Способ разделения поляризационных процессов в горных породах

(23) Приоритет Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретени Сергатюк и С,В. С, Сизоненко,так(54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ПОЛЯРИЗА ,ИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В ГОРНЫХ ПОРОДАХИзобретение 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 спада ВП на составляющие процессы, скорость протекания цО природа которых различны,Известны графоацалитические способы, в которых изменение временных характеристик ВГ 1 аппроксимируют различными функциями, по которым судят о закономерностях изменения различных стадий епада ВП в зависимости от изучаемых свойств горных пород 1. Однако эти способы це обеспечивают совпадения экспериментальных данных с расчетцыю.Известен способ 2), основанный на разложении суммарной кривой ВП в спектр экспонент, 20 каждая из которых описывается выражениемввида С, е и последовательном графическом определении амплитудных (С;) и скоростных (Р;) параметров каждой экспоненты, начиная с наиболее медленноизменяющейся (здесь 1 = 1, 25 2,3). При этом предполагается, что каждый лец этого экспоненциального ряда описьвает соответствующий процесс - один цз дов Вызванной поля 1 Изаци, связанны)1 с одой из фаз гетерогенной горной породы плц областью перехода между ними.Недостатки известного способа состоя г в том, что применение его ограццчцва гс случаями, когда постоянные времени вделецьх процессов различаются це менее, чем в 2- 3 р,- за, в необходимости громоздких вычислений и перестройки экспериментальных кривых спада ВП в поулогарчфкцсском магитабе. ри котором значительно снижается то йоль исходного материала, особенно в обе;ст крутого спада на малых временах. Основной жс недостаток способа вытекает цз методики выделения экспонент, которая в области крутого спада на малых временах малонадежца ц ц позволяет установить как количество, та, параметры протекающих в горной пороле быстрых поляризационных процессов, вслсдсткчс чего остается неизвестным их общее количество ц соотношение между ними. 11 оэтому известный способ пригоден только для груоого сопоставления петрофизцческих свойств горных пород с параметрами неточно дифферсцЛьвовский филиал математической физики института математики АН Украинской ССР602898 Составитель Н. Воскобойникова Техрел О. Лутовая Корректор П. Макаревич Тираж 702 Подписное Редактор Л. Баглай Заказ 1843/42 ЫНИИПИ Госуирственноо комиеаза Совеа Министров СССР по делам изобретений н открытий 1 3035, Москва, Ж 35, Раушсвая наб., д, 45 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4цпрованных по скорости затухания процессов ВГ 1. 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 насыгцения 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 соответствуюшей 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, обеспечиваюшим отсутствие в образце вызванных нагреванием необратимых изменений. Для влагонасышенных осадочных горных пород (песчаники, алевролпты. известняки и т.д,) при удовлетворительной герметизации образца, препятствуюшей его высыханию, возможно его неоднократное нагревание до температуры порядка 100 - 150 С без заметных изменений его физико- геологических характеристик и внутрифазных преврашений. 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. Нагетый и поляризованный таким образом до насышенпя образец горной породы охлаждают жидким азотом до температуры, при которой все поляризованные заряды образца фиксируются в определенном положении, вследствие чего его электропроводностьпрактически становится нулевой. Для влагонасыщенных осадочных пород такая температура равна примерно 90 в 1 С. При низ 5 кой температуре разделенные заряды лишеныподвижности и поляризованный образец остается таковым и при снятии поляризуюшегонапряжения. После охлаждения поляризованного образца до указанной выше температуры,с последнего снимается поляризуюшее напря 10жение 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 имеютнаименьшую энергию термической активации.Регистрируемый при этом с помощью измерительного прибора ток, обязанный разрядке определенного сорта заряженных частиц и достигаюший максимальных значений при определенной температуре, которой и соответствуетпик, отражающий процесс спада ВП, за который ответственны заряды, имеюшие одну природу,Полученная таким образом зависимость величины разрядного тока деполяризации образца от его температуры дает возможностьопределить количество и параметры относительно простых процессов ВП в изучаемом температурном интервале,ЗО Формула изобретенияСпособ разделения поляризационных процессов в горных породах путем разложенияспада вызванной поляризации на составляюшие, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения параметров составляющих процесса, образец горной породынагревают, поляризуют постоянным электрическим полем до насыщения и охлаждают дотемпературы, при которой разделенные электрические заряды лишены подвижности, пос 40 ле чего снимают воздействие электрическогополя на образец и нагревают образец с постоянной скоростью до температуры поляризации, регистрируя ток деполяризации в зависимости от изменения температуры, по кото 4 рым судят о количестве и величинах составляюших процесса вызванной поляризации.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Комаров В. А. Электроразведка методом вызванной поляризации, Л., Недра, 1972,50 с. 64 - 68.2. Нечаева Г. П, Результаты изучения временных характеристик вызванной поляризации,Вестник МГУ, Геология, 1966,5,