Фізичні основи методу викликаної поляризації

Метод ВП базується на вивченні штучних вторинних стаціонарних електричних полів, проходження яких пов’язано з фізико-хімічними процесами, що відбуваються в породі у результаті дії електричного струму на поверхні розподілу рідкої та твердої фаз. Здатність гірської породи поляризуватись під дією зовнішнього електричного поля, а після його зняття утворювати в оточуючому просторі вторинне електричне поле характеризується викликаною електрохімічною активністю або поляризацією порід. Її величина визначається безрозмірним параметром:

;                                                            (4.1)

де: D U _ВП – різниця потенціалів викликаної поляризації; D U – різниця потенціалів зовнішнього поля.

Величина А завжди менша одиниці та для осадових порід з іонною провідністю складає соті долі одиниці, а для порід з електронною провідністю (неметалічні руди, графіт, вугілля) – до 0.05.

Існує декілька гіпотез, які пояснюють виникнення потенціалів викликаної поляризації в гірській породі з наступними фізико-хімічними процесами:

1. електродною та об’ємною поляризацією гірської породи;

2. концентраційною поляризацією різних електролітів;

3. відмінністю числа переходу іонів у порових каналах із різним січенням.

Величина потенціалів ВП порід з електронною провідністю, в основному, визначається електродною та концентраційною поляризацією.

Об’ємна поляризація спостерігається в породах з іонною провідністю та полягає в деформації зовнішньої обкладки подвійного електричного шару при пропусканні через породу електричного струму. Після зняття зовнішнього поля, що поляризує, зміщені заряди подвійного електронного шару повертаються в початкове положення. В результаті цього переміщення іонів викликає струм потенціалів викликаної поляризації.

Інтенсивність вищеперерахованих фізико-хімічних процесів залежить від мінерального складу, літологічних і структурних особливостей порід, типу флюїду, що насичує, мінералізації пластових вод та інших факторів.

Після виключення поляризуючого струму спостерігається пониження потенціалів D U _ВП у часі за наступними законами:

1. для порід з електронною провідністю – за формулою В.Н. Дахнова:

;                                      (4.2)

 

2. для порід з іонною провідністю – за формулою Є.І. Леонтьєва:

,                                 (4.3)

де D U _{ВП, о} – різниця потенціалів ВП у початковий момент часу при t =0, t – час, який пройшов з моменту виключення поляризуючого струму; n – стала, що характеризує мінералогічний склад гірської породи; m – показник, що характеризує кривизну спаду для кривої (для пісковиків змінюється в межах 0,76-1,38); с – стала, яка рівна 1.