Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Электропроводность горных пород.

Читайте также:
  1. Анизотропия горных пород по электрическим свойствам
  2. В состав каких горных пород входят перечисленные минералы в качестве породообразующих? Дайте сравнительную оценку их устойчивости при выветривании и растворении
  3. Виды поляризации горных пород.
  4. Водонасыщенность горных пород
  5. Гранулометрический состав горных пород
  6. Гранулометрический состав горных пород
  7. Диэлектрическая проницаемость горных пород.
  8. Емкость пустот пород. Пористость.
  9. Естественная радиоактивность горных пород.
  10. Значения удельной теплоемкости горных пород находятся в пределах

Электропроводностью горных пород называется их способность проводить электрический ток при наличии внешнего электрического поля. Электропроводность горных пород по своей природе может быть электронной и ионной. Первой обладают частицы породы, а второй - воды, насыщающие поровое пространство, легко гидролизующиеся минералы, входящие в состав глин, и в очень малой степени - кристаллы других минералов, составляющих породу. Для большинства горных пород и особенно пород осадочного комплекса преобладает ионная электропроводность.

В горных породах возможно возникновение всех видов токов:

  • тока проводимости (сквозной ток);
  • абсорбционного тока;
  • емкостного тока (смещения).

Появление тока проводимости связано с наличием в породе свободных и слабосвязанных ионов, электронов и дырок. В первом случае перенос зарядов связан с электрохимическими реакциями в двойном электрическом слое, электронная и дырочная проводимость возникает, если в состав породы входят проводники и полупроводники. Абсорбционный ток обусловлен проявлением процессов поляризации (в основном, медленных - релаксационной и миграционной поляризации). При этом электроны или ионы, пройдя в породе некоторое расстояние, прекращают свое направленное движение. Абсорбционные токи способствуют нагреву породы, т.е. переводу части энергии наложенного электрического поля в тепловую. Вследствие поляризации смещения и зарядки межэлектродной емкости в породе протекает и чисто емкостной ток. Полный ток представляет собой результирующую всех видов токов и имеет как активную, так и реактивную составляющую. В постоянном внешнем электрическом полепреобладает только ток проводимости I, который пропорционален напряженности электрического поля E и сечению образца F:

.

Здесь σ – удельная электропроводность горных пород, (Ом.м)-1. Эта величина обратна удельному электрическому сопротивлению.

В переменных поляхгорным породам присущи все виды токов, т.к. в них имеются и проводящие компоненты (металлы), и диэлектрики (кварц), а также электролиты (пластовая вода). При наложении на породу переменного электрического поля часть его энергии теряется, точнее, преобразуется в тепло. Эти потери можно разделить на потери от проводимости и релаксации (связанной с различными видами поляризации). Их можно разделить на обратимые (заряд и разряд идеального конденсатора) и необратимые (они и вызывают нагрев породы). Рассеиваемая мощность (удельные электрические потери) может быть выражена формулой:



.

Здесь tgδ –тангенс угла диэлектрических потерь среды, f –частота поля.

 

Для более ясного представления о тангенсе угла диэлектрических потерьсоставим эквивалентную электрическую схему протекающих в горной породе активной и реактивной (емкостной) составляющих токов (рис.1.8.4.).

 

Рис. 1.8.4. Эквивалентная электрическая схема горной породы во внешнем переменном электрическом поле

 

Диэлектрические потери характеризуются отношением активной составляющей тока jа к реактивной составляющей jr или тангенсом угла d диэлектрических потерь в треугольнике токов и напряжений (рис.1.8.5.) или на векторной диаграмме токов (рис. 1.8.6.).

 

  Рис. 1.8.5. Векторная диаграмма распределения токов и напряжений в породе: Jскв. – плотность сквозного тока; Jабс. а. – плотность активного релаксационного тока; Jсм. – плотность емкостного тока (смещения); Jабс.р. – плотность реактивного тока.
    Рис. 1.8.6. Векторная диаграмма токов: Jа = Jскв.+Jабс. а   Jr = Jсм.+Jабс. р  

 



Т.о., тангенс угла диэлектрических потерь определяется выражением:

.

Тангенс угла диэлектрических потерь можно выразить и другим способом, имея в виду, что относительная диэлектрическая проницаемость среды в переменных электромагнитных полях есть величина комплексная и выражается зависимостью:

,

где и - действительные и мнимые составляющие относительной диэлектрической проницаемости.

Тогда тангенс угла диэлектрических потерь выражается формулой:

.

Диэлектрические потери изучены недостаточно. Значения изменяются от 2.10-4 (гипс) до 1,5.10-1 (микроклин). Они получены при частоте 104-105 Гц и температуре 20-3-0С. Значения обычно возрастают у минералов, содержащих кристаллизационную воду.


Дата добавления: 2014-10-31; просмотров: 214; Нарушение авторских прав


<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Диэлектрическая проницаемость горных пород. | Удельное электрическое сопротивление горных пород.
lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2017 год. (0.014 сек.) Главная страница Случайная страница Контакты