Способ изготовления неполяризующихся графитовых электродов для электроразведки "измиран-севморгео

 

Способ изготовления неполяризующихся графитовых электродов для электроразведки, заключающийся в том, что очищенные графитовые стержни покрывают слоем деполяризатора , пропитанного электролитом, о тли ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности измерений, электрод вводят в деполяризатор путем многократной его промывки с декантированием, причем в качестве электролита испольS зуют среду, вмещающую электррд при измерениях.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) М5)) 0 01 Ч.3/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3354135/18-25 (22) 12.03.81 (46) 15.01.84. Бюл. В 2 (72) M.M. Богородский, A ° 3. Вишняков, И.В. Чернышев и М.Ю. Яневич (71) Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн AH СССР и Научно-производственное объединение "Севморгео" (53) 541.135.5(088.8) (56) 1. Электроразведка. Справочйик геофизика. M., "Недра", 1980, с. 62-63.

2. Пестио Ж. и др. Шум и температурный сдвиг электродов для измерения электрического поля Земли.

BUII, перевод М Б-31828. M., 1979, с. 10-15.

3. Вольвовский Б.С. и др. Краткий справочник по полевой геофизике. М., "Недра", 1977, с. 187 (прототип). (54 ) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НЕПОЛЯРИЗУЮЦИХСЯ ГРАФИТОВЫХ ЭЛЕКТРОДОВ

ДЛЯ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ "ИЗМИРАН -СЕВМОРГЕО". (57) Способ изготовления неполярнзующихся графитовых электродов для электроразведкн, зак."ючающийся в том, .что очищенные графитовые стержни покрывают слоем деполяризатора, пропитанного электролитом, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности измерений, электрод вводят в деполяризатор путем многократной

его промывки с декантированием, при чем в качестве электролита используют среду, вмещающую электрод при 3 измерениях.

1067456

Изобретение относится к измерению электрических полей в электролитах и может быть использовано в гидро- и геофизических исследованиях, в том числе разведочной геофизике (метод становления полей с электрической приемной линией).

Известен способ изготовления неполяризующихся электродов путем помещения металлического кондуктора электрода в раствор соли, который является промежуточной средой, сое,диняющей кондуктор электрода с вмещающей средой П) .

В результате разницы в ионном составе промежуточной среды и вме- 15 щающей среды на границе раздела между ними происходят не вполне обратимые электрохимические реакции, вследствие чего при наличии значительного динамического диапазона изме- 20 ряемых напряжений появляются остаточные релаксационные проявления, снижающие чувствительность электродов.

Известен способ:изготовления, неполяризующихся электродов путем .нанесения на серебро или свинец слаборастворимых галоидных покрытий с последующей обмазкой глиной или заделкой в гипсовый камень. 21.

Электроды, изготовленные по это му способу, также характеризуются, высокими значениями остаточной электрической релаксации, что, сни жая чувствительность электродов, исключает их применение в качестве преобразователей электромагнитного поля в электрический сигнал при выполнении, например, электромагнитных зондирований методом становления поля с электрической приемной 40 линией °

Известен также способ изготовления графитовых неполяризующихся электродов для электрораэведки, заключающийся в том, что очищенные 45 графитовые стержни покрывают слоем деполяризатора, пропитанного электролитом. Полученный полуэлемент помещают в картонный или пенопластовый корпус, проницаемый для ионов . 59 внешней среды. Место соединения графитового стержня и токоотвода герметизируют компаундом. При этом .используют графитовые стержни и деполяризатор, входящие как части в состав стандартных марганцово-. цинковых элементов. Иэ группы электродов подбирают пары с минимальной разностью собственных пс генциалов t3), Диффузия ионов вмещающей среды 60 в такие электроды, продолжающаяся практически в течение всего периода их эксплуатации и усиливающаяся при приложении к электродам,прямис напряжения порядка сотен милливольт, 65 характерных для ряда способов геофизически: исследований, приводит к тому, что эти электроды обладают достаточно высокими значениями остаточной электрической релаксации.

Это снижает возможность геофизической интерпретации результатов, особенно в зонах, характеризующихся повыаенными значениями скорости становления поля.

Целью изобретения является повышение чувствительности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления неполяризующихся графитовых электродов.для электроразведки, заключающемуся в том, что очищенные графитовые стержни покрывают слоем деполяризатора, пропитанного электролитом, электролит вводят в деполяризатор путем многократной его промывки с декантированием, причем в качестве электролита используют среду, вмещающую электрод при измерениях.

Способ осуществляется следующим образом.

Графитовые стержни, проваренные в водостойком компаунде и очищенные снаружи, присоединяют к токоотводам, место соединения и противоположный конец стержня изолируют диэлектрическим герметиком. Деполяризатор перемешивают в неметаллической посуде и промывают с декантированием несколько раз: вначале дистиллированной водой, а затем элект ролитом, естественно содержащимся во вмещающей электрод при измерениях природной среде, Отбирают партию графитовых стержней с минимальной разностью собственных потенциа- лов, вводя графитовые стержни в подготовленный как указано деполяризатор. Отобрайные графитовые стержни вводят в заполненные деполяризатором корпуса, выполненные из диэлек;грика и имеющие электрометрические патрубки, проницаемые для ионов вмещающей электрод при измерениях среды. Полученные электроды тренируют попарно, погрузив в естественный электролит среды, знакопеременними П-образными импульсами, имитирующими рабочий режим электродов.

Тренированные электроды помещают в эбонитовые или полипропиленовые обтекатели, например системы ИЗМЙРАН, и используют для работы в среде, естественно содержащей электролит, употребленный при изготовлении электродов.

Предварительная обработка деполяризотора. естественным электролитом среды приводит к тому, что возможные электрохимические взаимодействия между компонентами электролита

1067456

50 среды и составными частями электр .— да завершаются еще на этапе изготовления. Изготовленные предлагаемым способом электроды обладают более высокими метрологическими характе- ристиками.

Пример. Сравнительному исследованию показателей динамики остаточной релаксации подвергают хлорсеребряные, свинцово-гипсовые, хлор-свинцовые и традиционные графитовые Г31 электроды, а также .предлагаемые неполяризующиеся электроды по способу "ИЗМИРАН-Гевморгео", изготовленные с использованием черноморской воды как электролита сре- 15 ды. Испытания проводят в диэлектрическом сосуде, заполненном черноморской водой, где с помощью вспомогательных электродов имитируют зондирующие импульсы тока, применяемые 20 в методе становления поля.

Для исследования релаксационных характеристик электродов выбирают типичный режим: токовый импульс

10 с, пауза 30 с, который повторяют циклически. Разность потенциалов (с) с токоотводов исследуемых электродов подают на цифровой вольтметр щ - 1516. Для анализа исполь зуют,.осредненные за несколько десятков циклов значения f (t) относящиеся к интервалу времени 0,6428,8 с. За нуль времени в каждом цикле принят момент окончания токового импульса.

В пределах указанного интервала ход релаксационных потенциалов всех исследованных электродных пар может быть удовлетворительно аппроксимирован эмпирическим соотношением. вида 40 (() = и Фпс + 5t +c (1) где 0 — значение, характерное для каждого типа электродов при заданной величине пря- 45 мого смещения Б„ф, воздействующего на электроды so.âðåìÿ токового импульса;

Ь - линейная часть скорости остаточной релаксации; о - индивидуальная характеристика электродной пары в данном режиме измерения.

В таблице представлены осредненные значения следующих характерис 55 тик остаточйой электрической релаксации электродных пар: остаточное смещение а<(д щ

= P(0,64) - ф (28,8), скорость изменения релаксационного потенциала („ через секунду после окончания тскового импульсаь значения коэффициентов O. и Ь выражения (1), характеризующие динамику релаксации; нормированные на Uno значения перечисленных выше характеристик.и сами величины прямого смещения "no при которых проводят испытания.

Среди выделенных характеристик наиболее важной является нормированное значение коэффициента Сх. в выражении (1), . характеризующее относительную скорость затухания нелинейной во времени и, как оказалось, главной по величине части остаточных релаксационных потенциалов измерительных электродов всех исследованных типов

Сопоставление представленных в таблице данных показывает, что при значениях прямых смещений порядка сотен милливольт электроды типа

"ИЗМИРАН-Севморгео" имеют более чем на порядок лучшие (т.е. меньшие) значения остаточного смещения и скбростей остаточной релаксации, чем традиционные графитовые или близкие к ним по параметрам релаксации хлорсвинцовые электроды, что повышает чувствительность измерений.

Опробывание электродов "ИЗМИРАН-

Севморгео" при опытных работах по исследованию северо-западного шель- фа Черного моря методом становления поля с электрической приемной линией показывает, что геофизическим результатом повышенных метрологичес-, ких характеристик этих электродов является возможность уточненного выделения аномальных зон шельфа, связанных с эффектом "Аномалия типа залежь". Непосредственным экономическим результатом использования элект родов является возможность перехода на меньшие значения зондирующих токов и более короткую продолжительность зондирующих импульсов, что, а свою очередь, значительно сокращает стоимость электроразведочных работ за счет увеличения скорости проходки измерительных галсов и за счет применения судов с малой энергетической установкой.

1067456 о,мг с"

,мБ с

Ср„, мВ с ьф, мВ

Тип электрода

Ц,р, мВ (9 /. (y)e. (6/ Ър)с " (Ai+sce /vga (с / „ 1) „C-"

-0,945

5, 85

Хлорсеребряный -230

-2,5 10 4,1 10

Свинцово-гип- -196 совый

-0,06

2,6 ..10

0,072 -0,034

-ъ -4

Хлорсвинцовый -71 -1 "10 4,8 10

0,34 -0,092

Графитовый,традиционный

-з

218 1 6 10 4 к2 10

Ос067 "Ою0180

-1,06 «10 2,8;16

-632

-0,0091

-402

2,3i10

0,014 -0,0038

-1,04 10 2,8 ° 10

-0,0039

-134.2,9 10

Составитель Г. Дамешек

Редактор М. Нетцова Техред Т.Маточка Корректор A Ференц

Заказ 11205/50 Тираж 715 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент.", r. Ужгород, ул, Проектная, 4 Графитовый предлагаемый

2,94

-а

-1,5 ° 10

0,036

-8,9 ° 10

-0,43

2,2 10

-0,0091

-ф

2,3 10

0,840

3,7 10

-0,37

1,9 10

-0,036

5,1.10

-0,092

4,2 ° 10

-0,0180

2,8810

-0,105

4,6 10

+0,02

-2,8 ° 10

+0,0001

-7,5 10