4-pomiar elektrycznej oporności-Lukas.doc

Pomiar elektrycznej oporności właściwej skał i płynów:

Wstęp teoretyczny:

Podstawy fizyczne:

Elektryczna oporności R przewodnika o stałym przekroju, wykonanego z jednorodnego materiału, jest odwrotnie proporcjonalna do jego przekroju s i wprost proporcjonalna do długości i współczynnika ς, nazywamy opornością właściwą.

Własnością charakteryzującą zdolność materii, a więc i skał do przewodzenia prądu elektrycznego, jest elektryczna oporność właściwa, zwana w praktyce opornością właściwą.

Oporność właściwa skały to oporność w omach zmierzona między dwiema przeciwległymi ścianami sześcianu skały o boku 1m.

W celu scharakteryzowania zdolności skały do przeprowadzenia prądu elektrycznego zamiast oporności właściwej stosuje się często pojęcie elektrycznej przewodności właściwej, zwana w praktyce przewodnością właściwą.

Przewodność mierzymy w simensach na metr. Przewodność właściwa skały to przewodność mierzona między dwiema przeciwległymi ścianami sześcianu skały o boku 1m. Najmniejsze oporności mają metale i elektrolity, największą zaś izolatory.

  Minerały , z których są zbudowane skały, z małymi wyjątkami źle przewodzą prąd elektryczny. Mineralny szkielet skały jest złym przewodnikiem elektryczności. Elektryczna przewodność skały jest uzależniona od elektrycznej przewodności wód złożowych nasycających pory. Dlatego więc oporność skały określimy na podstawie oporności wody złożowej, jej ilości w jednostce objętości skały oraz sposobu rozmieszczenia.

Oporność roztworów zależy także od składu chemicznego soli. Oporność właściwa roztworu kilku soli jest w przybliżeniu równa sumie oporności poszczególnych soli. Obliczenie oporności wody złożowej i płuczki wiertniczej polega na określeniu oporności roztworu chlorku sodu w temperaturze t oC. Ze wzrostem temperatury rośnie prędkość  poruszania się jonów przenoszących ładunki elektryczne i dlatego maleje oporność właściwa roztworu. Ten spadek oporności wynosi około 2 procent na 1 oC. Przy omawianiu oporności właściwej wodnego roztworu soli należy także podać temperaturę, przy której wyznaczono oporność.

Oporność właściwą roztworów soli oraz skał w temperaturze t określa się według wzoru:

gdzie: ς18- oporność właściwa roztworu lub skały w temperaturze 18 oC

αt –temperaturowy współczynnik przewodności elektrycznej

Pomiar oporności właściwej można dokonać w układach dwu lub czteroelektrodowych. Do najprostszych należą układy dwuelektrodowe, które są odpowiednikiem metod stosowanych  w elektrotechnice do pomiaru oporności. Wynikiem pomiarów jest oporność odcinka mierzonego ciała umieszczonego między dwoma elektrodami o określonych kształtach. Wielkość oporności właściwej w Ωm wyznacza się z zależności:

  gdzie: R- oporność zmierzona w omach

K- współczynnik zależny od geometrycznych parametrów próbki oraz kształtu i wielkości elektrod

Dla elektrod tarczowych K wyrażone jest w [m] jest równy

K= S/L

gdzie S- pole przekroju poprzecznego próbki, L- długość próbki.

Oporność właściwą próbki w układzie czteroelektrodowym: AB- obwód zasilający, MN- elektrody pomiarowe, oblicza się ze wzoru:

Pomiary wymiarów geometrycznych i oporności próbek skalnych: