Физические основы метода диэлектрической проницаемости

Диэлектрический каротаж – электромагнитный каротаж, основанный на измерении кажущейся диэлектрической проницаемости г.п.ε_к, которая численно равна диэлектрической проницаемости однородной непроводящей среды, показания в которой равны показаниям в данной неоднородной среде с конечным сопротивлением.

Различают: ДИМ (диэлектрический индуктивный метод)

ВДМ (волновой диэлектрический метод) (ДК, ВДК)

 

ε – физическое св-во г.п., определяет характер э/м поля.

диэлектрики - вещества, которые электризуются в эл.поле и не проводят эл.ток.

поляризация: 1. смещения; 2. ориентационная; 3. структурная.

1.под действием эл.поля происходит смещение зарядов. Характерен для минералов, из которых состоят г.п. вызывается электронной, ионной и атомной поляризацией

2.связана с наличием в диэлектрике полярных молекул и сопровождается ориентацией диполей в направлении эл.поля. Для воды, нефти и др полярных жидкостей.

3.характерна для неоднородных многофазных сред. Связана с движением ионов на межфазовых границах разделов.

1 и 2 протекают быстро, 3 требует больше времени.

ε = 1 + 4 П*а (П – Пи; а – поляризуемость среды)

ε показывает во сколько раз напряженность э/м поля Е в диэлектрике меньше напряжения поля в вакууме D

ε _а = D/Е [Ф/м]; ε _относ = ε _а/ ε ₀ ε _относ >1

ε = 4 – 10 – для породообразующих минералов.

ε = 2 – 6 – для нефти, зависит от газового фактора

ε = 1 – 2 – для газа

ε воды мало зависит от минерализации.

При увеличении t ε воды уменьшается, тк тепловое движение дезориентирует молекулы в пространстве.

ε_п зависит от кол-ва воды в поровом пространстве. ε_п определяется составом и объемом входящих в г.п. компонентов ε гидрофильных пород выще ε гидрофобных.

ε _вп = ε _в *Кп+ ε _ск *(1 – Кп) – неглинистая водонас порода

ε _{п гл}= ε _в *Кп+ ε _гл *Кгл + ε _ск *(1 – Кп - Кгл) – глинистая водонас

ε _нп(гп) = ε _фл *Кп+ ε _ск *(1 – Кп) – н/г насыщенная порода

ε _фл = ε _в *Кв+ ε _н(г) * Кн(г)

Принцип измерения ДИМ

Г – генератор, У – усилитель, И, Г – измерительная и генераторная катушки.

ε* w – плотность токов смещения

δ – плотность токов проводимости.

Вихревые токи – сумма токов проводимости и токов смещения.

f – 15 – 20 МГц.

Недостатки: сильное влияние на показания оказывают скважина, электропроводность и диэлектрическая проницаемость.

 

ВДМ

3 катушки. f 40 – 60 МГц. Высокие частоты. Уменьшение влияния скв. Способ основан на волновых представлениях о распространении э/м волны. Волна, возбуждаемая генераторной катушкой, распространяясь от источника, частично отражается от стенки скв, а частично распространяется в породы. э/м волна, отраженная от стенки скв быстро затухает. Это связано с небольшим d скв и низким уд сопротивлением промывочной жидкости. СЕ – база зонда = Δ Z. Трехкатушечный зонд исключает влияние скв.

Т.о в ВДМ изучаемый параметр Δφ – разность фаз. Регистрируемый параметр cos Δφ sinΔφ/2.

Еще в ВДМ изучаются амплитуды э/м волны (верт сост) h_z1 и h_z2.

 

Δφ = w*(√ (ε) /с) * Δ Z

С –скорость э/м волны

Выбор длины зонда основывается на характеристике затухания э/м волны в пласте и в скв. Радиус исследования 0,6 – 0,8м. чем выше ρ пород тем лучше условия для измерения ε, тем больше Rи. В скв заполненных растворами низк ρ информативность ВДК снижается. Лучшие объекты – разрезы, сложенные г.п. высоких ρ.