Аппаратура, оборудование, материалы

Высокочувствитель­ный и точный трансформаторный мост показан на рисунке 30. Он состоит из конденсатора для образцов породы, магазина сопротивлений Р517, переменного сопротивления R₂ типа Tesla lM6/G-ВF, переменного сопротивления R_з СПО-4, 7А-IВТ, магазина емкостей Р544, конденсатора переменной емкости Р512, подстроечного конденсатора типа КПК-2-25/l50, звуко­вого генератора ГЗ-33 и электронного вольтметра ВЭ-42. Все детали моста соединены экранированным кабелем типа РК­75-4-16 или телевизионным.

Конденсатор для определения ε сцементированных пород имеет плоские дисковые пластины, изготовленные из матери­алов, химически инертных к веществу породы (платина, нержавеющая сталь и др.).

Влияние паразитной емкости, обусловленное воздушными зазорами между образцом и обкладками конденсатора, умень­шают путем плотного прижимания пластин к образцу. Для этого применяют электроды из оловянной фольги или пленки аквадага (молекулярный графит, разведенный в аммиаке).

Безреактивный переменный резистор Tesla lM6/G-BF и переменный резистор СПО-4, 7A-IBT экранированы и находятся в металлической коробке, к которой крепятся градуированные шкалы.

Магазин емкостей Р544 и конденсатор переменной емкости Р512 для переменного тока частотой 40-10000 Гц позволяют измерить емкости от единиц пикофарад до 1 мФ. Подстроечный конденсатор КПК-2-25, экранированный от внешних электромагнитных полей, предназначен для компенсации па­разитных емкостей установки при ее наладке. Звуковой гене­ратор ГЗ-33 является источником переменного тока частотой 0,02-200 кГц.

Электронный вольтметр В3-42 (или заменяющие его вольтметры В3-6; В3-13; В3-38; В3-40) позволяет измерять средние; амплитудные и эффективные значения напряжений переменного тока любой формы в пределах 0,03- 300 мВ (до 300 В).

Конденсатор с породой является основным плечом моста. Другое плечо содержит параллельно соединенные сопроти­вление и емкость. Сопротивление представляет последова­тельное соединение сопротивлений магазина Р517, Tes1a 1M6/G- BF и СПО-4, 7А-1ВТ, а емкость - последовательное включение магазинов емкостей Р544 и Р512. Вспомогательные плечи моста (см. рис. 30,а) содержат сопротивление R₂ - R_з вторичной обмотки трансформатора с помощью которой мост питается переменным синусоидальным током звуковой частоты.

Порядок выполнения работ. 1. Собирают схему моста, мост заземляют; схему включают в цепь переменного тока напряже­нием 220 В, частотой 50 Гц и дают прогреться в течение 30 мин, устанавливают на генераторе частоту 5 или 1 кГц.

2. Настраивают схему.

3. Градуируют конденсатор:

а) изготовляют из х. ч. парафина диски диаметром d _nap= 30 мм и толщиной

l _пар = 2,5; 3,5; 4,5 мм со строго параллель­ными отшлифованными торцами;

б) помещают диски один за другим в конденсатор для сцементированных образцов, предварительно хорошо промы­тый дистиллированной водой и обезжи-ренный ацетоном или спиртом;

в) включают конденсатор в схему моста и подают на его пластины от генератора напряжение 10 В при частоте 5 МГц;

г) измеряют поочередно емкости конденсатора С_{пар i} ( i = 1, 2, 3) с образцами пара-фина толщиной l_пар=2,5, 3,5, 4,5 мм;

д) измеряют. емкости конденсатора С _вз , заполненного воз­духом при пластинах, раздвинутых на расстояние 2,5; 3,5; 4,5 мм при том же режиме;

е) рассчитывают геометрические емкости конденсатора по формуле (73); .

ж) строят зависимость C_O=f ( l_K ), где l_K -расстояние между пластинами конденсатора;

з) отмывают образцы от солей и нефти и изготовляют диски диаметром d = 30 мм и толщиной L= 3-­4 мм так, чтобы их основания были параллельны и пришли­фованы. Определяют размеры дисков штангенциркулем.

4. Определяют (по данным отдельных опытов) плотности δ твердой фазы образца и увлажняющей его воды (см. § 4, 5).

5.Высушивают диски до постоянной массы при температуре 105°С и взвеши-вают их на аналитических весах

6.Увлажняют образцы и снова взвешивают Щр 7. Помещают диск в конденса-тор, который включают в схему моста, предварительно поместив между образцом и пластинами конденсатора оловянные прокладки.

8. Измеряют емкости С1j образца при заданных частотах f j ( j = 1, ...6), и напряжении на пластинах конденсатора, равном 10 В.

9. Выключают конденсатор из схемы и вынимают из него образец.

10.Промывают конденсатор, насухо вытирают, раздвигают его пластины на расстояние lк, равное толщине образца L, затем включают конденсатор в схему и мостом, измеряют С_{вз j} при частоте 5 МГц или более и напряжении 10 В.

11. Рассчитывают по формулам (73; 73а) диэлектрическую проницаемость для каждой заданной частоты.

ВЫЗВАННАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ

Вызванная электрохимическая активность горной породы Ав характеризует ее способность поляризоваться под действием электрического тока. Количественно вызванная электро­химическая активность определяется отношением разности потенциалов вызванной поляризации к приложенной

Ав = ΔU_ВП / ΔU_ПР (92)

Величина вызванной электрохимической активности Ав горных пород зависит от многих факторов, главными из которых являются химико-минералогический состав, удельная поверхность твердой фазы, содержание минералов с электронной проводимо­стью, минерализация вод, насыщающих поровое пространство. В терригенных и карбонатных породах величина Ав растет с увеличением удельной поверхности и уменьшением проница­емости, с увеличением удельного сопротивления пластовых вод ρ_воды . При насыщении минерализованной водой Ав прак­тически исчезает.

На изучении Ав основано исследование скважин методом вызванной поляризации ВП. Метод ВПиспользуется: для выделения углей различного состава и определения их зо­льности; выделения и изучения полиметаллических вкрапленных руд; выделения и исследования зон сульфидного оруденения, а в некоторых случаях для изучения проницаемости тер­ригенных пород, выделения трещинных зон в карбонатных породах и выделения зон обводнения нефтяных коллекторов пресной водой [4, 10]. В настоящее время метод ВП в нефтяной и газовой геологии в промышленном масштабе не используется.