Методы измерения

Есть методы, позволяющие определять только удельное элек­трическое сопротивление пород и способы совместного определе­ния их сопротивления и диэлектрической проницаемости.

1. Метод вольтметра и амперметра. Его используют в лабораторных условиях для определения удельного сопротивления породы по образцам правильной геометрической формы. При этом измеряются: сила тока, проходящего по образцу, падение напряжения на образце, геометрические размеры образца (площадь поперечного сечения S и длина L). По этим данным вычисляется удельное сопротивление:

2. Электролитический метод с использованием двух жидкостей. Метод применим для определения удельного сопротивления породы по образцу произвольной формы. В этом случае измеряется падение напряжения между точками MN в каждой ванночке, когда в них нет образца (ΔV₀₁ и ΔV₀₂) и с образцом (ΔV₁ и ΔV₂). Удельное сопротивление образцов рассчитывается по формуле

здесь ρ₀₁ и ρ₀₂ - удельные сопротивления жидкостей, в качес­тве которых целесообразно использовать воду (ρ=10 - 30 Ом·м) и глицерин (р≈10⁴ Ом·м).

3. Метод резистивиметра. Его применяют для определения удельного сопротивления природных растворов. Прибор пред­ставляет собой сосуд любой формы из материала, не проводящего электрический ток. В стенку сосуда вмонтированы четыре элект­рода. Исследуемую жидкость наливают в сосуд, затем производят измерение силы тока, пропускаемого через два электрода, и на­пряжения между другой парой электродов. Удельное сопротивле­ние жидкости рассчитывают по формуле

Коэффициент К находят путем градуировки резистивиметра с помощью жидкости, удельное сопротивление которой известно. Чаще всего это водный раствор поваренной соли, удельное элект­рическое сопротивление которой определяется по концентрации соли.

4. О пределение удельного сопротивления по данным карота­жа скважин. На диаграмме КС (кажущегося сопротивления), где предварительно намечается местоположение пластов, произво­дится осреднение значений кажущегося сопротивления в преде­лах каждого интересующего пласта. Для пластов, мощность кото­рых значительно превосходит длину зонда, а длина зонда, в свою очередь, много больше диаметра скважины плюс мощности зоны проникновения бурового раствора в пласт, определенное среднее значение кажущегося сопротивления можно принять за истинное удельное сопротивление породы пласта. Во всех других случаях для определения удельного сопротивления пород необходимо распо­лагать данными бокового каротажного зондирования, по резуль­татам которого с помощью палеток или ЭВМ находится истинное удельное сопротивление породы.

5. Определение удельного сопротивления пород с помощью вертикальных электрических зондирований (ВЭЗ). В наиболее простом случае (двухслойный геоэлектрический разрез) удельное сопротивление пород можно определить по кривой ВЭЗ с помощью палетки. Когда породы в своем залегании образуют в совокупнос­ти трех- и более слойный геоэлектрический разрез, определение удельного сопротивления пород промежуточных слоев в большей части случаев по данным только ВЭЗ из-за проявления принци­па эквивалентности становится невозможным. В такой ситуации необходимо привлекать дополнительную информацию - обычно о мощности слоев, слагающих разрез. Поэтому параметрические ВЭЗ проводят, как правило, на точках, где пробурены скважины, т.е. где известны мощности слоев. По данным каротажа скважин и ВЭЗ получаются наиболее достоверные данные об удельном элек­трическом сопротивлении пород.

6. Мостиковый метод. Он применяется для определения диэлектрической проницаемости горных пород и удельного электрического сопротивления. Схема установки показана на рисрисунке. В одно из плеч мостика включен испытуемый образец в виде пластины, зажатой между двумя металлическими электро­дами, образующими конденсатор емкостью С_х и сопротивлением утечки R_x. Процесс измерения заключается в подборе сопротивле­ния R₀ и емкости С₀, выравнивающих напряжения в плечах мости­ка. Определив R_x и С_х которые при балансе мостика равны R_x=R₀, С_х=С₀ можно найти удельное электрическое сопротивление и ди­электрическую проницаемость образца по формулам:

Здесь L - толщина образца (расстояние между пластинами); S— площадь пластины.

В качестве индикатора баланса моста при звуковых частотах используется ламповый вольтметр или осциллограф, при высоких частотах — радиокомпаратор. В области частот 10⁵ - 10⁸ Гц для определения ρ и ε применяют резонансный метод, элементами ко­торого являются эталонная катушка и испытуемый конденсатор; на более высоких частотах используют коаксиальную линию, вол­новод или объемный резонатор, в которых определяют изменения стоячей волны при замене в них воздуха испытуемой породой.

13