Что такое findslide.org?

FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.


Для правообладателей

Обратная связь

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Яндекс.Метрика

Презентация на тему Геоэлектрика. (Лекция 7)

Содержание

7.1 Электрические явления и свойства горных породЭлектропроводностьЭлектромагнитная индукцияЁмкостьВызванная поляризацияЕстественная поляризация
ГеоэлектрикаЛекция 7. 7.1 Электрические явления и свойства горных породЭлектропроводностьЭлектромагнитная индукцияЁмкостьВызванная поляризацияЕстественная поляризация 7.1.1 ЭлектропроводностьУдобно ли использовать закон Ома в такомвиде? Напряженность электрического поля Плотность тока Закон Ома в дифференциальной формеСравнитеУдельное сопротивлениеЭлектропроводностьАльтернативная форма записиЗакон Ома отражает линейную связь Механизм электропроводностиПроводники и полупроводникиИоны в электролите Удельное электрическое сопротивление минералов и других гео-материалов Электропроводность электролитовгде С- концентрация ионов в растворе, - их подвижность, т.е. скорость Электропроводность электролитов: зависимость от концентрации солей Электропроводность горных пород: промежуточный выводРудные минералы: самородные, некоторые сульфиды, окислы и графит Удельное сопротивление пород: закон Арчи для полностью водонасыщенных терригенных коллекторов (первый закон Удельное сопротивление пород: закон Арчи для неводонасыщенных терригенных коллекторов (второй закон Арчи)S=Объем Законы Арчи допускают простое физическое истолкование: удельное сопротивление породы: (1) Прямо пропорционально Температурная зависимость сопротивлениягде ρ– сопротивление при 18°С, α- коэффициент, равный 2.2х10-2 градус-1, 7.2.1 Вызванная поляризацияЗависимость абсолютной величины удельного электрического сопротивления песчаника от частоты тока Что такое фазовый сдвиг? Негеологический пример: как его описать математически?Зависимость высоты стояния Зависимость фазы удельного сопротивления от частоты Отклик напряжения на включение и выключение тока, проходящего в породах Три эффекта: зависимость электропроводности от частоты, фазовый сдвиг между напряжением и током, 7.1.3. Спонтанная (естественная) поляризацияЗаконы потоков: Тепла (Фурье)Количества вещества (диффузия, Фика)Флюида (воды, Дарси)Заряда (Ома) Обобщенный закон потоковЭлектропроводностьТермоэл. эффект (Зеебека)Диффузионный потенциалПотенциал теченияМожно записать для любого из потоков, Потенциал теченияΔH Вода в порах содержит электрический заряд. Поэтому, при течении воды происходит перенос Диффузионный потенциал Интегрирование последнего выражения:Ионы разного знака имеют разную подвижность, например, хлорид-ион быстрее иона Потенциалы электрической природы: естественные гальванические элементы Geo-batteryГео-батарея 7.1.4. Электрическая индукция RR-i/2πfC Диэлектрическая проницаемость ответственна за емкость горных пород 7.1.5. Электромагнитная индукция Электромагнитная индукция в Земле при наличии электропроводящего объекта (ρ2 7.2 Метод сопротивления Потенциал и горизонтальная компонента поля двух заземлений Как посчитать удельное сопротивление образца?Как посчитать удельное сопротивление однородной Земли? Однородная Земля 		Неоднородная ЗемляКоэффициент установки:Кажущееся удельное электрическое сопротивление – это эффективное удельное От каких факторов зависит кажущееся сопротивление?Зависит от плотности тока вблизи приемных электродов 7.2.1 ЭлектропрофилированиеУстановки: а – Шлюмберже, б – Веннера, в – трехэлектродная, г Расстояние между приемными и токовыми элементами установки позволяет изменять глубину исследования! Симметричное профилирование над телом высокого удельного сопротивления Не все установки одинаково эффективны: так, если поле горизонтально, изоляторы хорошо видны, Электропрофилирование над контактом пород 7.2.2 Электрическое зондированиеρ1ρ2AB/2ρkρ1h1 Электрическое зондирование используют для изучения слоистых сред. При этом глубина исследования изменяется Двухслойная средаlg(ρk/ρ1)lg(AB/2h1)ρ2/ρ1=∞45031/1001/3 Трехслойная средаρρρρρkρkρkρkAB/2AB/2AB/2AB/2HKQAА если слоев больше? 6.2.6 Эквивалентность кривых ВЭЗAB/2HρkAB/2Hρ1ρ2ρ3ρ1ρ2ρ3ρ1ρ1ρ2ρ3ρ2ρ3h1h2h1h2S2=h2/ρ2 AB/2KρkAB/2Kρ1ρ1ρ3T2=h2ρ2 Вычисление кривых ВЭЗ (прямая задача)Алгоритм решенияпрямой задачиA0илиAB/2ρk Принцип автоматической интерпретацииМера уклонения наблюдаемых и вычисленных значенийF(p)Номер итерации или pФункционалневязкиСтабилизирующийфункционалПогрешностьнаблюденийОстановка алгоритма Пример результатов ВЭЗ 7.2.3 Электрическая томографияИзмерять поле во многих местах при фиксированном положении источника, затем, Реализация на основе установок Веннера-Шлюмберже 2 cейсмических кабеля (от 24 до 48 каналов каждый)Многоканальная многоэлектродная аппаратура SysCal Pro, Iris Instruments (Франция) Движущаяся наземная установка Установка на акватории Межскважинная конфигурацияКаждая пара (например, соседних) электродов попеременно бывает как приемной, так и питающей. Результаты высокого разрешения… (Краутхаузен, Германия, 2003, детальное распределение литологии четвертичных отложений) Результаты высокого разрешения… (Картирование в объеме границ и внутреннего строения интрузии, п-в
Слайды презентации

Слайд 2 7.1 Электрические явления и свойства горных пород
Электропроводность
Электромагнитная индукция
Ёмкость
Вызванная

7.1 Электрические явления и свойства горных породЭлектропроводностьЭлектромагнитная индукцияЁмкостьВызванная поляризацияЕстественная поляризация

поляризация
Естественная поляризация


Слайд 3 7.1.1 Электропроводность
Удобно ли использовать закон Ома в таком
виде?

7.1.1 ЭлектропроводностьУдобно ли использовать закон Ома в такомвиде?

Слайд 4
Напряженность электрического поля

Напряженность электрического поля

Слайд 5 Плотность тока

Плотность тока

Слайд 6 Закон Ома в дифференциальной форме
Сравните
Удельное сопротивление
Электропроводность
Альтернативная форма записи
Закон

Закон Ома в дифференциальной формеСравнитеУдельное сопротивлениеЭлектропроводностьАльтернативная форма записиЗакон Ома отражает линейную

Ома отражает линейную связь плотности тока и напряженности электрического

поля. Коэффициент пропорциональности – электропроводность - зависит от концентрации свободных (подвижных) носителей заряда.

Слайд 7 Механизм электропроводности
Проводники и полупроводники
Ионы в электролите

Механизм электропроводностиПроводники и полупроводникиИоны в электролите

Слайд 8
Удельное электрическое сопротивление минералов и других гео-материалов

Удельное электрическое сопротивление минералов и других гео-материалов

Слайд 9 Электропроводность электролитов
где
С- концентрация ионов в растворе,
-

Электропроводность электролитовгде С- концентрация ионов в растворе, - их подвижность, т.е.

их подвижность, т.е. скорость движения ионов в единичном электрическом

поле,
z – валентность ионов,
Ф – постоянная Фарадея (Ф=96458 Кл/моль).
Произведение размерностью Кулон/моль есть заряд, который содержит один моль ионов данного типа

Слайд 10 Электропроводность электролитов: зависимость от концентрации солей

Электропроводность электролитов: зависимость от концентрации солей

Слайд 11 Электропроводность горных пород: промежуточный вывод
Рудные минералы: самородные, некоторые

Электропроводность горных пород: промежуточный выводРудные минералы: самородные, некоторые сульфиды, окислы и

сульфиды, окислы и графит являются проводниками и полупроводниками. Породообразующие

минералы – ”плохие“ проводники.
Электропроводность пород связана с растворами, заполняющими поры: она тем больше,
чем больше пор,
чем больше в порах воды и,
чем больше концентрация ионов в воде.

Слайд 12 Удельное сопротивление пород: закон Арчи для полностью водонасыщенных

Удельное сопротивление пород: закон Арчи для полностью водонасыщенных терригенных коллекторов (первый

терригенных коллекторов (первый закон Арчи)
F - параметр пористости (формационный

фактор, Formation Factor 2a – коэффициент присущий формации (1.5


Сопротивление породы и воды - пропорциональны

Экспериментальный закон (Archie, 1942)


Слайд 13 Удельное сопротивление пород: закон Арчи для неводонасыщенных терригенных

Удельное сопротивление пород: закон Арчи для неводонасыщенных терригенных коллекторов (второй закон

коллекторов (второй закон Арчи)
S=Объем воды/Объем пор - водонасыщенность;
b –

коэффициент присущий формации (1

Сопротивление породы и воды – по прежнему пропорциональны. Однако в неводонасыщенных породах оно возрастает обратно пропорционально насыщенности в некоторой степени b

Экспериментальный закон (Archie, 1942)


Слайд 14 Законы Арчи допускают простое физическое истолкование:
удельное сопротивление

Законы Арчи допускают простое физическое истолкование: удельное сопротивление породы: (1) Прямо

породы:
(1) Прямо пропорционально удельному сопротивлению воды, содержащейся в

ее порах длине токовых путей (извилистости пор)
(2) Обратно пропорционально доле сечения породы, которое занято водой.
Увеличение пористости и водонасыщенности приводит к уменьшению удельного сопротивления породы.


Слайд 15 Температурная зависимость сопротивления
где ρ– сопротивление при 18°С,
α-

Температурная зависимость сопротивлениягде ρ– сопротивление при 18°С, α- коэффициент, равный 2.2х10-2

коэффициент, равный 2.2х10-2 градус-1,
t - температура (°С).


Слайд 16 7.2.1 Вызванная поляризация
Зависимость абсолютной величины удельного электрического сопротивления

7.2.1 Вызванная поляризацияЗависимость абсолютной величины удельного электрического сопротивления песчаника от частоты

песчаника от частоты тока
Измерим сопротивление при разных частотах

электрического тока:

Слайд 17 Что такое фазовый сдвиг? Негеологический пример: как его

Что такое фазовый сдвиг? Негеологический пример: как его описать математически?Зависимость высоты

описать математически?
Зависимость высоты стояния Солнца от времени для Москвы

(М) и Иркутска (И)


(5.17)

(5.18)

Москва:

Иркутск:



Слайд 18 Зависимость фазы удельного сопротивления от частоты

Зависимость фазы удельного сопротивления от частоты

Слайд 19 Отклик напряжения на включение и выключение тока, проходящего

Отклик напряжения на включение и выключение тока, проходящего в породах

в породах


Слайд 20 Три эффекта:
зависимость электропроводности от частоты,
фазовый сдвиг

Три эффекта: зависимость электропроводности от частоты, фазовый сдвиг между напряжением и

между напряжением и током,
а также существование остаточного напряжения

отражают одно явление: вызванную поляризацию.

Слайд 21 7.1.3. Спонтанная (естественная) поляризация
Законы потоков:


Тепла (Фурье)
Количества вещества

7.1.3. Спонтанная (естественная) поляризацияЗаконы потоков: Тепла (Фурье)Количества вещества (диффузия, Фика)Флюида (воды, Дарси)Заряда (Ома)

(диффузия, Фика)
Флюида (воды, Дарси)
Заряда (Ома)


Слайд 22 Обобщенный закон потоков
Электропроводность
Термоэл. эффект (Зеебека)
Диффузионный потенциал
Потенциал течения
Можно записать

Обобщенный закон потоковЭлектропроводностьТермоэл. эффект (Зеебека)Диффузионный потенциалПотенциал теченияМожно записать для любого из

для любого из потоков, не только для потока заряда


Слайд 23 Потенциал течения

ΔH

Потенциал теченияΔH

Слайд 24 Вода в порах содержит электрический заряд. Поэтому, при

Вода в порах содержит электрический заряд. Поэтому, при течении воды происходит

течении воды происходит перенос заряда, то есть возникает электрический

ток и электрическое поле, которое называют потенциалом фильтрации.

Слайд 25 Диффузионный потенциал

Диффузионный потенциал

Слайд 26 Интегрирование последнего выражения:
Ионы разного знака имеют разную подвижность,

Интегрирование последнего выражения:Ионы разного знака имеют разную подвижность, например, хлорид-ион быстрее

например, хлорид-ион быстрее иона натрия. При диффузии анионы “обгоняют”

катионы, что ведет к разделению зарядов, а следовательно, к возникновению электрического поля – диффузионного потенциала.

Слайд 27 Потенциалы электрической природы: естественные гальванические элементы
Geo-battery
Гео-батарея

Потенциалы электрической природы: естественные гальванические элементы Geo-batteryГео-батарея

Слайд 28 7.1.4. Электрическая индукция
R
R-i/2πfC

7.1.4. Электрическая индукция RR-i/2πfC

Слайд 29 Диэлектрическая проницаемость ответственна за емкость горных пород

Диэлектрическая проницаемость ответственна за емкость горных пород

Слайд 30
7.1.5. Электромагнитная индукция
Электромагнитная индукция в Земле при

7.1.5. Электромагнитная индукция Электромагнитная индукция в Земле при наличии электропроводящего объекта (ρ2

наличии электропроводящего объекта (ρ2

источника, H1- нормальное магнитное поле в Земле, H2 - вторичное магнитное поле, вызванное вихревыми электрическими токами.

Слайд 31 7.2 Метод сопротивления


7.2 Метод сопротивления

Слайд 32 Потенциал и горизонтальная компонента поля двух заземлений

Потенциал и горизонтальная компонента поля двух заземлений

Слайд 33 Как посчитать удельное сопротивление образца?
Как посчитать удельное сопротивление

Как посчитать удельное сопротивление образца?Как посчитать удельное сопротивление однородной Земли?

однородной Земли?


Слайд 34 Однородная Земля Неоднородная Земля

Коэффициент установки:
Кажущееся удельное электрическое сопротивление

Однородная Земля 		Неоднородная ЗемляКоэффициент установки:Кажущееся удельное электрическое сопротивление – это эффективное

– это эффективное удельное сопротивление, вычисленное по значениям напряжения

в цепи MN и тока в цепи AB в предположении об однородности Земли

Слайд 35 От каких факторов зависит кажущееся сопротивление?
Зависит
от плотности

От каких факторов зависит кажущееся сопротивление?Зависит от плотности тока вблизи приемных

тока вблизи приемных электродов и
от среднего значения

удельного сопротивления вблизи приемных электродов

Слайд 36 7.2.1 Электропрофилирование
Установки: а – Шлюмберже, б – Веннера,

7.2.1 ЭлектропрофилированиеУстановки: а – Шлюмберже, б – Веннера, в – трехэлектродная,

в – трехэлектродная, г – дипольная, д – срединного

градиента

Слайд 37 Расстояние между приемными и токовыми элементами установки позволяет

Расстояние между приемными и токовыми элементами установки позволяет изменять глубину исследования!

изменять глубину исследования!


Слайд 38 Симметричное профилирование над телом высокого удельного сопротивления

Симметричное профилирование над телом высокого удельного сопротивления

Слайд 39 Не все установки одинаково эффективны: так, если поле

Не все установки одинаково эффективны: так, если поле горизонтально, изоляторы хорошо

горизонтально, изоляторы хорошо видны, а проводники – нет!

ТОК РАСПРОСТРАНЯЕТСЯ

ПО ПУТИ НАИМЕНЬШЕГО СОПРОТИВЛЕНИЯ!

Слайд 40 Электропрофилирование над контактом пород

Электропрофилирование над контактом пород

Слайд 41 7.2.2 Электрическое зондирование
ρ1
ρ2



AB/2
ρk
ρ1
h1

7.2.2 Электрическое зондированиеρ1ρ2AB/2ρkρ1h1

Слайд 42 Электрическое зондирование используют для изучения слоистых сред. При

Электрическое зондирование используют для изучения слоистых сред. При этом глубина исследования

этом глубина исследования изменяется за счёт изменения расстояния между

приёмными и питающими элементами установки.

Слайд 43
Двухслойная среда
lg(ρk/ρ1)
lg(AB/2h1)

ρ2/ρ1=∞

450

3

1/100

1/3

Двухслойная средаlg(ρk/ρ1)lg(AB/2h1)ρ2/ρ1=∞45031/1001/3

Слайд 44
Трехслойная среда









ρ
ρ
ρ
ρ




ρk
ρk
ρk
ρk
AB/2
AB/2
AB/2
AB/2
H
K
Q
A
А если слоев больше?

Трехслойная средаρρρρρkρkρkρkAB/2AB/2AB/2AB/2HKQAА если слоев больше?

Слайд 45 6.2.6 Эквивалентность кривых ВЭЗ
AB/2
H



ρk
AB/2
H



ρ1
ρ2
ρ3
ρ1
ρ2
ρ3
ρ1
ρ1

ρ2
ρ3
ρ2
ρ3

h1
h2
h1
h2
S2=h2/ρ2

6.2.6 Эквивалентность кривых ВЭЗAB/2HρkAB/2Hρ1ρ2ρ3ρ1ρ2ρ3ρ1ρ1ρ2ρ3ρ2ρ3h1h2h1h2S2=h2/ρ2

Слайд 46 AB/2
K
ρk
AB/2
K
ρ1
ρ1

ρ3

T2=h2ρ2

AB/2KρkAB/2Kρ1ρ1ρ3T2=h2ρ2

Слайд 47 Вычисление кривых ВЭЗ (прямая задача)


Алгоритм решения
прямой задачи

A0
или
AB/2
ρk

Вычисление кривых ВЭЗ (прямая задача)Алгоритм решенияпрямой задачиA0илиAB/2ρk

Слайд 48
Принцип автоматической интерпретации
Мера уклонения наблюдаемых и вычисленных значений
F(p)
Номер

Принцип автоматической интерпретацииМера уклонения наблюдаемых и вычисленных значенийF(p)Номер итерации или pФункционалневязкиСтабилизирующийфункционалПогрешностьнаблюденийОстановка алгоритма

итерации или p
Функционал
невязки
Стабилизирующий
функционал
Погрешность
наблюдений
Остановка алгоритма


Слайд 49 Пример результатов ВЭЗ

Пример результатов ВЭЗ

Слайд 50 7.2.3 Электрическая томография
Измерять поле во многих местах при

7.2.3 Электрическая томографияИзмерять поле во многих местах при фиксированном положении источника,

фиксированном положении источника, затем, - перемещать источник и вновь

многократно измерять поле. “Подсвечивать неоднородности при разном положении фонарика”

Слайд 51 Реализация на основе установок Веннера-Шлюмберже

Реализация на основе установок Веннера-Шлюмберже

Слайд 52
2 cейсмических кабеля (от 24 до 48 каналов

2 cейсмических кабеля (от 24 до 48 каналов каждый)Многоканальная многоэлектродная аппаратура SysCal Pro, Iris Instruments (Франция)

каждый)
Многоканальная многоэлектродная аппаратура SysCal Pro, Iris Instruments (Франция)


Слайд 53 Движущаяся наземная установка

Движущаяся наземная установка

Слайд 54 Установка на акватории

Установка на акватории

Слайд 55 Межскважинная конфигурация
Каждая пара (например, соседних) электродов попеременно бывает

Межскважинная конфигурацияКаждая пара (например, соседних) электродов попеременно бывает как приемной, так и питающей.

как приемной, так и питающей.


Слайд 56 Результаты высокого разрешения… (Краутхаузен, Германия, 2003, детальное распределение литологии

Результаты высокого разрешения… (Краутхаузен, Германия, 2003, детальное распределение литологии четвертичных отложений)

четвертичных отложений)


Слайд 57 Результаты высокого разрешения… (Картирование в объеме границ и внутреннего

Результаты высокого разрешения… (Картирование в объеме границ и внутреннего строения интрузии,

строения интрузии, п-в Средний, РФ)

…даются дорогой ценой!


  • Имя файла: geoelektrika-lektsiya-7.pptx
  • Количество просмотров: 118
  • Количество скачиваний: 1