Геология / 3 курс / Геофизика / Геофизика Коллоквиум 2.docx

сопротивление, чем отличаются между собой эти два параметра и в каких единицах

5. Четырехэлектродная симметричная установка. Принцип действия и аппаратура. 11

превращений: постоянной распада λ, периоду полураспада Т. Каковы соотношения

+Электроразведка (точнее электромагнитная разведка) объединяет физические методы исследования геосфер Земли, поисков и разведки полезных ископаемых и решений др. геол. задач, основанные на изучении электрических и электромагнитных полей. Рассматриваем геоэлектрохимическое поле и электрическое поле постоянного тока.

1. Удельное электрическое сопротивление и кажущееся удельное электрическое сопротивление, чем отличаются между собой эти два параметра и в каких единицах измеряются?

Закон Ома - сила тока прямо пропорциональна разности потенциалов (напряжению) и обратно пропорциональна сопротивлению.

Удельное электрическое сопротивление (УЭС), измеряемое в омметрах (Омм),

характеризует способность пород оказывать электрическое сопротивление прохождению тока, оно является наиболее универсальным электромагнитным свойством. Численно равно сопротивлению кубического метра породы току, который протекает от одной грани к противоположной.

В случае, когда среда не однородна и не изотропна можно определить лишь кажущееся удельное электрическое сопротивление((Ом*м)), в связи с тем, что невозможно рассчитать УЭС породы отдельно.

Сопротивление зависит от материала и площади поперечного сечения.

Удельное сопротивление обозначается буквой p, единицы измерения (Ом*м2)/м

Формулы:

УЭС p=(RS)/l

l-длина проводника

S- площадь поперечного сечения

УЭС-главный параметр электроразведки

Кажущееся УЭС

Формула:

где U- разность потенциалов между приемными электродами;

I - ток в питающей линии; К - коэффициент зависящий от геометрии установки. Ниже формула для рисунков:

Плотность тока MN

p1=p2 -однородная изотропная среда, каж. сопротивление постоянно (прямая линия сверху), так как ничего не меняется. ток монотонно движется (линии внизу)

p1 < p2 – токовые линия стремятся в р1, в сторону меньшего. Плотность тока мн увеличит каж. Сопротивление

р1>р2 – токовые линия стремятся в р2, в сторону меньшего. Плотность тока маленькая, каж. сопр. будет уменьшаться.

+Доп

Кажущееся сопротивление сложным образом зависит от расположения питающих и приемных заземлений, а также от характера геоэлектрического разреза.

Чаще всего в электроразведке изучается удельное электрическое сопротивление среды ρ, которое определяется как удельное сопротивление ρ кубика горной породы со стороной 1 метр электрическому току, текущему перпендикулярно

Свойство горных пород проводить электрический ток характеризуется их удельной электропроводностью или обратной ей величиной – удельным электрическим сопротивлением.

Удельное электрическое сопротивление горной породы определяется величиной сопротивления ее твердой фазы, сопротивлением насыщающих поровое пространство флюидов, минерализацией пластовой воды и температурой, объемом порового пространства, текстурными особенностями породы.

ТЫК

2. Факторы, влияющие на удельное электрическое сопротивление горных пород.

1. Минеральный состав

Чем больше доля минералов-проводников (например, сульфидов) в составе породы, тем ниже ее сопротивление.

УЭС зависит от минерального состава только в том случае, когда порода состоит из минералов, резко отличающиеся по данной величине.

Гранит и Диорит: (103 − 104Ом∙м)

2. Пористость и трещиноватость

С увеличением пористости и трещиноватости сопротивление пород уменьшается, поскольку увеличивается количество поровой воды.

3. Влажность

С увеличением водонасыщенности порового пространства сопротивление породы уменьшается.

4. Минерализация воды (содержание солей в воде, в основном NaCl)

Чем выше минерализация, тем ниже УЭС.

5. Структура и текстура породы

Структура и текстура изменяют сопротивление породы и приводят к электрической анизотропии. (разное расположение пор, трещин, в различных направлениях разное кол-во пор и трещин). в различных направлениях разные свойства

6. Температура (чем больше температура, тем меньше УЭС. Температура увеличивается и породы “разжижается”, плавится). Молекулы начинают двигаться быстрее поэтому это благоприятная “среда” для тока.

ρ = ρ18

1+α( −18)

α −температурный коэффициент (для NaClравен 0,026);

−температура;

ρ18 − УЭС при 18 .

40градусов-испарение жидкости, 0градусов-замерзание воды

Свободная вода-ничем не связанная вода Рыхлосвязанная вода – связана со стенкой скважины Прочносвязанная водавода в породе (конституционная)

Крупнопористые породы обладают большим сопротивлением (много воды замерзает)

ТЫК

3.Модификации методов постоянного тока.

1.Электропрофилирование –идем с установкой по профилю и проводим измерения на

одной глубине

Определение. Это такая модификация метода постоянного тока, при которой вдоль заданных направлений перемещается установка с постоянными разносами и на каждой точке определяется кажущееся сопротивление с помощью установок постоянного размера (разноса питающей линии АВ), а значит, и примерно постоянной глубинности.

Под глубинностью метода сопротивлений понимают глубину, на которую проникает основная часть электрического тока. Эта глубина тем больше, чем больше выбранное расстояние между питающими электродами. В теории электроразведки доказано, что в однородной среде свыше 70% всего тока, подводимого к двум электродам А и В, проходит не глубже, чем расстояние между А и В (разнос питающих электродов).

Глубина проникновения тока будет больше, если расположенные под верхним слоем породы лучше проводят электрический ток, и, наоборот, меньше, если подстилающие породы характеризуются высоким сопротивлением. В среднем глубинность электроразведки методом сопротивлений составляет от 1/3 до 1/10 разноса АВ. Оптимальный (рабочий) разнос электропрофилирования зависит от решаемых задач и строения геоэлектрического разреза (Доп инфа из учебника по геофизике)

Сопротивление меняется горизонтально направлению, то есть у нас субвертикальная граница раздела (линии внизу графика)

ρк = ∆ - формула расчета сопротивления однородного полупространства

где U- разность потенциалов между приемными электродами; I - ток в питающей линии;

К- коэффициент зависящий от геометрии установки.

ρ− удельное эл. сопротивление(измеряется в ом − метрах (Ом·м))

зависит от минерального состава, физикомеханических и водных свойств горных пород, а также от некоторых других факторов (температуры, глубины залегания, степени метаморфизма, техногенных воздействий и др.).

K- коэффициент установки разный для различных способов создания и измерения поля, расстояний между источником и приемником, круговых частот (ω=2πf);

∆ - разность потенциалов

2. Электрозондирование – можем менять глубиность, чем больше расстояние между электродами, тем бОльшая глубиность иследуется. Всегда меняется расстояние между электродами.

Определение. Это такая модификация метода постоянного тока, с помощью которой измеряется кажущееся УЭС установками с разной глубиной исследования, путем увеличения расстояния между питающими и приемными линиями

Методика и применение электрозондирования. Электрическое зондирование можно применять там, где геоэлектрический разрез меняется по вертикали и более или менее однороден в горизонтальном направлении.

Глубинность электроразведки определяется в основном расстоянием между питающими электродами.

Чем больше расстояние, тем больше глубина исследования. +Доп

ТЫК

4. Кажущееся удельное электрическое сопротивление. Выражение для расчета кажущегося удельного электрического сопротивления.

Удельное электрическое сопротивление — физическая величина,

характеризующая способность материала препятствовать прохождению электрического тока [Ом·метр]

Для удобства анализа и интерпретации наблюдаемого электрического поля вводится понятие удельного кажущегося сопротивления. Удельное кажущееся сопротивление ( ρк) - это наблюдённое электрическое поле, нормированное по параметрам установки таким образом, чтобы в однородном полупространстве кажущееся сопротивление совпадало с удельным сопротивлением полупространства. Кажущееся сопротивление рассчитывают по формуле:

p1=p2 -однородная изотропная среда, каж. сопротивление постоянно (прямая линия сверху), так как ничего не меняется. ток монотонно движется (линии внизу)

p1 < p2 – токовые линия стремятся в р1, в сторону меньшего. Плотность тока мн увеличит каж. Сопротивление

р1>р2 – токовые линия стремятся в р2, в сторону меньшего. Плотность тока маленькая, каж. сопр. будет уменьшаться.

+Доп

ТЫК