Способ моделирования геоэлектрической среды Советский патент 1986 года по МПК G01V3/00 

Изобретение относится к моделированию геоэлектрических неоднороднос- тей и может быть использовано при построении моделей локальных; включений для имитации неоднородностей тео- электрической среды.

Целью изобретения является повышение производительности и точности моделирования.

Способ осуществляют в следующей последовательности.

Часть объема электролита вмещаю щей среды ограничивают не искажающей электрическое поле ионитовой перегородкой так, чтобы форма и расположение в среде ограниченного объема соответствовали моделируемому геоэлектрическому объекту. Заполняют объемы вмещающей среды и модели неоднородности электролитами.

Пропускают постоянньй ток такой величины и в течение такого времени, которые необходимы для получения заданного удельного сопротивления модели. Величину тока и время его пропускания можно, например, определить по графику зависимости удельного сопро-- тивления от их произведения для данного электролита и.объема модели.

Измеряют полученные удельные сопротивления вмещающей среды и модели, определяют их соотношение и при отличии его от заданного повторно пропускают постоянный ток. Эти операции повторяют до тех пор, пока не будет получено заданное соотношение. Далее проводят необходимые исследования, причем периодически измеряют удельные сопротивления вмещающей среды и модели, определяют их соотношение и при его изменении более допустимого дополнительно пропускают постоянный ток до приведения соотношения удельных сопротивлений к заданной величине Дпя получения нового соотношения удельных сопротивлений все операции повторяют.

После пропускания постоянного тока величины зарядов образовавшихся ионов в объемах вмещающей среды и моде- ли неоднородности практически равны. Но так как объем модели значительно меньше объема вмещаюп1ей среды (в 100- 1000 раз), что и существует в реальных условиях, концентрация образовав- шихся ионов в ней. значительно больше, чем во вмещающей среде. В результате удельное сопротивление модели измеo

0

5

0 5

няется, а удельное сопротивление вме- щакяцей среды остается исходным.

Концентрация ионов увеличивается пропорционально произведению силы тока на время его пропускания. Это позволяет получать различные удельные сопротивления модели неоднородности, не заменяя ее электролита.

На практике трудно сразу получить заданную величину соотношения удельных сопротивлений вмещающей среды и модели неоднородности, поэтому их величины необходимо периодически контролировать измерениями и коррек- 5 тировать, т.е. дополнительно пропускать постоянный ток, если их соотношение отличается от заданного значения.

Измерения удельных сопротивлений модели неоднородности и вмещающей среды также необходимо периодически про.водить и в процессе всего времени моделирования и при их изменении до-. полнительно пропускать постоянный ток. Это позволяет сохранять заданные соотношения удельных сопротивлений модели и вмещающей среды с высокой точностью, определяемой средствами измерения удельного сопротивления электролита.

Таким образом, пропуская постоянный ток из объема модели неоднородности во вмещающую среду или наоборот, можно с высокой точностью получать различные соотношения удельньк сопротивлений модели неоднородности и вмещакяцей среды и .сохранять их в процессе моделирования, а также увеличить производительность моделирования за счет использования одного электролита для вмещающей среды и изменения удельного сопротивления электролита модели неоднородности без замены его в объеме модели.

На чертеже приведена блок-схема установки, с помощью которой может быт реализован предложенный способ.

Установка содержит электролитическую ванну, в которую помещена вмещающая среда 1, источник 2 постоянного тока, .регулируемый стабилизатор 3 тока, электроды 4 и 5, объем модели 6 неоднородности, ограниченный ионитовой перегородкой 7, резистивиметр 8 и датчики 9 и 10 удельного сопротивления.

Электрод 5, датчик 9 удельного сопротивления помещены в объем модели неоднородности, а датчик 10 удельного

0

5

0

5

сопротивления и электрод А - во вмещающую среду 1.

В качестве вмещающей среды 1 используют водопроводную воду, залитую в электролитическую ванну, например, с габаритами 3x2x1 м. В качестве источника 2 постоянного тока применяют выпрямитель переменного тока в постоянный со сглаживающим фильтром на выходе. Регулируемый стабилизатор 3 тока может быть изготоволен по типовой- схеме. Электроды 4 и 5 изготовлены из графитового стержня. Объем модели 6 заполнен водой.

Не искажающая электрическое поле ионитовая перегородка 7 изготовлена в виде пленки из ионообменной смолы типа МА-40. Для прочности она армирована сеткой из тонкой капроновой нити.

В качестве датчиков 9 и 10 резис- тивиметра 8 применяют четырехэлект- родные зонды, аналогичные зондам, применяемым в электрическом каротаже буровых скважин для определения удел ного сопротивления, раствора, заполняющего скважину.

Источник 2 постоянного тока подключают к электроду 4 и через регули

руемый стабилизатор 3 - к электроду 5. Стабилизированный ток 20 мА пропускают 3 мин из объема модели 6 во вмещающую среду 1. При этом в области положительного электрода 5 в объеме модели 6 возникает избыток положительных ионов, а в области отрицательного электрода 4, расположенного в среде 1, - избыток отрицательных ионов. Постоянный ток вьжлючают и затем измеряют удельное сопротивление среды и модели резистивиметром 8 -с помощью датчиков 9 и 10.

После пропускания постоянного тока сопротивление модели изменялось, а сопротивление среды оставалось прежним. Определяют соотношение удельных сопротивлений модели и среды, сравнивают его с заданным. При сравнении определяют необходимое время пропускания тока для получения заданного соотношения удельных сопротивлений. Повторно включают источник 2 постоянного тока и пропускают ток в течение такого времени, которое необходимо для получения заданного со- отношения удельных сопротивлений. Выключают постоянный ток, измеряют полученные удельные сопротивления вмеjО

5 20

0

5 0

5 05

щающей среды и модели неоднородности, определяют их соатношение и, при отличии от заданного повторно пропускают постоянньй ток. Эти операции повторяют до тех пор, пока не получат заданное соотношение удельньЕх сопротивлений модели неоднородности и вмещающей среды.

Далее проводят необходимые исследования при полученном соотношении удельных сопротивлений.

В процессе исследований периодически через 30 мин измеряют удельное сопротивление модели и в случае изменения его величины, выходящего за пределы допустимого, включают источник 2 постоянного тока и дополнительно пропускают постоянный ток до получения необходимого удельного сопротивления модели.

Для получения нового соотношения удельных сопротивлений все операции повторяются.

Результаты измерений удельного сопротивления электролита в объеме модели неоднородности приведены в таблице . . .

Удельное сопротивление вмещающей среды не изменялось и было равно 24,0 Ом-м.

1

Из таблицы видно, что при изменении величины заряда (А-ч), прошедшего через объемы вмещаницей среды и модели неоднородности, от О до 0,01 А Ч, удельное сопротивление модели изменяется от 24,0 до 5,26 Ом М, что свидетельствует о возможности . изменения удельного сопротивления модели в достаточно широких пределах.

Предложенный способ моделирования геоэлектрической неоднородности во . . вмещающей среде по сравнению с прото- типом позволяет увеличить производительность моделирования за счет исключения многократных операций: приготовления электролитов различных концентраций для заполнения объемов модели неоднородности и вмещакяцей среды, переливания (замены) электролитов в объемах модели и вмещающей среды, а также промывки емкостей для электролитов вмещающей среды и модели.

Затраты времени на перечисленные операции составляют не менее 20 мин. Если в процессе моделирования необходимо получить пять величин соотношений удельных сопротивлений вмещающей

512

среды и модели неоднородности, то на их образование нужно 120 мин. При работе предложенным способом затраты времени на образование тех же соотношений составляют не более 35 мин, т.е. производительность моделирования геоэлектрической неоднородности увеличивается в 2-4 раза.

Кроме того, способ позволяет получать модели геоэлектрической неоднородности во вмещающей среде с заданными соотношениями их удельных сопротивлений с повьшенной точностью и сохранять зги соотношения в процессе моделирования за счет устранения изменения удельного сопротивления модели во времени из-за диффузии ионов через ионитовую перегородку.

Длительность процесса исследования модели при заданном соотношении удельных сопротивлений равна нескольУдельное сопротивление модели неоднородности в зависимости от произведения силы постоянного тока и времени его пропускания.

Формула изобретения

Способ моделирования геоэлектрической среды, включающий образование модели ие однородности ограничением части объема внутри вмещающей среды ионитовой перегородкой и получение

заданного соотношения удельных электрических сопротивлений модели неоднородности и вмещающей среды путем

заполнения их электролитами с заданными параметрами, о т л и ч а ю - щи и с я тем, что, с целью повыше

Редактор М.Келемеш

Составитель Л,Воскобойников

Техред А.Кравчук Корректор М,Демчик

Заказ А915/45 Тираж 728Подписное

ВНИШТИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/3

Производственно-полиграфическое предприятие, г,Ужгород, ул.Проектная, 4

часам. За такое время относительное изменение удельного сопротивления модели может достигать 15%, если концентрацию ионов в объеме модели не восстанавливать.

При работе по способу-прототипу допускают отклонение от заданного соотношения до +3-5%, Предложенный способ позволяет под1: ерживать заданное соотношение без механических операций с моделью неоднородности, в любое время обеспечивая устранение отклонения от заданного соотношения с точностью f-1% и лучше, что повышает точность моделирования в 3 раза,

Это обеспечивается измерениями удельного сопротивления электролитов модели и вмещающей среды в процессе моделирования и коррекцией его величины дополнительным пропусканием постоянного тока в любой момент времени исследований.

ния производительности труда и точности изготовления модели, пропускают постоянный ток нз объема модели неоднородности во вмещакяцую среду или наоборот, измеряют удельное сопротивление модели неоднородности после, выключения постоянного тока, определяют соотношение удельных сопротивлений модели и среды, сравнивают его с заданным и при их отличии повторно пропускают постоянный ток до получения заданного соотношения удельных сопротивлений.

Изобретение относится к моделированию геоэлектрических неоднород- ностей и может быть использовано при построении моделей локальных включе- НИИ для имитации неоднородностей геоэлектрической среды. Целью изобретения является повьпиение производительности и точности моделирования. ДлЛ этого из объема модели кеоднородиос- ти во вмещающую среду или наоборот пропускают постоянный ток. Измеряют удельное сопротивление модели неодио- родности после выключения постоянного тока. Определяют соотношение удельных сопротивлений модели и среды, сравнивают его с заданным. При их отличии повторно пропускают постоянный ток до получения заданного соот- ношеиия удельных сопротивлений. 1 ил. Л