Основні електричні параметри та властивості гірських порід

Функції передачі можуть бути прозорими,коли захист від помилок забезпечується лише за рахунок поточної корекції помилок, та непрозорими, коли передбачається додатковийзахист у вигляді автоматичного перезапитання.

Телефункції включають в себе такі категорії:

1. Передача інформації мови і тональної сигналізації в смузі мови.

2. Передача коротких повідомлень (буквено-цифрових – до 180 символів – у бік рухомого абонента).

3. Доступ до системи обробки повідомлень (наприклад, передача повідомлення від системи персонального радіовиклику на РС стільниковому зв'язку).

4. Передача факсимільних повідомлень.

Додаткові функції включають такі категорії:

1. Ідентифікація і відображення номера, що викликається чи підключається, і обмеження ідентифікації і відображення номера, що викликається чи підключається (стороні, яка викликає, надається право обмежити можливість ідентифікації її номера).

2. Переадресування виклику на інший номер (коли абонент зайнятий або не відповідає) і передача виклику (перемикання встановленої лінії зв'язку на іншого абонента).

3. Очікування виклику (при зайнятому терміналі абонент отримує звістку про виклик, що поступив, і може відповісти на нього, відмовитися від прийому виклику або проігнорувати його надходження) і збереження виклику (абонент може перервати сеанс зв'язку, що проводиться, відповівши на інший виклик або зробивши інший виклик, а потім повернутися до продовження перерваної розмови).

4. Конференц-зв'язок – одночасна розмова трьох або більшої кількості абонентів.

5. Закрита група користувачів – ця функція дозволяє групі користувачів спілкуватися лише між собою; у разі необхідності один або декілька членів групи можуть мати доступ по входу/виходу до абонентів, що не входять до групи.

6. Оперативна інформація про вартість послуг, що надаються або наданих.

7. Заборона певних функцій (наприклад, заборона на вхідні виклики, на міжнародні виклики тощо).

8. Надання відкритої лінії зв'язку мережа /користувач для реалізації функцій, які визначає оператор.

Електричні поля, які вивчає геофізика можна розділити на такі натуральні та визвані (вторинні). Для характеристики цих полів є ряд електричних параметрів, які безпосередньо зв’язані із літологічною будовою породи, її мінералогічним складом та структурою порового простору, а саме:

- питомий електричний опір гірських порід (ρ_п);

- електропровідність гірських порід (σ_п);

- параметри пористості (Р_п);

- електрична звивистість.

По характеру електропровідності мінералів гірські породи поділяються на провідники, напівпровідники та діелектрики з електронною та іонною провідністю.

Електронна провідність переважає у мінералів напівпровідників (сульфіди і їхні аналоги).

Іонна провідність притаманна мінералам діелектрикам, її роль значно зростає у легко гідролізующих мінералів класу глин, де поряд з типовою іонною електропровідністю спостерігається і електронна. Іонну провідність мають водні розчини солей, які насичують поровий простір гірських порід, питомий опір, яких розраховується:

де, , - концентрація аніонів та катіонів в розчині;,- їх рухливість; , - коефіцієнт електропровідності.

По величині питомого електричного опору мінерали поділяються:

- зверх низького електричного опору (<10^-6 Ом·м) самородні метали – золото, платина, срібло і інші метали;

- дуже низького електричного опору (від 10^-6 до 10^-2 Ом·м) - графіт, кобальтін, ковелін, нікелін, пірит, холькопіріт, халькозін);

- низького опору (від 10^-2 до 10² Ом·м) – брауніт, магнетіт, ільменіт, марказітта інші;

- середнього опору (від 10² до 10⁶ Ом·м) - боксіт, галуазіт, гематит, залізна слюда, монтморилоніт, серпентін, хроміт;

- високого опору (від 10⁶ до 10¹⁰ Ом·м) – ангідріт, кіновар, монацит, і інші;

- дуже високого опору (від 10¹⁰ до 10¹⁴ Ом·м) кальцій, кварц, польові шпати, сірка, флюорити;

- зверх високі опори (>10¹⁴ Ом·м) – галіт, сільвін, слюди, нафта.

Приведена класифікація не є сталою і може частково переходити із групи в групу, в залежності від вмісту та розподілу пороутворюючих мінералів.

Окрім цього питомий електричний опір залежить від температури (t ⁰С) і частоти (ƒ) струму, який використовується при вимірюванні електричного опору. При температурі t ⁰С опір визначається:

;

де, ρ₀ – опір породи при нульовій температурі; Ρ_t – параметр температури визначається характером електропровідності. Для електронних провідників:

;

де, α, δ – сталі.

Залежність Ρ_t від t ºС близька до лінійної:

;

де, ΔΕ – ширина ділянки між енергетичними рівнями, еВ, Κ – стала Больцмана, дорівнює 1,38·10^-23 Дж/С⁰; Tº - абсолютна температура нуля стоградусної шкали.

Залежність питомого опору від частоти струму, оцінюється параметром частоти P_f, який визначається:

^;

де, ρ₌ , ρ_f відповідно питомий опір мінералу (породи) при нульовій та заданій частоті струму.

Для гірських порід характерна змішана електропровідність з перевагою іонної провідності в осадових породах, тому більшості гірських порід по електричному опору можна розділити на дві двохкомпонентні системи:

1) порода складається із мінералів високого питомого опору і проводящих рудних включень;

2) порода складається із породоутворюючих мінералів високого питомого електричного опору та проводящих заповнювачів порового простору.

У першому випадку електричний опір породи:

;

де, ρ_Πм - питомий опір породоутворюючих мінералів високого опору П_м=ƒ(K_м,ρ_м) – параметр провідності, де K_м – вміст проводящих мінералів у породі – обумовлений включеннями низького опору.

У іншому випадку:

,

де, Р_П,Р_Н – відповідно параметр пористості та параметр насичення

- для неглинистих порід; (7)

де, m₀ – структурний показник, який змінюється в межах від 1,3 до 2,5, чим більше зцементована порода, тим вище значення m₀.

При заповнені частини порового простору глинистими частинками, що проводять струм, коефіцієнт K_п в формулі (7) може бути заміщений на фіктивне його значення, яке розраховується:

Для середнього значення пористості К_п залежність (6) приводиться до формули Арчі:

;

де, а_п – коефіцієнт, що змінюється від 0,4 до 1,6 і характерний для глинистих порід; m – середнє значення тангенса нахилу кривої .

Збільшення параметра пористості P_П із збільшенням неоднорідності і степені цементації породи пояснюється збільшенням довжини струмопровідних шляхів, що кількісно оцінюється таким параметром, як електрична звивистість Т_е:

;

де, - середня статистична довжина струмопровідних шляхів зразка породи; l – довжина зразка породи.

Згідно теорії електропровідності гірських порід:

Фізична суть цього показника полягає в тому, що при K_п ≤ 30 %, величина його визначається величиною електричної звивистості Τ_е.

Показник змочуваності n₀(n) в формулі:

;

де, а_н – стала близька до одиниці n змінюється в межах від 1,8 до 3,5. Чим більш гідрофобний колектор, тим вище n₀.

Поверхнева провідність зразків гірської породи (П_п)- зменшується із збільшенням відносної глинистості η_гл і відношення питомого опору ρ_в до питомого опору ρ_гл.

Характерною особливістю більшості гірських порід є електрична анізотропія, яка кількісно оцінюється коефіцієнтом анізотропії:

;

де, ρ_п і ρ_t – питомі опори породи виміряні перпендикулярно і вздовж напластування.

Як правило, для порід теригенного розрізу λ<2 в різних випадках перевищує цю величину.

Для тонкошарових розрізів:

;

де, h_a, h_b – відповідно товщина прошарків та їх сумарна потужність, ρ_a, ρ_b – відповідно питомий опір прошарків та питомий середній опір сумарної пачки прошарків.

Фізичні основи інтерпретації результатів електричного каротажу.

Вимірювання електричного опору гірських порід проводиться в неоднорідному середовищі, тому фактично ми реєструємо уявний опір гірської породи:

;

де, K – коефіцієнт зонда, ΔU – різниця потенціалів між вимірювальними електродами потенціал і градієнт зондів, I – сила струму, який живить зонд.

Уявний опір, в цьому випадку, залежить від (ρ_п, h, d_св, ρ_зп, δ_зп) і встановлюється для обмеження числа простих випадків:

- однорідне ізотропне безмежне середовище;

- однорідне анізотропне безмежне середовище;

- середовище, яке складається із плоско паралельних шарів різного питомого опору і потужності;

- коаксіально нескінчено довгих циліндричних шарів.

Для більш складних умов залягання порід характер розподілу уявного опору отриманий шляхом модулювання. Однак, число кривих, які отримуємо в процесі досліджень недостатнє для вивчення різних випадків. Тому, в процесі інтерпретації, часто використовується теоретичні криві, розрахованих для двох граничних випадків, коли свердловина має не скінчено малий діаметрі коли питомий опір пласта не скінчено великий. Криві ρ_k в реальних умовах для любих пластів високого опору, обмеженої потужності, які пересікає свердловина мають вигляд проміжний між кривими для вказаних граничних значень.

Чим вище питомий опір пласта і більший діаметр свердловини, тим ближче крива уявного опору підходить по конфігурації до кривої ρ_y у пластах не скінчено високого опору із врахуванням впливу свердловини.

На практиці часто приходиться зустрічатися із випадками перешаруванням пластів різної товщини та питомого опору. В таких умовах, криві ρ_k можуть бути побудовані за допомогою залежності, що визначає зв’язок між уявним опором і питомим опором ρ_ΜΝ середовища в якому знаходяться вимірювальні електроди:

;

де, j – дійсне значення густини струму між електродами M і N; j₀ – густина струму в нескінченому ізотропному просторі.

Криві уявного опору в пластах різної потужності і опорів при відсутності впливу глинистого розчину.

В пластах різної товщини уявний питомий опір залежить від положення зонда відносно границі пласта (міняється із зміною довжини зонда).

Криві уявного опору при пересічені пластів обмеженої потужності мають суттєво різну конфігурацію в залежності від розміру зонда L. Пласти з потужністю h>L умовно називають потужними, а з потужністю h<L пластами малої потужності.

Пласти великої потужності. Обернений градієнт зонд. h>L, ρ₁=ρ₃, l_r →0.

Із зменшенням потужності пласта спостерігається менш різкий мінімум ρ_y під підошвою пласта. При пересічені електродами M і N цієї границі (1,2) ділянка кривої (bc) різко збільшується ρ_y і перевищує вираз , тим більше, чим менше відношення h/L_r. Дальше на ділянці cd, яка рівна розміру зонда L_r ρ_y плавно виростає. Такий зріст уявного опору буде тим інтенсивніше, чим менше відношення h/L. Пояснюється це впливом зверху накриваючого середовища на густину струму між електродами M і N.

Після пересічення підошви пласта, електродами живлення А, уявний опір різко зростає (ділянка def), тобто ріст ρ_y трохи зменшується і знову починає зростати по мірі пересічення електродами MN покрівлі пласта, після чого ρ_y різко падає (ділянка fg) і на ділянці gh знову трохи зростає.

Після пересічення покрівлі пласта електродом живлення А ρ_y понижується і досягає значення ρ_з ділянки (hi) (1,5 – 2 L_r). На кривих ρ_k видно, що покрівлі і підошві пласта великого опору відповідають точки максимуму і мінімуму.

Послідовний градієнт зонд. 1) Пласт великої потужності.

Криві уявного опору послідовного градієнт зонда є дзеркальним відображенням кривих ρ_k оберненого градієнт зонда в площині, що проходить через середину пласта і паралельно його покрівлі і підошві. На кривих ρ_y послідовного градієнт-зонда відмічається точкою мінімуму ρ_y покрівля пласта високого опору і точкою максимуму підошва.

2) Пласт малої потужності. l_r →0, ρ₁=ρ₃. Обернений градієнт зонд.

При наближенні зонда до підошви пласта, уявний опір внаслідок екраніровки струму пластом плавно понижується (ділянка ab) і досягає мінімуму коли електроди M і N (або A і B) находяться біля підошви. Після пересічення підошви і пласта ρ_y різко зростає (ділянка be) і досягає максимуму на ділянці e^'d. (крівля пласта). В точці пласта значення ρ_y тим менше ρ₂ чим більша нерівність ρ₂>ρ₁.

Наступний етап є зменшення уявного опору до величини ρ_уз<ρ₃ і залишається сталим до пересічення заземлення А підошви пласта. В подальшому, по мірі переміщення зонда уявний опір знижується і прирівнюється до ρ₃.

Крива ρ_y послідовного градієнт зонда представляє собою дзеркальне зображення кривої ρ_y оберненого зонда в площині паралельній покрівлі і підошві пласта і проходящий через середину пласта.

Із вище сказаного, видно, що на кривих ρ_y градієнт зонда пласт високого опору малої потужності відмічається чітким максимумом ρ_y.

2) Максимальний уявний опір зростає із збільшенням відношення L_r/h і ρ₂ і приближається до ρ₂ при тих менших значеннях L_r/h ніж менше відношення ρ₂/ρ₁.

3) Із збільшенням віддаль l_r (l_r<h) ρ_ymax зменшується на незначну величину і навпаки.

Дата добавления: 2014-01-11