Определение удельного электрического сопротивления пласта

Определяется удельное сопротивление р как сопротивление одного кубического метра породы протеканию тока через него. Величина р определяется известной формулой р = R-SH, где R —сопротивление проводника, / — длина его (з м), 5 — поперечное сечение проводника, через которое течет ток (в м2). Единица измерения удельного электрического сопротивления р (Ом-м) — ом-метр. В соответствии с этим и удельное сопротивление горной породы определяется: 1) ее минеральным составом, 2) объемом пор или трещин, 3) удельным сопротивлением вещества, заполняющего поры, а также факторами, влияющими на удельное сопротивление минерального скелета и по-рового вещества — температурой, давлением, формой и размером зерен минералов, структурой и текстурой. Удельное сопротивление минералов, слагающих горную породу, колеблется в очень широких пределах. Их удельное сопротивление очень мало и составляет 10~7—10~8 Ом-м. Удельное электрическое сопротивление рудных минералов мало и колеблется в очень широких пределах (10~5—102). Наименьшим сопротивлением характеризуются такие рудные минералы, как пирит, пирротин, галенит, халькопирит, никелин, борнит (10~5—-10~2).

Относительно высоким сопротивлением обладают сфалерит, магнетит, боксит, вольфрамит и др. Большинство породообразующих минералов относится к классу диэлектриков и обладают очень высокими сопротивлениями (108—1013 Ом-м). Удельное сопротивление горной породы определяется в основном ее минеральным составом только в случае, когда содержание минералов, являющихся хорошими проводниками, очень велико. Для большинства же горных пород на электропроводность влияет не минеральный скелет, а пористость, влагонасыщенность и удельное сопротивление жидкости, заполняющей поры. Удельное сопротивление вещества, заполняющего поры, изменяется в очень широких пределах. В основном заполняющая поры и трещины жидкость является минерализованным водным раствором, удельное сопротивление которого уменьшается с увеличением степени минерализации и, следовательно, с увеличением температуры и давления. Наименьшими значениями удельного сопротивления обладают морские воды и глубинные, сильноминерализованные воды (10~2—102 Ом-м), наибольшими — слабоминерализованные речные воды. Порозаполняющей жидкостью может быть и нефть с очень высоким удельным сопротивлением (до 1014 Ом-м). Пористость и трещиноватость горной породы в значительной степени тесно связаны с ее влажностью и сильно влияют на удельное сопротивление. Поэтому пористые и трещиноватые горные породы, залегающие выше уровня подземных вод, имеют обычно более высокое удельное электрическое сопротивление, чем увлажненные породы, залегающие ниже уровня подземных вод. Так, удельное сопротивление тех пород, в состав которых входят рудные хорошо проводящие минералы, сильно зависит от расположения минеральных зерен и связи между ними. Если структура и текстура породы таковы, что рудные проводящие минералы образуют связанные проводящие цепочки, то именно их удельное сопротивление определяет проводимость породы в целом. Температура существенно влияет на удельное сопротивление горной породы, так как от нее зависит подвижность ионов электролита. Давление вышележащих пластов и внутреннее гидростатическое давление также влияет на удельное электрическое сопротивление горной породы. Увеличение давления приводит к уменьшению пористости и возрастанию сопротивления. Для плотных осадочных пород с малым содержанием влаги и для изверженных горных пород значительное увеличение давления приводит к уменьшению электрического сопротивления. Это обусловливает существенные различия в удельном сопротивлении типов пород. К осадочным породам с высоким удельным сопротивлением относятся сухие пески, гипсы, ангидриты, известняки. Для изверженных пород характерны очень высокие значения удельного электрического сопротивления — тысячи, десятки тысяч омметров. Выветрелые и трещиноватые обводненные породы имеют значительно более низкое сопротивление. Чем выше степень метаморфизма, тем выше электрическое сопротивление, так как уменьшается пористость и влажность. Удельное сопротивление руд зависит от их минерального состава и структурно-текстурных особенностей. Большинство осадочных и метаморфических горных пород имеют слоистую структуру, отдельные пропластки которой характеризуются разными значениями удельного электрического сопротивления рпорода анизотропна в электрическом отношении (в отличие от изотропных горных пород, удельное сопротивление которых одинаково в любом направлении). Вдоль направления слоистости удельное электрическое сопротивление р^ меньше, чем поперек слоистости р„. Если удельное сопротивление среды монотонно изменяется от рп до pt, то такую среду называют однородной анизотропной или микроанизотропной. Это макроанизотропные среды, которые обычно характеризуются параметрами продольной проводимости S и поперечного сопротивления Т.

Для однородного изотропного пласта продольной проводимостью S называют проводимость 1 м2 породы в направлении, параллельном напластованию, а поперечным сопротивлением Т называют сопротивление того же объема породы в направлении, перпендикулярном к напластованию.

Сложную толщу можно характеризовать параметрами суммарной продольной проводимости S2 = Z 5,- и суммарного поперечного сопротивления Tz = Z 7\- где S(и 7\- — продольная проводимость и поперечное сопротивление отдельного пласта.

Для таких толщ вводят понятия среднего продольного удельного сопротивления и среднего поперечного удельного сопротивления

По типу возбуждающего и изучаемого электромагнитного поля: а) методы сопротивлений (гальванический способ возбуждения, постоянные поля точечных и дипольных источников, изучается электрическая составляющая электромагнитного поля): ВЭЗ, электропрофилирование, заряда; б) индуктивные методы (индуктивный способ возбуждения, низкочастотные поля незаземленных контуров разного размера в ближней зоне, изучается магнитная составляющая Я электромагнитного поля): переходных процессов (МПП), гармонических полей; в) методы магнитотеллурического поля (естественное электромагнитное поле Земли, изучаются электрическая Е и магнитная Н составляющие электромагнитного поля): магнитотеллурическое зондирование, профилирование, теллурических токов; г) электромагнитные зондирования на переменном токе (индуктивный способ возбуждения, переменные поля электрического и магнитного диполей в дальней и ближней зонах, изучаются электрическая и магнитная компоненты): частотное зондирование, дистанционные или радиально-частотные зондирования (РЧЗ), зондирование становлением в дальней и ближней зонах ЗС и ЗСБЗ; д) радиоволновые методы (высокочастотные радиоволновые поля, создаваемые либо портативными передатчиками, либо радиостанциями вещательными или специального назначения, изучаются электрическое и магнитное поля в основном в дальней волновой зоне); е) методы электрохимической поляризации (поля естественно и искусственно поляризованных геологических объектов, способ возбуждения гальванический, изучается обычно электрическая компонента электромагнитного поля): естественного поля, метод вызванной поляризации, компенсационный способ поляризационных кривых, частичного извлечения металлов.