مطالعه ي آزمايشگاهي تاثير شوري بر روي پاسخ قطبش القايي طيفي نمونه هاي ماسه سنگ و ماسه

Laboratory study of effect of changing water salinity on spectral induced polarization response of sandstone and sand samples

در اين مطالعه، وابستگي رسانايي الكتريكي مجازي ( '∂) به رسانايي سيال پركننده‌ي منافذ ( f∂) بر روي اندازه ­گيري­ هاي قطبش القايي طيفي برداشت شده بر روي نمونه­ هاي ماسه و ماسه­ سنگ تميز يكي از مخازن نفتي ايران و همچنين ماسه ­سنگ حاوي رس برداشت شده از يكي از آبخوان­ هاي ماسه ­سنگي شمال غرب انگلستان بررسي شده است. بخش حقيقي رسانايي الكتريكي ( ∂) يك رابطه ­ي خطي با رسانايي سيال اشباع كننده ي منافذ (f∂ ) نشان مي ­دهد. همچنين تغييرات رسانايي الكتريكي مجازي (f∂ ) با شوري و در نتيجه رسانايي الكتريكي سيال اشباع كننده­ ي منافذ ( ∂) به ­صورت يك رابطه­ ي خطي مثبت است. به منظور تعيين زمان رهايي (∂ ) داده ­هاي طيفي، مدل كول-كول بر روي اندازه­ گيري­ هاي انجام شده در چهار درجه­ ي شوري مختلف بر روي نمونه­ هاي آبخوان ماسه­ سنگي برازش شد. زمان رهايي حاصل از مدل كول- كول براي بيشتر نمونه­ ها با افزايش رسانايي الكتريكي سيال پركننده‌ي منافذ به شكل خطي افزايش مي­ يابد. البته براي دو نمونه زمان رهايي با افزايش رسانايي سيال اشباع كننده ­ي منافذ، كاهش نشان مي­دهد؛ كه اين كاهش ممكن است به دليل تفاوت در اندازه­ ي منافذ و همچنين محتوي رس متفاوت نمونه­ ها باشد. رفتار رسانايي مجازي ( ∂) نيز با بارپذيري نرماليزه ( ms)، كه هر دو از پارامترهاي اندازه­ گيري قطبش هستند، قابل مقايسه است. به عبارت ديگر بارپذيري نرماليزه نيز با افزايش شوري سيال و در نتيجه رسانايي الكتريكي سيال اشباع كننده­ ي منافذ ( f∂) ، افزايش مي­ يابد. به منظور توصيف وابستگي قطبش سطحي به رسانايي الكتريكي سيال، پارامتر قطبش ­پذيري فصل مشترك دانه- سيال بر واحد Spor cs و cp ) نيز در اين مطالعه مورد بررسي قرار گرفت. قطبش ­پذيري فصل مشترك دانه- سيال بر واحد (پارامترهاي و ) مفهومي است؛ كه اختلاف بين بزرگي قطبش ( '∂ ياmn ) بين نمونه ­هاي با ميزان يكسان را توضيح مي­دهد. در اين مطالعه نشان داده شد پارامترهاي قطبش ­پذيري (Cs و Cp) كاملاً به رسانايي سيال اشباع كننده­ ي منافذ وابسته هستند. به عبارت ديگر با افزايش رسانايي سيال اشباع كننده­ ي منافذ، ميزان قطبش ­پذيري نمونه­ ها نيز افزايش مي ­يابد. بيشترين مقادير پارامترهاي قطبش ­پذيري ( Cs و Cp) در شوري­ هاي بالا مشاهده شده است؛ كه شاهدي بر بيشينه­ ي قطبش ­پذيري كوارتز غالب ماسه­ هاي سيليسي است. بارپذيري نرماليزه نيز يك رابطه­ ي تواني مثبت با رسانايي الكتريكي سيال اشباع كننده­ ي منافذ نشان داده است.

In this study, the influence of pore fluid salinity on the complex electrical conductivity responses of sandstone and sand samples is analyzed. The investigated samples in this study include clean sandstone and sand samples provided by an Iranian offshore oil company and sandstone samples containing clay minerals that have taken from a sandstone aquifer located in northwest of England. All samples have been saturated with sodium chloride solution. The fluid electrical conductivity ( ) of sodium chloride solution has gradually been increased from 57 mS/m to 6000 mS/m. The expected linear relation between and the real component of electrical conductivity ( ) of the saturated samples has been observed. It is also observed that the imaginary component ( ) increases with the increase of salinity, and consequently, the increase of fluid conductivity. To determine the relaxation time ( ) of spectral induced polarization (SIP) data, Cole- Cole model has been fitted on the measurements carried out at four different salinities of sandstone aquifer samples. The Cole-Cole relaxation time increases with the increase of fluid conductivity for all samples except two samples. The behavior of is also comparable to as both parameters measure the polarizability. In other words, normalized chargeability also increases with the increase of fluid salinity. In this study, the dependence of polarizability on fluid salinity is also demonstrated. Maximum values of polarizability are observed at high salinity for quartz dominated siliceous material.