Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Геофизика -> Шевнин В.А. -> "Электроразведка методом сопротивлений" -> 4

Электроразведка методом сопротивлений - Шевнин В.А.

Шевнин В.А., Акуленко С.А., Березина С.А., Бобачев А.А., Большаков Д.К., Горбунов А.А., Игнатова И.Д., Любчикова А.В., Марченко М.Н., Модин И.Н., Перваго Е.В., Рыжов А.А., Симоне М.М., Смирнова Т.Ю., Яковлев А.Г. Электроразведка методом сопротивлений: Учебное пособие. Под редакцией В.К. Хмелевского и В.А. Шевнина — M.: Изд-во МГУ, 1994. — 160 c.
ISBN 5-211-03303-5
Скачать (прямая ссылка): ka1994electrorazv-metod-sopr.pdf
Предыдущая << 1 .. 2 3 < 4 > 5 6 7 8 9 10 .. 49 >> Следующая


Для расчета концентраций С„, Саі, (іек.а), входящих в формулы (5,6) используется формула Больцмана:

где Ск0, СА0 (моль/м3) - концентрация катионов и анионов в электронейтральном растворе; R (Дж/К.моль) - газовая постоянная; T (0K) - температура; i|r(x) - электрический потенциал, наблюдаемый на расстоянии х от стенки капилляра.

Значение i|r(x) определено путем решения нелинейного уравнения:

где - потенциал Штерна (В); K=V2CZF/eRT - величина обратная дебаевскому расстоянию (м"1); х - расстояние от стенки капилляра (м), с - диэлектрическая проницаемость. Так как Z1F1R1T1^i1K1X в уравнении (10) известны, то используя метод Фибоначчи, можно добиться равенства левой и правой частей. Численное интегрирование в формулах 5 и 6 выполнялось по методу Симпсона.

Значение 1(T1 - потенциала для заданной концентрации электронейтрального раствора вычислялось путем решения системы нелинейных уравнений относительно ^1 потенциала:

(8)

(9)

(Ю)

Sh (ZFiIr1/2 RT) = ^n/2eRTC •? ZkF Гк;

к=1

(11)

г,=Г

ок

N ехр(-Фк± ZFiIr1ZRT) 1+N вхр(-Фк± ZFtIr1ZRT)

(12)

где ГК - степень адсорбции ионов на поверхности, моль/м , Гок - предельное число мест адсорбции ионов на единице поверхности, моль/м2, 4>k=ZFi|rkZRT - безразмерный потенциал, характеризующий потенциал i|rk специфической адсорбции, В; N - относительная степень адсорбции; M - число веществ в растворе.

При решения системы (11-12), в результате проверки формул (11 и 12) на экспериментальном материале, следующие значения приняты в виде констант: Гок=3.5х10"7(моль/м2); Ф,=0; N=1; М=1.

На рис. 1.1.1 изображено строение двойного слоя Ск=/(х,с), Са=/(х) и изменение электрического потенциала і|г в зависимости от расстояния х от сіенки капилляра (в ангстремах, 1 ангстрем=10"10 м) и концентрации C0 электронейтрального раствора. Расчеты выполнены по формулам 8-12.

При приближении к стенке капилляра концентрация катионов растет (на 1-1.5 порядка), а концентрация анионов убывает, что существенно нарушает электронейтральность раствора вблизи границы твердая фаза - жидкость. Значительная концентрация свободных зарядов вблизи границы раздела существенно повышает электропроводность двойного слоя, в результате электропроводность жидкости с уменьшением радиуса капилляров возрастает и существенно отличается от электропроводности электронейтрального раствора. Например, при сближении двойных слоев, расположенных на противоположных стенках круглого или щелевого капилляров, Рис. 1.1.2. Зависимость а от удельная электропроводность расстояния до стенки капилляра'

Сим/м

1000-

100

10

1

0.1,

0.01

!CNaQ
, моль/ к
мЗ





:



: А



--1 I I I KIl
—Г I I I I пт
—Г I 1 TTTTT

1

10 100 1000 Структура двойного

жидкости будет зависеть только от распределения катионов и анионов в двойном слое. Следовательно, имеются предпосылки для оценки размеров капилляров в тонкодисперсных средах по измеренному значению удельной электропроводности пород. На рис.1.1.2 показано изменение электропроводности жидкости на разных расстояниях от стенки капилляра (С=1 г/л NaCI). Толщина двойного слоя (как расстояние, на котором концентрация изменяется в е раз) уменьшается с ростом концентрации. В концентрированных растворах (с С Рис. 1.1.1. больше 100 моль/м3) влиянием электрического слоя двойного слоя можно

пренебречь (и пользоваться при расчетах УЭС породы более простой формулой).

Электропроводность активных и пассивных пор, а также соответствующие им коэффициенты пористости КА и Kn определяют .величину поляризуемости. Измерение поляризуемости создает предпосылки для изучения "тонких" структур в глинах и других горных породах.

По формулам (5-6) можно рассчитать удельное электрическое сопротивление простейших смесей типа песок-глина. Упрощая модель горной породы, представим, что радиус капилляров песка гп, а радиус капилляров в глинах гг. В природе радиусы пор (капилляров) распределены в некотором интервале, который можно охарактеризовать законом распределения, средними значениями и дисперсией. В этом случае радиусы гп и гг можно понимать как средний (эффективный) радиус. Пусть пористость песка Kn, глины Kn и глина "размазана" по стенкам капилляров песка (1 тип) или глина находится в капиллярах в виде пробочек, перегораживающих внутреннюю часть поры песка (2 тип). Электропроводность смеси в первом случае будет:

°s,=°n(1-Cr) + Cr(ar + ore), (13)

а во втором случае:

1_

°Ег"(1-Сг) С, ' (14)

где Oj1 - удельная электропроводность смеси песка с глиной, См/м; an - удельная электропроводность песка, рассчитанная по формуле (5); стг - то же, но для глины; ого - то же, но обусловленная ионно-обменной емкостью (особым типом проводимости пространства между частицами гЛины); C1- -объемное содержание глины в отн. ед. Ионно-обменная емкость (ИОЕ) глин обеспечивает особое поведение УЭС глин при изменении концентрации солей в поровой жидкости. Значение ИОЕ может изменяться от 1 до 100 моль/м3. Влияние ИОЕ приводит к дополнительному уменьшению УЭС. В песке влияние ИОЕ тоже сказывается, но лишь при малых концентрациях солей в растворе (С<0.01), а у глины при С > 1. Интересно отметить, что ИОЕ глин обусловлена главным образом свойствами первичного раствора, из которого осаждалась глинистая порода в момент ее образования. Таким образом в ИОЕ "запоминается" состав и концентрация исходного раствора, поэтому изучение ИОЕ может помочь уточнить генезис глин.
Предыдущая << 1 .. 2 3 < 4 > 5 6 7 8 9 10 .. 49 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed