![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Электрические свойства
- •Основы теории электропроводности вещества
- •Электропроводность минералов, жидких и газовых сред. Минералы
- •Жидкая фаза
- •Газовая фаза
- •Удельное электрическое сопротивление горных пород
- •Удельное сопротивление осадочных пород, Эл. Параметр пористости и пр.
- •Частичное водонасыщение
- •Методы измерения
Газовая фаза
Проводимость газов имеет ионную природу и определяется уравнением того же типа, что и проводимость растворов электролита. Удельное сопротивление ρ смеси газообразных углеводородов, так же как и воздуха у поверхности Земли, составляет 1014 Ом·м. Величина ε воздуха при t = 0 – 20 0C и давлении p = 1 – 2 МПа равна 1 ÷ 1,01. Величина ε углеводородных газов с ростом давления увеличивается, изменяясь от 1 до 2 в связи с увеличением плотности газа. Удельное сопротивление газов с ростом температуры незначительно уменьшается, величина ε газов практически не зависит от температуры при T ≤500 0C.
Удельное электрическое сопротивление горных пород
Поскольку горные породы представляют собой, за небольшим исключением, совокупность трех фаз - твердого вещества, жидкости и газа, механизм электропроводности их является суммарным, включающим электронную, ионную и смешанную проводимости. Вместе с этим у каждой конкретной горной породы обычно доминирует какой-то один тип электропроводности, чаще ионный.
Величина и тип электропроводности горных пород определяются рядом факторов, решающими среди которых являются: фазовый и минеральный составы породы, ее текстурно-структурное строение, температура, а также давление, которое испытывает порода.
В
лияние
фазового и минерального составов на
удельное электрическое сопротивление
горных пород весьма существенно.
Породообразующие минералы, из которых
состоит скелет породы, являются
диэлектриками; газовая фаза также
представляет собой изолятор электрического
тока. Поэтому любая порода, лишенная
влаги и не содержащая в значительных
количествах углистого вещества,
рудных и акцессорных минералов-проводников
или полупроводников, обладает высоким
удельным электрическим сопротивлением,
близким по величине к удельному
сопротивлению породообразующих
минералов. Однако породы с такой ничтожно
малой электропроводностью в естественном
залегании встречаются весьма редко.
Это связано с тем, что в породе, как
правило, содержится в той или иной мере
жидкая фаза, удельное сопротивление
которой на несколько порядков меньше
породообразующих минералов.
Жидкая фаза представляет собой чаще всего минерализованную воду Она содержится в породе в виде прочно связанной, рыхлосвязанной и свободной воды. Кроме того, в некоторых минералах может содержаться химически связанная вода. При тех напряжениях электрического поля, которые имеют место в электроразведке, электропроводность пород определяется главным образом свободной и рыхлосвязанной водой. Последняя образует тонкие пленки на поверхности кристаллов и удерживается в породе силами поверхностного натяжения. В этой воде (гигроскопическая вода) концентрация ионов повышена и электропроводность ее в несколько десятков раз больше, чем у свободной воды. Ясно, что фактор водонасыщенности играет главнейшую роль в формировании удельного электрического сопротивления горной породы.
Н
а
рисунке показаны результаты
экспериментальных работ с малопористыми
интрузивными и эффузивными породами,
известняками и доломитами. Пористость
их варьирует от 0,7 до 4 %, влагонасыщенность
пор (Кв) изменяется от 0 до 100 %.
И
з
приведенного материала видно,
во-первых, что с увеличением водонасыщенности
сопротивление всех пород существенно
снижается и, во-вторых, что на величину
сопротивления, характер его изменения
с наполнением пор водой значительное
влияние оказывает коэффициент
пористости. Это отчетливо видно на
следующем рисунке.
Характерным в приведенной зависимости является то, что при малых значениях коэффициента пористости незначительные изменения его приводят к резкому изменению сопротивления породы, когда коэффициент пористости больше 2 %, градиент сопротивления заметно снижается, а при более высокой пористости пород (свыше 5—10 %) он становится в первом приближении постоянным.