Література

1. Магниторазведка. Справочник геофизика. М., Недра, 1990.

2. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых. Справочник геофизика. М., Недра, 1984.

Лабораторна робота №12 Визначення питомого електричного опору гірських порід

1. Мета і завдання роботи

Метою даної роботи єознайомлення з методикою і способами лабораторного визначення питомого електричного опору гірських порід.

Завдання роботи:за допомогою мегометра заміряти опір взірців і визначити для них питомий електричний опір.

2.Основні положення

З електричних властивостів гірських порід найбільше значення в геофізиці мають питомий електричний опір, діелектрична проникність, природна і визвана поляризація і пьєзоелектричний ефект.

Властивість гірських порід проводити електричний струм визначається величиною їх питомої електропровідності () або питомого електричного опору ()

, (1)

де: - електропровідність;

R– повний опір гірської породи;

S– площа поперечного перетину взірця породи;

L– довжина взірця породи.

Питомий електричний опір – це опір гірської породи постійному електричному струму при довжині взірця (породи) 1 м і площі поперечного перетину 1 м². Розмірність в системі СІ (Омм).

Величина, що обернена питомому електричному опору, називається електропровідністю.

По природі електропровідності виділяють: провідники (=10^-3+ 10^-8Омм), напівпровідники (=10^-2+ 10^-7Омм) і діелектрики (=10⁸+ 10¹⁶Омм).

Питомий електричний опір гірських порід залежить від слідуючих факторів:

1) питомого електричного опору мінералів, що складають дану гірську породу;

2) пористості породи;

3) від кількості флюіда в породі;

4) хімічного складу і концентрації солей флюіда;

5) температури, при якій перебуває порода;

6) тиску, що зазнає порода в природньому заляганні;

7) текстурних і структурних особливостей.

Діелектрична проникність – це величина, що показує у скільки разів збільшується ємність конденсатора, діелектриком якого служить гірська порода, або мінерал, по відношенню до його ємності у вакуумі. Іншими словами, це параметр, який показує у скільки разів зменшиться напруженість електричного поля в діелектрику по відношенню до напруженості у вакуумі. Позначається буквою , є безрозмірною величиною і для гірських порід може змінюватись від 2 до 80.

Природня поляризація – це властивість гірських порід створювати електричне поле за рахунок окислювально-відновних, фільтраційних, дифузійних і інших процесів. Вимірюється у В (Вольтах) або мВ (мілівольтах).

Визвана поляризація – властивість гірських порід зберігати електричне поле, що було створено зовнішнім струмом після відключення цього струму.

Пьєзоелектричний ефект – властивість деяких кристалічних порід утворювати електричну поляризацію під дією механічних напружень або деформацій.

Електричні властивості визначаються польовими методами, свердловинними і лабораторними.

Визначення питомого електричного опору в лабораторних умовах можна виконувати різними способами. Розглянемо двохелектродний спосіб. Взірець породи, що має дві плоско-паралельні грані, закріплюють між двома електродами, які зєднані з вимірювальним приладом (мегаметром) рис. 1

Рисунок 1 - Двохелектродний спосіб вимірювання

1 – вимірювальні електроди; 2 – прижимні пластини;

3 - зєднювальні провода; ВП – вимірювальний прилад.

Чотирьохелектродна установка. Через два електроди АВ, що прикріплені до торців взірця, пропускають струм, а електродами MN, які прикріплені зверху взірця, вимірюють різницю потенціалів в мВ (див. Рис. 2) і силу за допомогою автокомпенсатора АЕ-72.

Рисунок 2 - Чотирьохелектродна установка

1 – електроди живлення АВ; 2 – прижимні пластини;

3,4 - зєднювальні провода; 5 – вимірні електродиMN;

ВП – вимірювальний прилад АЕ-72.

Питомий електричний опір для взірця циліндричної форми визначають за формулою

, (2)

де: d– діаметр взірця;

U– різниця потенціалів між електродами MN;

I– сила струму між електродами АВ;

L– довжина взірця.

3.Прилади і матеріали

1. Мегометр.

2. Автокомпенсатор електророзвідувальний АЕ-72.

3. Кернозатискач.

4. Джерела живлення.

5. Набір взірців.

6. Штангенциркуль.

4.Порядок виконання роботи

1. Виміряти розміри взірців. На двохелектродній установці визначити повний опір кожного взірця і заформулою (1) розрахувати питомий електричний опір.

2. На цих самих взірцях визначити опір за допомогою чотирьохелектродної установки. Розрахунки виконати за формулою (2).

3. Співставити отримані результати з літературними і зробити висновок про достовірність і ефективність кожного способу визначення питомого опору взірців.

4. У звіті з лабораторної роботи подати:

- схему вимірювальної установки;

- таблиці і формули для розрахунків;

- висновки.

Таблиця 1 - Результати вимірювання питомого електричного опору

№	L (мм)	S (мм2)	D (мм)	R (Ом)	U (мВ)	I (мА)	1 (Омм)	2 (Омм)	Примі-тка

5. Питання для самоконтролю

1. Які електричні властивості ви знаєте?

2. Чим відрізняється опір від питомого електричного опору? Яка розмірність цих двох величин?

3. Дайте класифікацію матеріалів по електропровідності і її значення в геофізиці?

4. Які фактори впливають на питомий електричний опір гірських порід?

5. Які вимірювальні схеми використовують для визначення питомого опору в лабораторних умовах?