Способ разделения поляризационных процессов в горных породах

 

s» .

0l=CGVI>&we,q.

И А Н

ОП С ИЕ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 602898

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву. (22) Заявлено 11.11.74- (21) 2075519/18-25 с присоединением заявки №

2 (51) М. Кл.

С, 01 V 3/00 (23) Приоритет

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК550 837 (088.8) (43) Опубликовано 15.04.78. Бюллетень №14 (45) Лата опубликования описания а1. М, 73, (72) Авторы изобретения

В. С, Сизоненко, А. Ф. Сергатюк и С. П. Фуртак (71) Заявитель

Львовский филиал математической физики института математики АН Украинской CCP (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ПОЛЯРИЗА .ИОННЫХ

HPOLIECCOB В ГОРНЫХ ПОРОДАХ

ВЫЗВанeой поляризацllи, cвязанный <. ад!<ай из фаз гетерогенной горной поролы или «бластью перехода между ними.

НЕдостатки известного споссгба состоя т В том, что применение его ограничива тся случаями, когда постоянные времени Выл<двинь х процессов разли каются не менее, чем В2-,3 раза, в необходимости громоздких Вычислений и перестройки экспериментальных кр<:вых спада ВП в полулогарч<11мичсском маги<таас.

«ри котором значительна снижается то йость исходного материала, осооенно В области крутого спада на малых временах. Основной жс недостаток способа вытекает из методики H<>lделения экспонент, которая В ооластп крутого спада на малых временах малоналежна и и< позволяет установить как количество, та., параметры протекающих в горной пороле <. ыстрых поляризационных процессов, вследствие чего остается неизвестным их общее количество и соотношение между ними. 11оэтому известный способ пригоден только лля грубага сопоставления петрофизических свойств горных пород с параметрами неточно дифферсll1

Изобретение относится к методике изучения электрических свойств горных пород, В частности их.вызванной поляризации ВП).

Взаимосвязь физико- геологических характеристик горных пород и руд параметрами каждого из поляризационных процессов обусловливает сложный спад их вызванной поляризации. При экспериментальном изучении таких .закономерностей необходим надежный способ разделения сложного спала ВП на составляющие процессы, скорость протекания и

1О природа которых различны.

Известны графоаналитические способы, в которых изменение временных характеристик ВГ1 аппраксимируют различными функциями, по которым судят о закономерностях изменения различных стадий епада ВП в зависимости от изучаемых свойств горных пород (1).

Однако эти способы не обеспечивают совпадения экспериментальных данных с расчетными.

Известен способ (2), основанный на разложении суммарной кривой ВП в спектр экспонент, каждая из которых описывается выражением в вида С; е и последовательном графическом определении амплитудных (С;) и скоростных (Р;) параметров каждой экспоненты, начиная с наиболее медленноизменяющейся (здесь i = 1, 2 5

2,3...). При этом предполагается, что каждый

<<лен этого экспоненциального ряда описывает соответствующий процесс — один из Вил< В

602898

Составитель Н. Воскобойникова

Техрел О. Лутовая Корректор П. Макаревич

Тираж 702 Подписное

Редактор Л. Баглай

Заказ 1843/42

ЫНИИПИ Госуларствеино о комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

1l3O35, Москва, ЖЗ5, Раушская наб., л. 4/о

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. !1роектиая, 4 цпрованных по скорости затухания процессов ВГ1. Он не дает прямой информации о количестве и соотношении параметров поляризационных процессов, свойственных той или иной литологической разности горных пород, вследствие чего не решается удовлетворитЕльно и вопрос о характере связей этих процессов с их петрофизическими свойствами.

С целью повышения точности определения параметров составляющих процесса спада ВП образец горной породы нагревают, поляризуют постоянным электрическим полем до насыщения и охлаждают до температуры, при которой разделенные электрические заряды лишены подвижности, после чего снимают воздействие электрического поля на образец и нагревают образец с постоянной скоростью температуры поляризации, регистрируя ток деполяризации в зависимости от изменения температуры, по которым судят о количестве и величинах составляющих процесса вызванной поляризации. Таким образом, дифференцируется не экспериментально наблюденная кривая сложного спада ВП, а с помощью термического воздействия на поляризованный образец диференцируется спад ВП. При этом все выделенные процессы, независимо от их амплитудных характеристик, могут быть зарегистрированы измерительной аппаратурой соответствующей чувствительности. В отличие от известного способа, данный способ обеспечивает однозначное разделение сложного спада и не зависит от амплитудных и временных соотношений составляющих его процессов.

Для разделения составляющих сложного спада ВП образец горной породы сначала нагревают до температуры, максимальная величина которой определяется природой и величиной энергии активации исследуемых процессов, а также условием, обеспечивающим отсутствие в образце вызванных нагреванием необратимых изменений. Для влагонасыщенных осадочных горных пород (песчаники, алевролпты. известняки и т. д.) при удовлетворительной герметизации образца, препятствующей его высыханию, возможно его неоднократное нагревание до температуры порядка 100—

150 С без заметных изменений его физикогеологических характеристик и внутрифазных превращений. Далее к образцу прикладывают постоянное электрическое поле, под воздействием которого он объемно поляризуется вследствие разделения термически активированных зарядов. связанных с ионами различных частей твердой и жидкой фаз и областью их раздела. Нагретый и поляризованный таким образом до насыщения образец горной породы охлаждают жидким азотом до температуры, при которой все поляризованные заряды образца фиксируются в определенном положении, вследствие чего его электропроводность практически становится нулевой. Для влагонасыщенных осадочных пород такая темпера- . тура равна примерно 90 †1 С. При низS кой температуре разделенные заряды лишены подвижности и поляризованный образец остается таковым и при снятии поляризующего напряжения. После охлаждения поляризованного образца до указанной выше температуры, с последнего снимается поляризующее напря10 жение и затем производится исследование разряда этого образца при нагревании его с постоянной скоростью. При нагревании такого образца (термическая стимуляция спада ВП) происходит термическое освобождение зафиксированных поляризованных зарядов различного сорта, начиная с тех, которые имеют наименьшую энергию термической активации.

Регистрируемый при этом с помощью измерительного прибора ток, обязанный разрядке определенного сорта заряженных частиц и достигающий максимальных значений при определенной температуре, которой и соответствует пик, отражающий процесс спада ВП, за который ответственны заряды, имеющие одну природу.

Полученная таким образом зависимость величины разрядного тока деполяризации образца от его температуры дает возможность определить количество и параметры относительно простых процессов ВП в изучаемом температурном интервале.

30 Формула изобретения

Способ разделения поляризационных процессов в горных породах путем разложения спада вызванной поляризации на составляющие, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения параметров составляющих процесса, образец горной породы нагревают, поляризуют постоянным электрическим полем до насыщения и охлаждают до температуры, при которой разделенные электрические заряды лишены подвижности, пос44 ле чего снимают воздействие электрического поля на образец и нагревают образец с постоянной скоростью до температуры поляризации, регистрируя ток деполяризации в зависимости от изменения температуры, по которым судят о количестве и величинах составляющих процесса вызванной поляризации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Комаров В. А. Электроразведка методом вызванной поляризации, Л., «Недра», 1972, >4 с. 64 — 68.

2. Нечаева Г. П, Результаты изучения временных характеристик вызванной поляризации, «Вестник МГУ», «Геология», 1966, № 5.