2. Объекты изучения, современные цели и задачи исследований.

Электроразведка (точнее электромагнитная разведка) объединяет физические методы исследования геосфер Земли, поисков и разведки полезных ископаемых, основанные на изучении электрических и электромагнитных полей, существующих в Земле либо в силу естественных космических, атмосферных, физико-химических процессов, либо созданных искусственно. Используемые поля могут быть: установившимися, т.е. существующими свыше секунды (постоянными и переменными, гармоническими или квазигармоническими с частотой от миллигерц (1 мГц = 10-3 Гц) до петагерц (1 ПГц = 1015 Гц)) и неустановившимися, импульсными с длительностью импульсов от микросекунд до секунд. С помощью разнообразной аппаратуры измеряют амплитудные и фазовые составляющие напряженности электрических (E) и магнитных (H) полей. Если напряженность и структура естественных полей определяется их природой, интенсивностью, а также электромагнитными свойствами горных пород, то для искусственных полей она зависит и от мощности источника, частоты или длительности, а также способов возбуждения поля. Основными электромагнитными свойствами горных пород являются удельное электрическое сопротивление (УЭС, или ρ), электрохимическая активность (α), поляризуемость (η), диэлектрическая (ε) и магнитная (μ) проницаемости. Электромагнитные свойства геологических сред, вмещающей среды, пластов, объектов, а также геометрические параметры последних служат основой для построения геоэлектрических разрезов. Геоэлектрический разрез над однородным по тому или иному электромагнитному свойству полупространством принято называть нормальным, а над неоднородным - аномальным. Непосредственной задачей, решаемой при помощи электроразведки, является определение геоэлектрического разреза исследуемого района. Имея сведения о нем, можно перейти к решению основной задачи – построению геологического разреза.

Электроразведочные исследования проводят в тесной связи с другими геофизическими и геологическими исследованиями. Эта связь обусловлена тем, что электроразведочные работы – один из этапов геологоструктурных или геологопоисковых работ. Конкретные задачи, решаемые при помощи электроразведки, вытекают из результатов предшествующих геологических работ, а данные, полученные в результате применения электроразведки, определяют методику и направление последующих геологических исследований. Комплексирование электроразведки с другими геофизическими методами позволяет в значительно повысить степень достоверности геологической интерпретации результатов полевых наблюдений. [1]

3. Электрические свойства горных пород

1. Удельное электрическое сопротивление и удельная электропроводность

Горные породы, как и многие другие вещества, обладают свой­ством проводить электрический ток. Это свойство пород опреде­ляется величиной удельного электрического сопротивления ρ. За численное значение удельного электрического сопротивления принимается сопротивление образца по­роды в омах, имеющего поперечное сечение 1 см² и длину 1 см.

В практике промыслово-геофизических исследований за числен­ное значение удельного электрического сопротивления принимается сопротивление породы в омах, имеющей поперечное сечение 1 м² и длину 1 м. При этом размерность удельного электрического сопротивления выражается в ом* м.

Удельная электропроводность представляет собой величину, обратную удельному электрическому сопротивлению, и имеет размерность 1/ом* см или 1 /ом* м.

Удельное электрическое сопротивление горных пород колеб­лется в очень широких пределах: от долей до сотен тысяч и даже миллионов ом* м. Столь различная степень электропроводности горных пород послужила в известной мере причиной весьма широ­кого применения электрометрических измерений для характери­стики их при бурении нефтяных скважин.

Как показали многочисленные исследования, электропроводность горных пород зависит от их минералогиче­ского состава, пористости, водо- и нефтенасыщенности, химиче­ского состава воды и температуры породы.

Зависимость сопротивления горных пород от процентного содержания в них влаги принято характеризовать коэффициентом относительного электрического сопротивления:

P_q =ρ_q/ρ_v ,

который показывает, во сколько раз увеличилось сопротивление породы ρ_q при насыщении ее влагой в количестве а процентов от объема пор по сравнению с сопротивлением той же породы ρ_v при 100%-ном насыщении ее водой.

При изучении нефтеносных или газоносных пород вместо коэф­фициента Pq пользуются также коэффициентами относительного сопротивления газоносной и нефтеносной породы P_v и P_n, которые показывают, во сколько раз увеличилось сопротивление породы д_q и д_n при насыщении ее а% газа и К_п% нефти по сравнению с сопротивлением ее при 100%-ной насыщенности водой.

Для установления зависимости коэффициента относительного сопротивления Р_q от степени влажности породы А. С. Каган теоретическим путем исследовал электропроводность фиктивного грунта, частицы которого покрыты сферическим слоем влаги. В результате проведения указанных теоретических исследовании им была получена следующая зависимость Р_q от а:

Р_q = A/a(B-ln a),

где

A=10⁴/300-m и B=ln 1200(100-m)/m

Расчеты, произведенные по этой формуле показывают, что значение коэффициента Р_q с уменьшением водонасыщенности а возрастает более интенсивно, чем это наблюдается для зависи­мости P_v от пористости. К этому выводу приводят и эксперимен­тальные исследования.

В качество общей приближенной зависимости коэффициента относительного сопротивления от содержания в породе нефти и воды В. Н. Дахнов дает следующую формулу:

Р_q= ρ_q/ρ_v=1/a^2,15

Сопротивление горных пород от процентного содержания в них влаги можно характеризовать также коэффициентом относитель­ного электрического сопротивления, определяемого отношением:

Р_q= ρ_q/ρ₀,

т. е. отношением удельного электрического сопротивления недонасыщенной породы к удельному электрическому сопротивлению насыщающего ее раствора.