3.1.21 Метод токового каротажа
Токовый каротаж (ТК) является наиболее простым из методов, направленных на дифференциацию разрезов скважин по электрическому сопротивлению. Ток в цепи электродов АВ (см. рис. 3.16) определяется переменным сопротивлением электрода А, перемещаемого по скважине, а оно, в свою очередь, зависит от сопротивления горных пород, через которые он проходит. В тех случаях, когда сопротивление пород минимальное, а кривая КС идет по значениям, близким к 0, на диаграмме ТК фиксируются максимальные показания, на фоне которых хорошо выделяются все подробности строения низкоомных зон. Границы зон низкого сопротивления определяют по точкам резкого возрастания на кривых ТК.
Рисунок 3.16 – Схема токового каротажа
Для детальных электрических исследований рудных зон в СССР был разработан вариант ТК, получивший название метода скользящих (щеточных) контактов – МСК (см. рис. 3.17), с помощью которого можно исследовать сухие скважины или обычные скважины в интервале выше уровня бурового раствора.
Рисунок 3.17 – Схема и результаты МСК
Метод МСК непригоден для углеразведочных скважин, поскольку в угольных пластах обычно образуются большие каверны, и концы щеточного электрода не достают до стенок скважин. Для углеразведочных скважин разработан другой вариант ТК, называемый боковым токовым каротажем (БТК). Зонд БТК состоит из центрального электрода А0 длиной 2 см и 2 экранных электродов Аэ1 и Аэ2 по 75 см каждый, соединенных друг с другом накоротко.
Рисунок 3.18 – Зонд бокового токового каротажа
Электроды разделены изоляционными промежутками шириной 1–2 см. Электрод А0 соединен с одним из экранных электродов через резистор Rо = 1 Ом. К этому резистору и подключается регистрирующий прибор. Разность потенциалов, снимаемая с этого резистора, пропорциональна силе тока, стекающего с центрального электрода. Диаграммы БТК четко расчленяют разрез углеразведочных скважин и позволяют выделять в них угольные прослои мощностью 3–5 см.
3.1.22 Метод электродных потенциалов
Метод электродных потенциалов (МЭП) в практике рудного каротажа применяется для разделения аномалий низкого сопротивления по природе проводимости на аномалии с электронной проводимостью (т.е. рудные) и аномалии с ионной проводимостью (т.е. нерудные).
МЭП основан на измерении разности потенциалов между двумя электродами, изготовленными из одного металла. Один из них (скользящий электрод) при этом постоянно касается стенок скважины, другой электрод (электрод сравнения) находится в буровом растворе (рис. 3.19).
Рисунок 3.19 – Схема и результаты метода электродных потенциалов
Электрод сравнения в процессе каротажа почти не изменяет свой потенциал, а скользящий электрод приобретает потенциал пород, по которым он перемещается. Поэтому разность потенциалов между электродами в безрудных частях скважин очень невелика и не превышает нескольких десятков милливольт. Большая разность потенциалов наблюдается только в том случае, когда скользящий электрод касается электронного проводника, который по своему электродному потенциалу отличается от электрода зонда. Такими природными электронными проводниками является большинство сульфидов, некоторые окислы, графит и антрацит. Для получения наибольших аномалий электроды зонда МЭП изготавливают из "электроотрицательных" металлов, например, Zn
(е = – 0,76 В) или Fe (е = – 0,44 В).
Электронные проводники в скважинах отмечаются резкими положительными аномалиями ЭП, а ионные не отмечаются совсем. Амплитуда аномалий ЭП зависит от минерального состава природного проводника. Таким образом, МЭП дает потенциальную возможность не только обнаруживать электродные проводники в разрезе скважин, но и судить об их минеральном составе. Однако, поскольку величина аномалий ЭП даже для одного и того же минерала не является постоянной и в сильной степени зависит от различных условий: состава и температуры бурового раствора и подземных вод, наличия примесей, размеров электродов и т. п., то метод ЭП не нашел практического применения для определения состава руд.
В настоящее время МЭП сохраняет свою роль только в решении вопроса о природе аномалии низкого сопротивления и при уточнении границ рудных подсечений, которые отбиваются по точкам резкого возрастания аномалий, поскольку скользящий электрод зонда можно считать точечным. На месторождениях электропроводных руд метод МЭП применяют в комплексе с методом МСК и используют для этого один и тот же щеточный зонд, который предварительно дополняют электродом сравнения.