Окислительно-восстановительные потенциалы. Окислительно-восстановительные потенциалы наблюдаются при окислительно-восстановительных реакциях, в результате которых окисляющаяся среда

Окислительно-восстановительные потенциалы наблюдаются при окислительно-восстановительных реакциях, в результате которых окисляющаяся среда, отдавая электроны, приобретает положительный заряд, а восстанавливающая, присоединяя электроны - отрицательный.

Разность этих потенциалов удовлетворяет уравнению:

где, К - константа равновесия реакции, протекающей в окислительно-восстановительной среде; с' и с"- концентрации веществ, находящихся в высшей и низшей степени

окисления.

Большие значения Е_ов наблюдаются в зонах сульфидной минерализации в результате окисления рудных минералов кислородом воздуха или растворенным в подземных водах (и буровом растворе). Примером может служить реакция окисления пирита: 2FeS₂ +1О₂ +2Н₂О = 2FeSO₄ + 2H₂SO₄.

Катионы Fe избирательно сорбируются на поверхности пирита, заряжая его положительно, а воды, насыщающие породу, за счет анионов

SO₄^-2 ~ приобретают отрицательный заряд.

Е_ов над рудными подсечениями в скважинах может достигать 300-400 мВ. Такая большая величина объясняется не только интенсивностью окислительно-восстановительных процессов, но и низким сопротивлением рудных тел электрическому току.

Аналогичные поля наблюдаются над углистыми сланцами, ископаемыми углями, графитом. Причиной их возникновения является окисление не только углей, но и вкраплений сульфидных минералов.

Окислительно-восстановительные поля распространяются на десятки метров от рудных тел или угольных пластов. В скважинах, пересекающих рудные залежи в зоне восстановления, полярность аномалий естественного поля может иметь обратный знак (рис. 10.8).

Интенсивные аномалии ПС наблюдаются также над обсадными трубами.

В общем случае аномалии ПС в скважинах могут быть обязаны действию не одной, а сразу нескольких причин. Например, на песчано-глинистых разрезах проявляются и диффузионно-адсорбционные, и фильтрационные процессы, а на бурых углях - и диффузионно-адсорбционные, и фильтрационные, и окислительно-восстановительные.

Контрольные вопросы

1. Перечислите физико-химические процессы, вызывающие образование естественных электрических полей в скважинах.

2. Напишите формулу Нэрнста и объясните значение всех параметров, входящих в нее.

3. Чем отличается подвижность ионов в растворе от скорости их движения?

4. Что такое "прямое" и что такое "обратное" поле ПС?

5. Какую интенсивность имеют аномалии ПС диффузионно-адсорбционного происхождения?

6. Какие условия необходимы для возникновения диффузионно-адсорбционных потенциалов?

7. От чего зависит знак фильтрационных потенциалов?

8. Какую величину имеют фильтрационные потенциалы?

9. Почему фильтрационные потенциалы на поверхности намного интенсивнее, чем в скважинах?

10. Объясните возникновение окислительно-восстановительных потенциалов.

11.Какую величину имеют аномалии ПС окислительно-восстановительного происхождения?

12.Объясните, какой знак имеют аномалии ПС над обсадными трубами.

Л е к ц и я 1 1

Схема записи диаграмм ПС

Схема регистрации ПС приведена на рис. 11.1. Она крайне проста и содержит только 2 приемных электрода и измерительный канал регистратора. Дополнительно в схему вводят градуированный компенсатор поляри­зации ГКП, с помощью которого устанавливают масштаб записи и выводят блик гальванометра фоторегистратора на середину диаграммной ленты перед началом записи. Масштаб п диаграммы ПС равен постоянной измерительного канала по напряжению т, мВ/см.

Интересно отметить, что, несмотря на крайнюю простоту схемы, метод ПС появился на 2 года позднее метода КС, в 1929 году. До этого потенциалы ПС рассматривались только как помеха при записи КС и от них стремились избавиться, применяя компенсаторы поляризации при поточечной записи КС и пульсаторы при непрерывной. И только позднее было замечено, что если эту помеху регистрировать, то можно получить дополнительную информацию. С тех пор метод ПС стал применяться вместе с методом КС, причем была разработана аппаратура, позволяющая одновременно записывать обе диаграммы. Комплекс КС+ПС получил название стандартного электрического каротажа.