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)