Резистивиметр Советский патент 1984 года по МПК G01V3/12 

Изобретение относится к технике измерения удельного электрического сопротивления жидкостей в геофизике и может быть использовано в гидрогеологии, нефтедобывающей промышленности и мелиорации. Известен резистивиметр, содержащий корпус в виде полого цилиндра, выполнен- кого из изоляционного материала, внутри которого расположены три кольцевых электрода, причем торцы корпуса открыты для циркуляции измеряемой жидкости 1. Наиболее близким является резистивиметр, содержащий цилиндрический корпус из изоляционного материала, на котором размещена электродная система из трех кольцевых электродов, причем центры электродов совпадают с осью резистивиметра, и экран, выполненный в виде цилиндра из изоляционного материала, торцы которого открыты для прохождения измеряемой жидкости 2. Однако известные резистивиметры нельзя использовать для измерения удельного электрического сопротивления жидкости непосредственно в пористых средах, например в водоносном горизонте массива горных пород, так как в этом случае определяется сопротивление среды в целом (твердои и жидкой фаз), а не удельное сопротив ление насыщающей жидкости. Целью изобретения является обеспечение возможности выполнения измерений непосредственно в пористых средах, насыщенных жидкостью, например, в водоносном горизонте массива горных пород. Эта цель достигается тем, что резистивиметр, содержащий корпус из изоляционного материала и систему электродов, размещенных на корпусе, снабжен проницаемым кожухом, охватывающим электроды, а пространство между кожухом и электродами заполнено наполнителем, представляющим пористый диэлектрический материал преимущественно в виде гранул. До настоящего времени для определения удельного электрического сопротивления (УЭС) подземных вод проводилось бурение скважины, которая затем оборудовалась колонной обсадных труб и фильтром на исследуемыи интервал водоносного горизонта. За УЭС фильтрующейся в водоносном горизонте воды принималось УЭС воды, заполняющей скважину, измеренное с помощью известных скважинных резистивиметров. Но, как свидетельствует опыт гидрохимического опробования, химический и газовый состав воды в скважине и в водоносном горизонте по ряду причин существенно различаются. Избавиться от данного нежелательного явления возможно при производстве измерений (в том числе резистивиметрических), в естественных условиях, т. е. непосредственно в водоносном горизонте. Однако ойределить УЭС подземных вод по одним показаниям заглубленного непосредственно в водоносный горизонт скважинного резистивиметра не представляется возможным, так как в этом случае скважинный резистивиметр будет давать в целом УЭС водонасыщенной породы (твердой и жидкой ее фаз), окружающей его электроды. Зная же электрические свойства водовмещающих пород (которые определяются УЭС скелета породы, коэффициентом пористости, формой пор), можно по значениям УЭС водонасыщенной породы определить УЭС насыщающей ее воды. Именно этот принцип используется в предлагаемом изобретении. В резистивиметре пористый наполнитель, электрические свойства которого неизменны и заранее, известны (учитываются при тарировке резистивиметра), играет роль окружающих электроды водовмещающих пород, насыщаемых исследуемыми водами при заглублении резистивиметра в пористую среду (водоносный горизонт), т. е. наполнитель резистивиметра становится как бы продолжением водоносного горизонта. Такое рещение позволяет, в одной стороны, приблизить условия нахождений жидкости в естественных условиях и в рабочем объеме резистивиметра (и в первом, и во втором случаях она находится в пористой среде), и тем самым избавиться от нежелательных явлений, возникающих при сооружении водоприемных устройств, а с другой стороны дает возможность непосред ственно определять УЭС жидкости, находящейся в пористой среде.. Использование диэлектрика в качестве материала пористого наполнителя целесообразно с целью повыщения чувствительности резистивиметра. Чем выще УЭС скелета пористой среды, тем резче проявляется зависимость УЭС водонасыщенной среды от УЭС насыщающей ее жидкости. Таким образом, резистивиметр, снабженный проницаемым кожухом, охватывающим электроды, а пространство между кожухом и электродами которого заполнено пористым диэлектрическим материалом, позволяет проводить достоверные измерения УЭС жидкостей непосредственнр в пористых средах. На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, общий вид с частичным разрезом; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема измерений с помощью предлагаемого устройства. Резистивиметр содержит корпус 1, систему 2 электродов, проницаемый кожух 3, пористый наполнитель 4. Корпус 1 резистивиметра выполнен из изоляционного материалав виде круглого цилиндра, снабженного в верхней части головкой 5 с электровводами 6 под стандартный кабельный наконечник 7. Электродная система 2 состоит из трех кольцевых электродов 8, уложенных в пазах 9 корпуса 1 перпендикулярно к геометрической оси 10 резистивиметра, причем центры электродов 8 совпадают с этой осью. Электроды 8 соединены с электровводами б проводами 11, уложенными в продольные пазы 12 корпуса 1. Проницаемый кожух 3 в виде полого цилиндра с закругленными торцами и перфорацией 13 его стенок выполнен из материала, устойчивого как по электрическим свойствам, так и к агрессивным воздействиям окружающей среды, и расположен коаксиально относительно корпуса 1. Наполнитель 4 представляет пористый диэлектрический материал, например в виде гранул или связанной структуры. Устройство работает следующим образом До установки резистивиметра в пористую водосодержащую среду проводят его тарировку по общепринятой методике (тарировки определяют коэффициент К системы электроды/наполнитель, представляющей комплексный измерительный элемент резистивиметра). Затем с помощьк) кабеля 14, подсоединенного к головке 5 кабельным наконечником 7, резистивиметр опускают в пробуренную в водоносном горизонте 15 скважину 16 на требуемую глубину: Устье скважины 16 закрепляют обсадной трубой 17, часть ствола скважины 16 в интервале водоносного горизонта 15 заполняют гравийной обсыпкой 18, а остальную часть - глинистым материалом 19. Таким образом обеспечивается беспрепятственное поступление в наполнитель 4 резистивиметра фильтрующейся в водоносном горизонте 15 воды 20, Для выполнения измерений на поверхности земли 21 устанавливается четвертый заземляющий электрод 22. Кабель 14 и провод 23 от заземленного электрода 22 подсоединяются к соответствующим гнездам 24 наземной регистрирующей аппаратуры 25. По индикаторным приборам 26 и 27 аппаратуры 25 снимаются показания соответственно разности потенциалов д U на приемных электродах и силы тока I, стекающего с питающего электрода. Удельное электрическое сопротивление вычисляют по формуле Я К , где К - коэффициент прибора, определяемый при тарировке. , После окончания измерений кабель 14 и провод 22 заземленного электрода 23 отсоединяют от аппаратуры 25. Кабель 14 подвешивают в обсадной трубе 17 на крючок 28, обсадную трубу 17 закрывают оголов ком (не показан) с целью сохранения схемы измерений для очередных (режимных) наблюдений. Пример. Создан и опробован макет предлагаемого резистивиметра диаметром 0,085 м, длиной 0,2 м. В качестве вторичного прибора использован электроразведочный измеритель кажущегося сопротивления типа ИКС-1. Параметры основных частей резистивиметра: корпус - диаметр м, длина 0,13 м, материал - оргстекло; электроды- диаметр колец 0,015 м, толщина 0,002 м. расстояние между крайними 0,023 м, средними 0,017 м, материал - свинец; наполнитель - материал - кварцевый гравий, крупность гранул 0,005-0,01 м; проницаемый кожух - диаметр 0,085 м, длина 0,13 м, диаметр перфорационных отверстий 0,004 м, скважность 30% материал - стеклопластик. Использование предлагаемого резистивиметра позволяет, например, в водных растворах соли NaCl концентрацией от 0,5 до 30 кг/м получить стабильный кбэффициент К (в диапазоне изменения удельного электрического сопротивления воды от 0,22 до 11,2 Ом величина К изменялась в пределах 3,4-5,0% относительно среднего его значения 0,0611, достоверность измерений (расхождения в определениях удельного электрического сопротивления воды составляют порядка 2% по сравнению с лабораторным серийным резистивиметром типа ПР-U, хорощую воспроизводимость параметров (по данным повторных замеров одних и тех же растворов резистивиметром с новой укладкой наполнителя расхождения значений К составляют 2,2-3,), а также по« шенную точность измерений (коэффициент К почти на порядок меньще коэффициента серийного скважинного резистивиметра типа РТ-65 и меньще коэффициента резистивиметра, содержащего ту же электродную систему без наполнителя, во столько раз, во сколько сопротивление водонасыщенного наполнителя больще сопротивления содержащейся в нем воды.

РЕЗИСТИВИМЕТР, содержащий корпус из изоляционного материала и электроды, размещенные на корпусе, отличающийся тем, что, с целью осуществления измерений в пористых средах, насыщенных жидкостью, например в водоносном горизонте массива горных пород, он снабжен проницаемым кожухом, охватывающим электроды, а пространство между кожухом и электродами заполнено наполнителем, представляющим пористый диэлектрический материал , преимущественно в виде гранул. (Л 00 ел ) 00