Электропроводность и диэлетрическая проницаемость минералов и пластовых флюидов. Вызванная и естественная электрохимическая активность

  • Вид работы:
    Курсовая работа (т)
  • Предмет:
    Геология
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    52,32 Кб
  • Опубликовано:
    2016-02-23
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Электропроводность и диэлетрическая проницаемость минералов и пластовых флюидов. Вызванная и естественная электрохимическая активность

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ САРАТОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.Г.ЧЕРНЫШЕВСКОГО»

Кафедра петрографии и минералогии





РЕФЕРАТ

на тему: ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ И ДИЭЛЕТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ МИНЕРАЛОВ И ПЛАСТОВЫХ ФЛЮИДОВ. ВЫЗВАННАЯ И ЕСТЕСТВЕННАЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ


студента 5 курса 501 группы

направление 05.03.01 геология

геологического факультета

Щучкина Александра Геннадьевича

Проверила: Гончаренко О.П.


Саратов, 2016 год

Содержание

Введение

. Электропроводность и диэлектрическая проницаемость минералов

.1 Электропроводность минералов

.2 Диэлектрическая проницаемость минералов

.3 Вызванная и естественная электрохимическая активность

. Электропроводность и диэлектрическая проницаемость пластовых флюидов

.1 Водные растворы и углеводороды

.2 Газы

Список используемых источников

Введение

Электрические свойства минералов уже давно известны людям. Хорошо описана способность янтаря, наэлектризовываться при трении. Минералы проводники или полупроводники: графит, пирит, никелит, а также самородные металлы, например, медь и серебро - превосходные проводники электричества. А такие минералы, как кальцит, полевой шпат или слюда - не менее превосходные диэлектрики. Достаточно вспомнить мраморные “щиты-изоляторы.” Магнитные и электрические свойства минералов тесно связаны друг с другом. Пьезоэлектрический эффект, обнаруженный братьями Пьером и Жаком Кюри (физиком и минералогом) в 1880 году, характерен для целого ряда минералов: турмалина, нефелина, сфалерита, но необычайно важно, что он великолепно проявлен у кварца. Если на пластинку, определенным образом вырезанную из кристалла горного хрусталя, оказывать давление, то на разных ее сторонах появляются противоположные электрические заряды. А если, напротив, прилагать к пластинке переменные заряды, то она начнет сжиматься и разжиматься, вибрировать, излучая электромагнитные колебания. Благодаря кварцу - пьезоэлектрику геофизиками решена и задача поисков рудных тел, основу которых составляют агрегаты кварцевых зерен: взрывная волна заставляет подобное тело - “ответить” колебаниями пьезоэлектрического эха.

Также электрические свойства минералов широко используются для сепарации (разделения) минералов при минералогическом анализе, и в процессах промышленного обогащения руд и особенно рудных концентратов. Все минералы с металлической связью обладают электропроводностью. Электропроводность минералов может сильно меняться в зависимости от направления в кристалле (например, вдоль и поперек их удлинения).

Другой важнейшей величиной, определяющей электрические свойства минералов, служит диэлектрическая проницаемость, характеризующая их поляризацию под действием электрического поля.

Диэлектрическая проницаемость минералов подвержена сильному влиянию различных примесей, она плохо поддается расчету, и ее каждый раз приходится измерять эмпирически, по мере возможности аппаратуре, позволяющей стандартизировать условия измерения. На различии этих электрических свойств (электропроводность и диэлектрическая проницаемость) минералов горных пород - основано применение электрических методов для изучения геологического строения земной коры <#"889371.files/image001.gif"> - диэлектрическая проницаемость нефти,  - активная удельная электропроводность ,  - общий тангенс угла диэлектрических потерь для плохо проводящих жидкостей [2];  - проводимость, обусловленная движением в электрическом поле «свободных» ионов).

Из графиков (Рисунке 1 и 2) видно, что наибольшее расхождение величин электропроводности и диэлектрической проницаемости наблюдается при изменении частоты от 1 кГц до 100 кГц. Определим отношения диэлектрических проницаемостей при частотах f1 и f2 и отношения электропроводностей при частотах f2 и f1 для различных нефтей:

;

;

;

;

;

,

где  - диэлектрические проницаемости при частотах f= 0,001 МГц, f= 0,1 МГц для нефтей АВТ-6 сырая, АТ-6 сырая и АВТ-6 обессоленная соответственно;

 - электропроводности при частотах f= 0,001 МГц, f= 0,1 МГц для нефтей АВТ-6 сырая, АТ-6 сырая и АВТ-6 обессоленная соответственно. Таким образом, для каждой из нефтей уровень величин электропроводностей и их приращение на единицу частоты существенно отличаются. Наблюдаются также различия величин приращений диэлектрической проницаемости, приходящейся на единицу частоты. Данные факты и величины и позволяют охарактеризовать нефть, ее основной фракционный состав и ее месторождение.

Рисунок 1. Зависимости диэлектрической проницаемости нефти от частоты при T=20 ºС: 1 - АВТ-6 сырая, 2 - АТ-6 сырая, 3 - АВТ-6 обессоленная

Рисунок 2. Зависимости активной удельной электропроводности от частоты при T=20 ºС: 1 - АВТ-6 сырая, 2 - АТ-6 сырая, 3 - АВТ-6 обессоленная

2.2 Газы

Диэлектрическая проницаемость газов растет с ростом радиуса молекулы, поскольку из-за роста радиуса возрастает поляризуемость <http://chem-bsu.narod.ru/ChemRadWeb/ch5/ch5.htm> молекулы Зависимость диэлектрической проницаемости газов от давления p и температуры T определяется изменением концентрации молекул n:

p = nkT

Здесь k - постоянная Больцмана.

Проводимость газов имеет ионную природу и определяется уравнением того же типа, что и проводимость растворов электролита. Удельное сопротивление ρ смеси газообразных углеводородов, так же как и воздуха у поверхности Земли, составляет: 1014 Ом · м. Величина ε углеводородных газов с ростом давления увеличивается, изменяясь от 1 до 2 в связи с увеличением плотности газа. Удельное электрическое сопротивление газов с ростом температуры незначительно уменьшается, величина ε газов практически не зависит от температуры при: Т≤500 °С.

Заключение

Диэлектрические методы позволяют более детально расчленять разрезы скважин, сложенные породами среднего и высокого удельного электрического сопротивления, выявлять места прорыва пресных вод, нагнетаемых при разработке месторождения, изучать водоносные пласты, насыщенные пресными пластовыми водами, определять истинную диэлектрическую проницаемость пород с целью изучения их коллекторских свойств и нефтенасыщения.

В современном комплексе наук о Земле одной из важнейших проблем является изучение глубинного строения и состава земной коры, верхней мантии и протекающих в них процессов. В этой связи большое значение приобретает познание законов изменения физических свойств минерального вещества при высоких термодинамических параметрах, которые необходимы для развития теории и экспериментального моделирования.

Высокая чувствительность электропроводности минералов и горных пород к температуре, вещественному составу и физико-химическим процессам, широкое применение электрических методов при геофизических исследованиях открывают новые возможности для более корректного решения ряда важных вопросов физики Земли - уточнения вещественного состава и структуры земной коры и верхней мантии; распределения температур с глубиной; выяснения физической природа электрических предвестников землетрясения и т.д.

Список используемых источников

1. Петров В.М., Разупрочнение горных пород мощным электромагнитным полем СВЧ. Москва Информмост - Радиоэлектроника и телекоммуникации 2002г., № 2., стр. 81,82, 114-116.

.   Пархоменко Э. И., Электрические свойства минералов и горных пород при высоких давлениях и температурах. Москва 1984г., стр. 11, 12,13, 26,27,49.

. Зайцев Ю.В., Кустов Е.Ф., Кузищина Т.К., Физико-химические свойства элементов проводников. Москва.: Издательство МЭИ, 2002г., стр.24,26, 51-58.

. Добрынин В.М., Вендельштейн Б.Ю., Кожевников Д.А., Петрофизика (Физика горных пород): Учеб. Для вузов. 2-ое изд. перераб. И 121,125,160,169

Похожие работы на - Электропроводность и диэлетрическая проницаемость минералов и пластовых флюидов. Вызванная и естественная электрохимическая активность

 

Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу
Без плагиата!