- •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
Методы измерения
Есть методы, позволяющие определять только удельное электрическое сопротивление пород и способы совместного определения их сопротивления и диэлектрической проницаемости.
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:
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).
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.
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.
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.
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 Сх и сопротивлением утечки Rx. Процесс измерения заключается в подборе сопротивления R0 и емкости С0, выравнивающих напряжения в плечах мостика. Определив Rx и Сх которые при балансе мостика равны Rx=R0, Сх=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.