,unde: 5 este numărul de bobine,
simbolul FF reprezintă „sistem focalizat pe verticală și pe orizontală”, iar 40 reprezintă lungimea
dispozitivului (L = 40 in = 1,016m). Raza de investigare a acest ui dispozitiv crește de la (

) până la ( ) , cuprinzând zona invadată, dar și o parte din zona
necontaminată a formațiunii.

B. Dispozitivul de carotaj cu rază de investigație adâncă (CEIa )

Acesta este compus din șase bonine: două bobin e principale (cea emițătoare și cea
receptoare) și patru bobine secundare de focalizare F1, F2, F3 și F4. Dispozitivul este cunoscut sub
numele de dispozitiv 6FF40,unde: 6 este numărul de bobine, simbolul FF reprezintă „sistem
focalizat pe verticală și pe orizontală”, iar 40 reprezintă lungimea dispozitivului (L = 40 in =
1,016m). În cazul acestui dispozitiv raza de investigare crește până la 3,5 metri, ( ) ,
cuprinzând și zona necontaminată a formațiunii.
Shemele celor două dispozitive sunt ilu strate în figura 1 7.

Figura 17. Dispozitive de carotaj electric inductiv cu mai multe bobine:
a- CEIm – 5FF4; b – CEIa – 6FF40