Формулы удельное сопротивление: Удельное сопротивление — это что такое?

Удельное сопротивление — это что такое?

Рубрики

• 
  Автомобили
  
• 
  Бизнес
  
• 
  Дом и семья
  
• 
  Домашний уют
  
• 
  Духовное развитие
  
• 
  Еда и напитки
  
• 
  Закон
  
• 
  Здоровье
  
• 
  Интернет
  
• 
  Искусство и развлечения
  
• 
  Карьера
  
• 
  Компьютеры
  
• 
  Красота
  
• 
  Маркетинг
  
• 
  Мода
  
• 
  Новости и общество
  
• 
  Образование
  
• 
  Отношения
  
• 
  Публикации и написание статей
  
• 
  Путешествия
  
• 
  Реклама
  
• 
  Самосовершенствование
  
• 
  Спорт и Фитнес
  
• 
  Технологии
  
• 
  Финансы
  
• 
  Хобби
  

• 
  О проекте
• 
  Реклама на сайте
• 
  Условия
• 
  Конфиденциальность
• 
  Вопросы и ответы




FB

Войти


Во Франции украли одну сторону школьного автобуса: это был всего лишь розыгрыш 15 интересных мероприятий: рисование, спа и танц

формула удельного сопротивления и закон Ома

Закон Ома является основным законом электрических цепей. При этом он позволяет объяснять многие явления природы. Например, можно понять, почему электричество не «бьет» птиц, которые сидят на проводах. Для физики закон Ома является крайне значимым. Без его знания невозможно было бы создавать стабильно работающие электрические цепи или вовсе не было бы электроники.

Зависимость I = I(U) и ее значение

История открытия сопротивления материалов напрямую связана с вольт-амперной характеристикой. Что это такое? Возьмем цепь с постоянным электрическим током и рассмотрим любой ее элемент: лампу, газовую трубку, металлический проводник, колбу электролита и т. д.

Меняя напряжение U (часто обозначается как V), подаваемое на рассматриваемый элемент, будем отслеживать изменение силы тока (I), проходящего через него. Как итог, мы получим зависимость вида I = I (U), которая носит название «вольт-амперная характеристика элемента» и является прямым показателем его электрических свойств.

Вольт-амперная характеристика может выглядеть по-разному для различных элементов. Самый простой ее вид получается при рассмотрении металлического проводника, что и сделал Георг Ом(1789 — 1854).

Вольт-амперная характеристика — это линейная зависимость. Поэтому ее графиком служит прямая линия.

Закон в простой форме

Исследования Ома по изучению вольт-амперных характеристик проводников показали, что сила тока внутри металлического проводника пропорциональна разности потенциалов на его концах (I ~ U) и обратно пропорциональна некоему коэффициенту, то есть I ~ 1/R. Этот коэффициент стал называться «сопротивление проводника», а единица измерения электрического сопротивления — Ом или В/А.

Стоит отметить еще вот что. Закон Ома часто используется для расчета сопротивления в цепях.

Формулировка закона

Закон Ома говорит, что сила тока (I) отдельно взятого участка цепи пропорциональна напряжению на этом участке и обратно пропорциональна его сопротивлению.

Следует заметить, что в таком виде закон остается верным только для однородного участка цепи. Однородной называется та часть электрической цепи, которая не содержит источника тока. Как пользоваться законом Ома в неоднородной цепи, будет рассмотрено ниже.

Позже опытным путем было установлено, что закон остается справедливым и для растворов электролитов в электрической цепи.

Физический смысл сопротивления

Сопротивление — это свойство материалов, веществ или сред препятствовать прохождению электрического тока. Количественно сопротивление в 1 Ом означает, что в проводнике при напряжении 1 В на его концах способен проходить электрический ток силой 1 А.

Удельное электрическое сопротивление

Экспериментальным методом было установлено, что сопротивление электрического тока проводника зависит от его размеров: длина, ширина, высота. А также от его формы (сфера, цилиндр) и материала, из которого он сделан. Таким образом, формула удельного сопротивления, например, однородного цилиндрического проводника будет: R = р*l/S.

Если в этой формуле положить s = 1 м² и l = 1 м, то R численно будет равен р. Отсюда вычисляется единица измерения для коэффициента удельного сопротивления проводника в СИ — это Ом*м.

В формуле удельного сопротивления р — это коэффициент сопротивления, определяемый химическими свойствами материала, из которого изготовлен проводник.

Для рассмотрения дифференциальной формы закона Ома, необходимо рассмотреть еще несколько понятий.

Плотность тока

Как известно, электрический ток — это строго упорядоченное движение любых заряженных частиц. Например, в металлах носителями тока выступают электроны, а в проводящих газах — ионы.

Возьмем тривиальный случай, когда все носители тока однородны — металлический проводник. Мысленно выделим в этом проводнике бесконечно малый объем и обозначим через u среднюю (дрейфовую, упорядоченную) скорость электронов во взятом объеме. Далее пусть n обозначает концентрацию носителей тока в единице объема.

Теперь проведем бесконечно малую площадь dS перпендикулярно вектору u и построим вдоль скорости бесконечно малый цилиндр с высотой u*dt, где dt — обозначает время, за которое все носители скорости тока, содержавшиеся в рассматриваемом объеме, пройдут сквозь площадку dS.

При этом электронами сквозь площадку будет перенесен заряд, равный q = n*e*u*dS*dt, где e — заряд электрона. Таким образом, плотность электрического тока — это вектор j = n*e*u, обозначающий количество заряда, переносимого в единицу времени через единицу площади.

Один из плюсов дифференциального определения закона Ома заключается в том, что часто можно обойтись без расчета сопротивления.

Электрический заряд. Напряженность электрического поля

Напряженность поля наряду с электрическим зарядом является фундаментальным параметром в теории электричества. При этом количественное представление о них можно получить из простых опытов, доступных школьникам.

Для простоты рассуждений будем рассматривать электростатическое поле. Это электрическое поле, которое не изменяется со временем. Такое поле может быть создано неподвижными электрическими зарядами.

Также для наших целей необходим пробный заряд. В его качестве будем использовать заряженное тело — настолько малое, что оно не способно вызывать какие-либо возмущения (перераспределение зарядов) в окружающих объектах.

Рассмотрим поочередно два взятых пробных заряда, последовательно помещенных в одну точку пространства, находящуюся под воздействием электростатического поля. Получается, что заряды будут подвергаться неизменному во времени воздействию с его стороны. Пусть F₁ и F₂ — это силы, воздействующие на заряды.

В результате обобщения опытных данных было установлено, что силы F₁ и F₂ направлены либо в одну, либо в противоположные стороны, а их отношение F₁/F₂ является независимым от точки пространства, куда были поочередно помещены пробные заряды. Следовательно, отношение F₁/F₂ является характеристикой исключительно самих зарядов, и никак не зависит от поля.

Открытие данного факта позволило охарактеризовать электризацию тел и в дальнейшем было названо электрическим зарядом. Таким образом, по определению получается q₁/q₂ = F₁/F₂, где q₁ и q₂ — величина зарядов, помещаемых в одну точку поля, а F₁ и F₂ — силы, действующие на заряды со стороны поля.

Из подобных соображений были экспериментально установлены величины зарядов различных частиц. Условно положив в соотношение один из пробных зарядов равным единице, можно вычислить величину другого заряда, измерив соотношение F₁/F₂.

Через известный заряд можно охарактеризовать любое электрическое поле. Таким образом, сила, действующая на единичный пробный заряд, находящийся в состоянии покоя, называется напряженностью электрического поля и обозначается E. Из определения заряда получаем, что вектор напряженности имеет следующий вид: E = F/q.

Связь векторов j и E. Другая форма закона Ома

В однородном проводнике упорядоченное движение заряженных частиц будет происходить по направлению вектора E. А это значит, что векторы j и E будут сонаправлены. Как и при определении плотности тока, выделим в проводнике бесконечно малый цилиндрический объем. Тогда через поперечное сечение этого цилиндра будет проходить ток, равный j*dS, а напряжение, приложенное к цилиндру, будет равно E*dl. Также известна формула удельного сопротивления цилиндра.

Тогда, записав формулу силы тока двумя способами, получим: j = E/р, где величина 1/р носит название удельной электрической проводимости и является обратной к удельному электрическому сопротивлению. Ее принято обозначать σ (сигма) или λ (лямбда). Единицей измерения проводимости является См/м, где См — это Сименс. Единица, обратная Ом.

Таким образом, можно ответить на вопрос, поставленный выше, о законе Ома для неоднородной цепи. В таком случае на носителей тока будет действовать сила со стороны электростатического поля, которая характеризуется напряженностью E₁, и другие силы, воздействующие на них со стороны другого источника тока, которые можно обозначить E₂. Тогда Закон Ома применительно к неоднородному участку цепи будет иметь вид: j = λ(E₁ + E₂).

Подробнее о проводимости и сопротивлении

Способность проводника проводить электрический ток характеризуется его удельным сопротивлением, которое можно найти через формулу удельного сопротивления, или удельной проводимостью, рассчитывающейся как обратное проводимости. Величина данных параметров определяется как химическими свойствами материала проводника, так и внешними условиями. В частности температурой окружающей среды.

Для большинства металлов удельное сопротивление при нормальной температуре пропорционально ей, то есть р ~ T. Однако при низких температурах наблюдаются отклонения. У большого ряда металлов и сплавов при температурах, близких к 0°К, расчет сопротивления показывал нулевые значения. Это явление получило название сверхпроводимости. Таким свойством обладают, например, ртуть, олово, свинец, алюминий и др. Для каждого металла существует свое критическое значение температуры T_k, при которой наблюдается явление сверхпроводимости.

Также отметим, что определение удельного сопротивления цилиндра можно обобщить для проводов, состоящих из одного материала. В таком случае площадь поперечного сечения из формулы удельного сопротивления будет равна сечению провода, а l — его длине.

Что такое удельное сопротивление проводника

Каждое тело по отношению к электрическому току характеризуется своим сопротивлением. Если вспомнить электронную теорию, то согласно ей, все вещества состоят из атомов и молекул. Эти атомы и молекулы в разных веществах имеют разную структуру. И именно они встречаются на пути движения свободных электронов в проводнике, когда по электрической цепи идет ток. То есть, когда свободный электрон сталкивается с ионом кристаллической решетки материала проводника, он неизбежно теряет часть своей кинетической энергии и испытывает как бы сопротивление своему движению.

Чем больше сопротивление проводника, тем он хуже пропускает электрический ток. Обозначается электрическое сопротивление латинской буквой R, а за единицу измерения принят 1 Ом.

Обратной характеристикой сопротивления вещества является его проводимость. Чем выше электрическая проводимость материала, тем лучше он проводит ток. Изоляторы отличаются от проводников по проводимости в огромное число раз, измеряемое единицей с двадцатью двумя нулями!

Итак, электрическое сопротивление зависит от материала, из которого изготовлен проводник. Но есть еще два важных параметра – это длина проводника и площадь его поперечного сечения. Очевидно, что чем длиннее проводник, тем дольше ионы его вещества будут мешать движению свободных электронов.

А вот чтобы лучше понять, почему сопротивление зависит от площади поперечного сечения, нужно провести аналогию с водой. Представьте два одинаковых сосуда, соединенных в одном случае тонкой трубкой, а в другом – толстой. По тонкой или по толстой трубке вода быстрее перельется из одного сосуда в другой? Ясно, что по толстой.
Удельное сопротивление – это сопротивление проводника, длиной 1 метр и площадью поперечного сечения 1 мм2.

Наименьшим удельным сопротивлением обладают серебро и медь.

Таким образом, чтобы вычислить электрическое сопротивление проводника, надо воспользоваться формулой:
R = pl/S,
где p – удельное сопротивление, l – длина проводника, S – площадь поперечного сечения проводника.

При повышении температуры металлического проводника, его сопротивление увеличивается. Объяснить это явление можно тем, что при передаче тепловой энергии телу повышается интенсивность движения атомов его вещества, и это в большей степени препятствует свободному току электронов.

С понижением же температуры в металлах создаются лучшие условия для проведения электрического тока. Существует даже такое понятие, как сверхпроводимость, то есть такое состояние металлического проводника, когда его сопротивление равно нулю. При этом атомы металла практически застывают на месте, абсолютно не препятствуя движению свободных электронов. Происходит это при температуре -273оС.

Удельное сопротивление

Введение Важно понимать, как удельное электрическое сопротивление (или проводимость) соотносится с реальными геологическими свойствами земли. Ниже приведены вопросы, на которые он может помочь ответить: Если интерпретация геофизических исследований предполагает наличие 10-метрового слоя покрывающих пород с удельным сопротивлением 11000 Ом · м, лежащего на «фундаменте» с удельным сопротивлением 140 Ом · м, какие геологические материалы будут соответствовать этим двум слоям с разным удельным сопротивлением? Что делать, если профиль удельного сопротивления, собранный над рудным телом в Австралии, показал кажущихся удельных сопротивлений в диапазоне от 40 до 600 Ом-м, в то время как анализ керна скважин показал, что истинное объемное сопротивление находится в диапазоне от 80 до> 1000 Ом-м. Согласованы ли эти результаты и указывают ли они на присутствие экономичного рудного тела? Если объемное удельное сопротивление глубоко заглубленного песчаника составляет 1000 Ом · м, можно ли получить подробную информацию о матрице (единицах породы, в которых находятся флюиды) и / или удельном сопротивлении флюидов? Это представляет особый интерес для гидрогеологии, разведки нефти и газа и исследований окружающей среды (загрязняющих веществ). В этой главе электрические свойства геологических материалов обсуждаются отдельно для металлических минералов, горных пород, почв и электролитов (грунтовых жидкостей). Что такое сопротивление ? Электропроводность (или удельное сопротивление) — это объемное свойство материала, описывающее, насколько хорошо этот материал пропускает через себя электрические токи. Сопротивление — это измеренное напряжение, деленное на ток. Это закон Ома. Сопротивление изменится при изменении геометрии измерения или объема материала. Следовательно, это НЕ физическое свойство. Удельное сопротивление — это сопротивление на единицу объема.Рассмотрим ток, протекающий через единичный куб материала, показанный справа: удельное сопротивление определяется как напряжение, измеренное на длине единичного куба (вольт на метр или В / м), деленное на ток, протекающий через площадь поперечного сечения единичного куба (амперы на квадратный метр, или А / м 2 ). Это дает единицы Ом-м 2 / м или Ом-м. Греческий символ ро, часто используется для обозначения удельного сопротивления. Электропроводность , часто обозначаемая с помощью сигмы, является обратной величиной удельного сопротивления: = 1 /.Электропроводность указывается в единицах Сименс на метр или См / м. Единицы миллисименс на метр (мСм / м) часто используются для малых значений проводимости; 1000 мСм / м = 1См / м. Итак, 1 мСм / м = 1000 Ом-м, поскольку удельное сопротивление и проводимость обратно пропорциональны. Электропроводность материалов Земли варьируется на многие порядки. Это зависит от многих факторов, в том числе от типа породы, пористости, связности пор, природы флюида и содержания металлов в твердой матрице.Очень приблизительное указание диапазона проводимости горных пород и минералов показано на следующем рисунке. Рисунок 2. Напоминание об этом разделе описывает факторы, влияющие на электропроводность минералов, горных пород, флюидов в земле, почв Электропроводность металлических минералов Металлические рудные минералы относительно редко встречаются по сравнению с другими материалами земной коры. Однако они часто становятся объектом разведки полезных ископаемых.Даже в небольших количествах они могут значительно повлиять на объемное удельное сопротивление геологических материалов. Большинство металлических рудных минералов представляют собой электронные полупроводники. Их удельное сопротивление ниже, чем у металлов, и сильно варьируется, поскольку включение примесных ионов в конкретный металлический минерал оказывает большое влияние на удельное сопротивление. Например, чистый пирит имеет удельное сопротивление около 3х10 -5 Ом · м, но добавление небольших количеств меди может увеличить удельное сопротивление на шесть порядков до 10 Ом · м.Свойства электропроводности некоторых важных минералов можно резюмировать следующим образом: Пирротин (FeS) — неизменно высокопроводящий минерал. Графит (C) — настоящий проводник, как металл (то есть не полупроводник, как рудные минералы), и он очень проводящий даже в очень низких концентрациях. Он также является платным (другое физическое свойство — см. Отдельную главу о заряжаемости), и его, как известно, трудно отличить от металлических рудных минералов. Пирит (FeS 2 ) является наиболее распространенным сульфидом металлов и имеет самую изменчивую проводимость. Его проводимость обычно выше, чем у пористых пород. Галенит (PbS) и магнетит (Fe 3 O 4 ) являются проводящими минералами, но гораздо менее проводящими, как руда, из-за их рыхлой кристаллической структуры. Другие проводящие минералы включают борнит (CuFeS 4 ), халькоцит (Cu 2 S), ковеллит (CuS), ильменит (FeTiO 3 ), молибденит (MoS 2). ), и минералы марганца , голандит и пиролюзит . Гематит и цинковая обманка обычно почти изоляторы. Хотя металлические минералы (особенно сульфиды) могут быть проводящими, есть по крайней мере две причины, по которым залежи этих минералов с содержанием руды могут быть не такими проводящими, как ожидалось. Сульфидные месторождения могут быть рассеченными, или массивными. В первом типе минерал присутствует в виде мелких частиц, рассредоточенных по матрице, а во втором — минерал в более однородной форме. Дессеминированные сульфиды могут быть резистивными или проводящими, тогда как массивные сульфиды могут быть проводящими. Химическое и / или термическое изменение может преобразовать металлические минералы в оксиды или другие формы, которые не обладают такой проводимостью, как исходные минералы. Электрические свойства горных пород Из всех геофизических свойств горных пород удельное электрическое сопротивление является наиболее изменчивым.Могут встречаться значения, варьирующиеся до 10 порядков, и даже отдельные типы горных пород могут отличаться на несколько порядков. Следующий рисунок представляет собой типичную диаграмму (адаптированную из Palacky , 1987), которая в очень общем виде показывает, как удельные сопротивления важных групп горных пород сравниваются друг с другом. Этот тип рисунков приводится в большинстве текстов по прикладной геофизике. Рисунок 3. Почвы и горные породы состоят в основном из силикатных минералов, которые, по сути, являются изоляторами, что означает их низкую электропроводность.Наиболее частые исключения включают магнетит, зеркальный гематит, углерод, графит, пирит и пирротин. В общем, проводимость в значительной степени является электролитической, а проводимость в основном зависит от: Пористость, гидравлическая проницаемость, которая описывает, как поры связаны между собой, влажность, концентрация растворенных электролитов, температура и фаза порового флюида, количество и состав коллоидов (глинистость). Рисунок 4. Поровое пространство и геометрия пор являются наиболее важными факторами. Пористость существует в основном в трещинах, кавернах (растворенных карманах в известняках и доломитах) и межкристаллитных пустотах в осадочных породах. Рисунок выше и таблицы ниже (из Geonics TN5 , 1980) дают некоторое представление о сложности и диапазоне возможных пористостей. Столбец «Отношение» представляет собой объемное удельное сопротивление, деленное на удельное сопротивление электролита (см. Закон Арчи ниже). Волнистая пористость (состоящая из более крупных дискретных пустот) может иметь очень низкую проницаемость, что приводит к низкому удельному сопротивлению при измерении гальваническими методами (постоянный ток).Однако индуктивно измеренное удельное сопротивление (с использованием методов электромагнитной индукции) может быть выше, поскольку токи, индуцированные колебательными электромагнитными полями, не должны протекать на большие расстояния. См. Разделы «Основы => Методы съемки» и «Основы => Геофизические исследования» для получения подробной информации об этих методах съемки. Удельное сопротивление может быть анизотропным в слоистых породах, особенно для сланцев, где коэффициент анизотропии (отношение поперечного сопротивления к продольному сопротивлению) может достигать 4.См. Более подробную информацию в разделе «Анизотропия» ниже. Большая часть наших знаний об удельном сопротивлении пористых пород пришла из индустрии каротажа нефтяных и газовых скважин. Влияние других флюидов, кроме воды, закона Арчи, фактора образования и т. Д. Подробно описано в следующих нескольких разделах. Электролиты в земле Электропроводность жидкостей зависит от количества и подвижности (скорости) носителей заряда.Подвижность зависит от вязкости жидкости (следовательно, от температуры) и диаметра носителей заряда. Температурная зависимость значительна. Для растворов хлорида натрия изменение проводимости составляет примерно 2,2% на градус C. Таким образом, изменение на 40 o C удваивает проводимость. На иллюстрации, показывающей проводимость вод Великих озер (ниже), сравните проводимость в магматических (западных) и осадочных (восточных) регионах и обратите внимание на зависимость проводимости от температуры этих озерных вод. Типичные значения удельной электропроводности электролитов и примеры из Великих озер. Природный источник мСм / м Метеорные воды (от осадков) от 1 до 30 Поверхностные воды (озера и реки) 0.3 для очень чистой воды 10000 для соленых озер от 2 до 30 в магматических регионах от 10 до 100 в осадочных регионах Почвенные воды До 10 000 в среднем около 10 Грунтовые воды от 6 до 30 в изверженных регионах 1000 в осадочных регионах Шахтные воды (медь, цинк и т. Д., Т.е. сульфаты) не менее 3000 Обратите внимание, что озеро Верхнее является самым западным озером и, следовательно, находится в вулканической области, а озеро Онтарио — самой восточной или осадочной областью.Это может способствовать повышению проводимости воды восточных озер. Рисунок 5. Зависимость проводимости жидкости от солености (концентрации ионов) для различных электролитов показана справа. Водопроводная вода обычно имеет минимум 0,01 См / м (т.е. 100 Ом-м) с соленостью около 40 частей на миллион, а морская вода составляет примерно 3,3 См / м с соленостью 30 000 частей на миллион.Сравните эти значения с приведенными выше значениями озерной воды. Электропроводность жидкости зависит также от температуры, поскольку подвижность ионов в растворе увеличивается с температурой. Это поведение противоположно поведению металлических проводников, в которых используется электронная проводимость, а не ионная, и сопротивление увеличивается с увеличением температуры. Рисунок 6, адаптировано из Keller and Frischknecht , 1996. Приблизительная формула зависимости удельного сопротивления от температуры: , где R — удельное сопротивление, t — температура, а a — приблизительно 0.025, где R 18C — удельное сопротивление при комнатной температуре (18 градусов C). Напомним, что удельное сопротивление = 1 / проводимость. Влияние пористости Насыщенные чистые (без глины) почвы или породы: Эмпирическая формула Арчи связывает пористость и проводимость воды с объемной проводимостью для различных консолидированных горных пород, а также для неконсолидированных материалов. Формула Арчи или «закон» выражается несколькими способами.В одной из версий a обычно равно 1, x — объемная проводимость, 1 — удельная («на месте») проводимость воды, n — пористость (представленная в виде доли от общего объема) и м — постоянная. Значение m , равное примерно 1,2, подходит для сферических частиц, а значение около 1,85 используется для пластинчатых частиц. Этот параметр обычно составляет ~ 1 для рыхлых материалов, 1,4–1,6 для песчаников и 2,0 для известняков или доломитов. Другой способ выражения отношения Арчи, более часто используемый в нефтегазовой отрасли каротажа скважин: F = 1/ м где F , «коэффициент пласта », равен F = Ro / Rw, Ro — это объемное удельное сопротивление, если поровое пространство на 100% заполнено рассолом (связанной водой), Rw — это удельное сопротивление самой связанной воды и пористость. Как всегда, не запутайтесь при использовании удельной проводимости или удельного сопротивления — они просто взаимны друг с другом.С помощью электронной таблицы легко изучить, как уравнения Арчи определяют взаимосвязь пористости и удельного сопротивления в различных материалах. Рисунок 7. Ненасыщенные чистые (безглинистые) почвы: В фуникулерной зоне почв (рисунок справа) влага не полностью заполняет поровые пространства, но пути проводимости все же существуют. Можно использовать закон, аналогичный закону Арчи, где n теперь является долей объема пор, заполненной электролитом, а не пористостью, а m = 2 .Таким образом, проводимость оказывается очень низкой при низком содержании влаги. Однако «смачивание» материала имеет решающее значение для воздействия на проводимость, а слегка влажные материалы гораздо более проводящие, чем сухие. Отношение, показанное ниже, аналогично формуле Арчи и дает водонасыщение, S W , в чистых (без глины) пластах, где — пористость, w — удельное сопротивление воды, t — полное удельное сопротивление. , а a и m являются константами, рассчитанными эмпирическим путем.Это соотношение сложно использовать и определенно не применимо к грязному (глинистому) материалу. Следовательно, водонасыщенность может быть оценена, если электрические методы могут быть использованы для определения удельного сопротивления пласта, , если можно проверить родственную воду, и , если можно оценить пористость. Это похоже на определение водонасыщенности, Sw , когда часть порового пространства заполнена нефтью или газом, как это часто делается, с использованием данных каротажа скважин в углеводородных коллекторах. Удельное сопротивление грунтов Электропроводность грунта довольно сложна, на насыпные свойства влияют многие факторы. Следующий материал не входит в состав большинства текстов по прикладной геофизике, но он важен, поскольку грунты обычно (за исключением скважинных работ) являются наиболее близким материалом к ​​исследовательским электродам. Поэтому почвы имеют большое влияние на результаты. Как отмечалось выше, первичным эталоном является Geonics TN5, 1980. Пористость колеблется от 20% до 70% для большинства неконсолидированных материалов (т.е. для грунтов). Однако нечасто иметь большой диапазон пористости в одной ситуации. Как отмечалось выше, пористость является основным свойством, связанным с удельным сопротивлением, отсюда трудности в различении песка и гравия с одинаковой пористостью. Влияние промерзания на проводимость почв Понижение температуры снижает электролитическую активность и, следовательно, проводимость.На рисунке справа показан этот эффект с точки зрения удельного сопротивления. При замерзании проводимость воды становится очень низкой, как у льда. Однако замораживание редко бывает простым. Пресная вода замерзает при более высокой температуре, чем соленая. Поэтому растворенные вещества имеют тенденцию концентрироваться в зоне незамерзшей соленой воды рядом с частицами почвы. Кроме того, электрическое поле катионов a d , сорбированных на частицах почвы, локально ориентирует молекулы воды рядом с частицей, предотвращая их замерзание. Чистый эффект — небольшое и устойчивое снижение проводимости по мере приближения температуры к нулю, затем выравнивание до 0 градусов и дальнейшее снижение ниже нуля. Коллоидная проводимость (проводимость за счет глины) Сложность и разнообразие типов почв проиллюстрировано на тройной диаграмме внизу слева. Для изменения электрических свойств почв не нужно много глины. Любой мелкозернистый минерал демонстрирует определенную емкость катионного обмена (CEC).То есть заряды (катионы) могут быть сорбированы (прикреплены к поверхности) на слегка отрицательно заряженной поверхности, и впоследствии они могут быть обменены или растворены. Рис. 9. Треугольник классификации текстуры Министерства сельского хозяйства США (тройная диаграмма). Point P — глина (почва) с содержанием глины 50%, ила 20%, песка 30%. (из Geonics TN-5 , 1980). Рисунок 10а.Иллит (глинистый минерал) с общей площадью поверхности 100 м 2 / г (фото предоставлено Р. Найт.) Рисунок 10б. Нарастание кварца в песчанике с общей площадью поверхности 0,1 м 2 / г (фото предоставлено Р. Найт.) Поскольку глина имеет огромное отношение площади поверхности к объему, она имеет гораздо более высокую обменную способность.Особенно это касается глин вермикулита и монтмориллонита. Таким образом, глины могут значительно увеличить проводимость связанной воды, особенно пресной. Соленая вода может не обладать большей способностью поглощать лишние электролиты. Анизотропный грунт Анизотропия означает «в зависимости от направления». Структурная анизотропия (например, наслоение или трещиноватость) может вызвать анизотропию электрических свойств грунта.Это означает, что измеренное кажущееся удельное сопротивление будет зависеть от направления измерительной системы, как показано на рисунке рядом. Анизотропия может быть очень интересной; например, предпочтительные направления потока текучей среды могут быть определены путем измерения того, как удельное сопротивление изменяется в зависимости от ориентации измерительных электродов (например, север-юг по сравнению с востоком-западом). Однако, если анизотропия существует, но игнорируется, то истинное удельное сопротивление грунта, интерпретируемое на основе измеренных кажущихся удельных сопротивлений, может быть неверным. Для анизотропных материалов R 1 НЕ равно R 2 . Вертикально анизотропный грунт: Для измерений нормального удельного сопротивления, проводимых на поверхности, невозможно определить разницу между удельным сопротивлением, измеренным по вертикали, и удельным сопротивлением, измеренным по горизонтали. Следовательно, вертикальная анизотропия на поверхности не обнаруживается. Если такая анизотропия существует, оценки глубины будут ошибочными на коэффициент λ, коэффициент анизотропии, определяемый как λ = (Rv / Rh) 1/2 , где Rv и Rh соответствуют значениям удельного сопротивления по вертикали по отношению к горизонтали соответственно. Горизонтально анизотропный грунт: Горизонтальная анизотропия означает, что удельное сопротивление, измеренное с электродами, ориентированными в одном направлении, будет отличаться от сопротивления, измеренного с использованием того же массива, ориентированного в перпендикулярном направлении (например, «Настройка поля» на рисунке выше). В общем, «поперечное удельное сопротивление» (как в R 1 на рисунке, измеренное перпендикулярно плоскости напластования) будет больше, чем «продольное удельное сопротивление» (R 2 на рисунке, измеренное параллельно плоскости напластования). Эффект, который противоречит интуиции: Следует отметить, что влияние круто падающих пластов на измерения удельного поверхностного сопротивления не такое, как можно было сначала ожидать. Если анизотропия резко падает (и нет покрывающих пород), можно ожидать, что измеренное удельное сопротивление будет самым низким параллельно простиранию (R 2 на рисунке выше), поскольку ток имеет тенденцию течь по путям наименьшего сопротивления. Фактически, измеренное удельное сопротивление составляет наивысшего значения по простиранию из-за увеличения плотности тока параллельно съемке.Расчеты кажущегося удельного сопротивления предполагают однородную плотность тока в трех измерениях. Когда плотность тока выше, чем она была бы при однородном заземлении, измеренная разность потенциалов выше для данного источника тока, что приводит к более высокому кажущемуся удельному сопротивлению. Поэтому удельные сопротивления, измеренные с помощью решеток, размещенных вдоль простирания, завышены, а удельные сопротивления, измеренные перпендикулярно простиранию, занижены. Почему возникает анизотропия: Для читателей, желающих более строгое рассмотрение, вот объяснение того, как структурная анизотропия (например, расслоение или разрушение) приводит к тому, что простая форма закона Ома становится недостаточной.Поскольку ток не обязательно параллелен вынуждающему электрическому полю, простая форма закона Ома,, должна быть переписана как ; , где Дж — это векторная плотность тока, Дж i — i th составляющая плотности тока, E — вектор электрического поля, В, — напряжение, а ik — . ik th компонента тензора проводимости.В однородной земле с одним токовым и потенциальным электродами выражение для В с точки зрения удельного сопротивления и расстояния от источника тока будет. В анизотропном грунте есть как горизонтальные, так и вертикальные удельные сопротивления. Выражение для напряжения через горизонтально и вертикально ориентированные удельные сопротивления и расстояние — это где, называемый коэффициентом анизотропии (введено выше в разделе «Вертикально анизотропная земля»). В таблице справа приведены некоторые значения лямбда , встречающиеся в обычных геологических материалах. Аспекты почвообразования, влияющие на электрические свойства почв Стоит обсудить формирование грунтов, чтобы лучше понять, что используется при прогнозировании электрических свойств приповерхностных материалов и при интерпретации неглубоких геофизических исследований. Это обсуждение не заменяет курс почвоведения, но некоторые вопросы, влияющие на электрическое сопротивление, должны стать более ясными. Как правило, на электрические свойства влияет разное содержание глины, тип иона и концентрация ионов в воде.Ниже приводится краткое описание того, как эти факторы развиваются в почвах. Выветривание включает в себя механические, химические и биологические процессы, в результате которых поверхностные материалы преобразуются в гумус (органическое вещество), глину и мелкозернистые отложения. В присутствии воды и CO 2 горные породы распадаются на ионы (часто растворяются и удаляются дренажем), образуются глинистые минералы, вода расходуется (становится частью глинистых соединений), а растворы становятся более щелочными (т.е. менее кислая).Этот процесс является самовоспроизводящимся, поскольку тонкий слой почвы заставляет соответствующие процессы происходить быстрее на поверхности породы. Это связано с тем, что слой удерживает воду и CO 2 , который производит слабую угольную кислоту, которая соединяется с компонентами породы с образованием глин. Скорость выветривания зависит от температуры, вегетативного роста и наличия влаги. Поэтому тропические почвы имеют тенденцию быть толстыми. Хорошо дренированные почвы обычно лишены нестабильных минералов (т.е.е. электролиты), а сухие почвы имеют тенденцию быть засоленными (следовательно, проводящими). На рисунке справа показан типичный профиль почвы. Зона A обычно сильно выветрена, проницаема и лишена растворенных веществ. Зона B , как правило, намного плотнее (менее пористая), более богата глинами (как местными, так и перенесенными из A ) и контролирует, сколько воды попадает в зону C и нижележащие слои породы. Зона C обычно проницаема и состоит из менее выветренного основного материала. Зона D часто считается непористой и непроницаемой. Рисунок 11. Рисунок 12. На влажность почвы влияет несколько факторов. См. Рис. 7 выше: В маятниковой зоне вода существует в виде изолированных колец вокруг труднодоступных мест.В зоне фуникулера поверхность покрыта тонким слоем воды. Толщина этого зависит от капиллярных сил. Если есть мелкозернистый материал поверх грубого наслоения, мелкозернистая область может содержать фуникулерную воду, тогда как крупнозернистый слой может иметь маятниковую воду и, следовательно, может иметь более низкую проводимость. Поведение уровня грунтовых вод зависит от многих факторов, включая проницаемость (которая колеблется в 10 10 !) И региональную влажность, как показано на Рисунке 12 справа.Эти факторы могут привести к появлению множества конфигураций водного зеркала, некоторые из которых могут быть довольно противоречивыми. ПРИМЕЧАНИЕ: описанные здесь процессы являются естественными. При наличии конструкционного материала поверхностное наслоение может быть совершенно другим. Источники Палацкий, Г.В. (1987), Характеристики удельного сопротивления геологических целей , в Электромагнитные методы в прикладной геофизике, Том 1, Теория, 1351 Geonics Ltd.Техническая записка 5 (1980), Электропроводность грунтов и горных пород , технические ссылки (см. Страницу ссылок). Келлер, Г.В., и Фришкнехт, Ф.К., (1996) Электрические методы в геофизической разведке, Пергамон, Лондон.

Интерпретация журнала WELLOG:

WELLOG Каротаж удельного сопротивления

2003-2011 WELLOG

Все права защищены

Часть 1, стр. 6

КОНЦЕПЦИИ УСТОЙЧИВОСТИ:

Удельное сопротивление можно определить как степень, в которой
вещество противостоит прохождению электрического тока.

Закон об сопротивлении омам относится
к току и напряжению следующим образом:

R
= В / I

Где: R = Сопротивление

В
= Напряжение

я
= Текущий

Самый
простое гальваническое измерение — сопротивление.Журнал сопротивления выполняется путем подключения
один электрод к поверхности (земле), а другой электрод к скважине
инструмент, который погружен в скважинную жидкость.
Применение постоянного тока и измерительного напряжения позволяет рассчитать сопротивление.
Этот тип журнала называется журналом одноточечного сопротивления. Если на инструменте установлены оба электрода
затем создается журнал дифференциального сопротивления.

Многоэлектродные решетки расширяются
глубина исследования.Лучшее представление об истинной формации
удельное сопротивление (Rt). Сопротивление формации
можно измерить при использовании четырех электродов. Два электрода один на
поверхность и одна скважина на инструменте используются для создания электрического
ток в образованиях внутри и вокруг электродов. Поверхностный электрод
обозначается буквой B, а скважинный электрод — A. Измеренное напряжение
между двумя упомянутыми точками и M и N вычисляется следующим образом:

В _МН
= R x I / 4 p x ((1/ r _AM -1 / r _AN ) — (1 / r _BM -1 / r _BN ))

Вид на
модель удельного сопротивления.

Удельное сопротивление (R) (в
однородная среда) определяется по:

R
= V / I x G

Кажущееся сопротивление ( r a) (в неоднородной
средний) определяется по:

r a = V / I x G

Где: G = коэффициент геометрического массива

В
= Напряжение

я
= Текущий

Примечание о символах:


Греческий символ ( r) обычно используется в геофизике, а (R) используется в скважине.
лесозаготовительная промышленность для удельного сопротивления.

Смысл одинаков в обоих
случаи.

Расчет геометрического фактора
(G):

Нормальный массив:

г
= 4 x p x (1 / r _AM 1 / r _AN 1 / r _BM + 1 / r _BN ) ^-1

Упрощенное: G = 4 x p x MN

Например: 16 Нормальный; 16 =.4 метра;
G = 12,56 x 0,4 = 5,02.

Где: MN = расстояние между электродами MN в метрах для
ом-метры

или

МН
= расстояние между электродами MN в футах для ом-футов

Боковой массив:

г
= 4 p x (1 / r _AM 1 / r _AN ) ^-1

Удельное сопротивление физическое
собственности и не зависит от размера и формы.

Удельное сопротивление, (R) выражается в
единиц ом-метра ² / метр сокращенно ом-метра или ом.

Электропроводность обратная
удельного сопротивления.

Электропроводность = 1 / R

Проводимость часто
выражается в микромогос / см.

Электропроводность
в микромогр. / см = 10000/

рэнд

Где Удельное сопротивление (R) в
единиц омметра ² / метр (также ом-метра).

Кроме того, удельная электропроводность выражается в единицах милли-миллимос на метр или просто милли-миллимос на метр.
Другая единица — миллисименс.

Посетите эту веб-страницу для получения дополнительной информации о единицах измерения siemens и mhos.

Электропроводность в жидкостях
контролируется ионным потоком. Ионы создаются
когда натрий
хлорид (или эквивалент NaCl, т.е. калий)
присутствует в буровых и пластовых водах.
Чем выше концентрация хлорида натрия, тем выше проводимость.
и снизить удельное сопротивление.Ионный поток
контролируется вязкостью жидкости и, следовательно, температура влияет на поток
ионы и проводимость. Удельное сопротивление
зависит от температуры. Как температура
увеличивается, проводимость увеличивается, а удельное сопротивление уменьшается.

Определение Rw:

Этот шаг часто упускают из виду! Вот пара правил

Перед любой интерпретацией
данные удельного сопротивления могут иметь место, Rw должно быть известно.

Как упоминалось ранее,
значение Rw зависит от температуры. Если взята проба воды и Rw
измеряется, не менее важно

Обратите внимание на температуру пробы воды!

Определение Rw по СП:

Удельное сопротивление пластовой воды
связана с кривой SP.

Rw можно получить из диаграммы.

Геотермический градиент:

Геотермический градиент — это мера
повышения температуры с глубиной. Геотермический градиент обычно составляет 1,0
до 1,7 градуса на 100 футов. За
Пример: если в скважине температура поверхности 75 градусов по Фаренгейту и забой скважины
температура составляет 175 градусов по Фаренгейту на глубине 10000 футов, геотермальный градиент
равно 1.0 градусов на 100 футов.

Оценка пласта с использованием
Rw всегда следует выполнять с использованием скорректированного Rw при температуре пласта.

Rw @ температура должна быть указана в заголовке журнала.

БЕСПЛАТНЫЙ КАЛЬКУЛЯТОР:

При интерпретации удельного сопротивления ЭТО ДОЛЖНО БЫТЬ НА
ТЕМПЕРАТУРА НА МЕСТЕ.Например: дан Rw при 70 градусах F. Что такое Rw в
ну при 200 градусах по Фаренгейту? Вот
Калькулятор удельного сопротивления T2.

Сопротивление в зависимости от пористости:

Количество воды, содержащейся в
формация напрямую связана с пористостью. Следовательно, пористость влияет
удельное сопротивление пласта. По мере увеличения объема воды емкость для ионов
увеличивается.Больше ионов означает большую проводимость. Электропроводность и удельное сопротивление
обратно пропорционально, как упоминалось ранее.

Удельное сопротивление пласта 100
процент водонасыщенности (Ro) = коэффициент сопротивления пласта (F), умноженный на
Удельное сопротивление воды (Rw).

Удельное сопротивление пласта составляет
зависит от трех факторов: концентрация соли, температура, объем пор
(пористость).

Коэффициент удельного сопротивления формации — это константа пропорциональности, основанная на отношении Ro к
Rw.

Уравнение: F = Ro / Rw Известно как уравнение Арчи.

Ro — удельное сопротивление 100
процент заполнения пласта водой; Rw — удельное сопротивление воды.

Учитывая Rw =.05,

Если Ro = 5,0, то F = 100

Если Ro = 1,25, то F = 25

Если Ro = 0,55, то F = 11

Удельное сопротивление формации
Фактор (F) связан с пористостью ( f ) следующим образом:

F
= а / f ^м

Переменные (a) и (m):
связанные с литологией.Фактор цементирования (м) в цементированном
песчаник или пористый известняк — 2,0, а (а) — 1,0.

Полученное уравнение:

F
= 1 / f ²

Расчет коэффициента формации
от пористости:

Пористость 10% результатов
при коэффициенте сопротивления пласта 100

Пористость 20% результатов
при коэффициенте удельного сопротивления пласта 25

Пористость 30% результатов
при коэффициенте удельного сопротивления формации 11

Обратите внимание на эти три образования
Коэффициенты удельного сопротивления такие же, как рассчитанные с F = Ro / Rw выше.

ИНСТРУМЕНТЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ:

Водонасыщенность и углеводороды
насыщение влияет на удельное сопротивление пласта.
Поэтому измерение удельного сопротивления является одним из наиболее важных
измерения должны быть выполнены при каротажной скважине. Инструмент удельного сопротивления наиболее полезен, если
он измеряет две или более характеристики удельного сопротивления пласта.Удельное сопротивление
измерения в сочетании с измерениями пористости и оценками
проницаемость позволяет провести полный анализ скважины.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ (E-LOG):

Инструмент электрического каротажа был
первоначально представленный Конрадом и Марселем Шлюмберже в 1927 году в Печельброне, Франция.

[Первый протокол] [Электронный журнал
страница]

Моноэлектрод
конфигурация.

Концепция работы
Электрокаротажный инструмент:

При установке двух электродов
в скважине, заполненной маслом или водой, и подается напряжение
к ним через скважинный флюид и пластовые флюиды будет протекать ток. Если дополнительные электроды помещены в
вблизи электродов, вырабатывающих ток, можно измерить напряжение.Измеренное напряжение напрямую связано с
удельное сопротивление окружающих пластовых флюидов. Электрокаротажные инструменты генерируют
переменного тока и измерьте результирующее переменное напряжение при
измерительные электроды. Глубина
измерение напрямую связано с расстоянием или разделением между
электроды. Глубина примерно
равно расстоянию от измерительного электрода до середины между
два токовых электрода.

Другой электрод
конфигурации дают разную глубину исследования.

Электрод нормальный
конфигурация следующая:

Один токовый электрод (А) на
инструмент в скважине и другой токовый электрод (B), расположенный на поверхности.
Измерительные электроды (M) отстоят от скважинного токового электрода на 8
дюймов, 16 дюймов, 32 дюйма или 64 дюйма над буквой A
электрод в зависимости от конструкции инструмента.Электрод сравнения (N) находится на
поверхность. Наиболее распространенная конфигурация — 16 дюймов (короткие нормальные) и 64 дюйма.
(длинный нормальный) интервал. Этот
конфигурация приводит к малому удельному сопротивлению и глубокому сопротивлению
измерение.

Боковой
конфигурация использует токовый электрод (A) в скважине в верхней части
инструмент или на уздечке электрода, а другой токовый электрод (B) на
поверхность.Два нижних электрода (M) (N)
Измерьте поперечное напряжение, которое характерно для гораздо более глубокого пласта
удельное сопротивление. Боковые размеры могут составлять от 72 дюймов до 18 футов и более.
в зависимости от расстояния между электродами и конструкции инструмента. См. AMN Lateral
конфигурация. Также конфигурация называется конфигурацией электродов MAB.

Преимущество коротких интервалов
Лучше определение тонкой кровати. В
преимущество более длинного интервала — более глубокое измерение истинного пласта
удельное сопротивление.Сравнение
глубокого и мелкого сопротивления дают информацию о вторжении. Если поверхностное и глубокое сопротивление
такие же, никакого вторжения не произошло.
Если есть разделение, наиболее вероятная причина в том, что вторжение
произошло, что привело к различию удельного сопротивления мелкой (вторгшейся) и глубоководной воды.

Инструмент электрический каротажный
требует заполненной жидкостью скважины, чтобы иметь полный электрический путь.

РАССМОТРЕНИЕ:

Все
методы ведения журнала имеют ограничения, которые следует учитывать.

Кровать
эффект толщины: на кривые, создаваемые обычными устройствами, влияет слой
толщина и удельное сопротивление (Линч, 1962).

Смотреть
диаграмма коррекции толщины слоя на 16 норм.

Смотреть
диаграмма коррекции толщины слоя для 64 норм.

Формирование
переходы:

Где
резистивная кровать более 6 AM
промежутки толстые, каротажная скважина, наблюдается постепенное увеличение удельного сопротивления
пока электрод M на зонде не войдет на дно кровати.Этот уровень
удельное сопротивление сохраняется до тех пор, пока электрод А не войдет в слой. Как зонд
продолжается, наблюдается постепенное увеличение удельного сопротивления до середины
кровать достигнута. После этого происходит постепенное снижение удельного сопротивления, которое
симметрично с изгибом ниже середины слоя, пока зонд не пройдет
из постели. Зарегистрированное удельное сопротивление приближается, но не полностью равно
истинное удельное сопротивление кровати. Кровать также кажется более тонкой, чем есть на самом деле, 1 AM
основные отклонения удельного сопротивления, возникающие AM над дном пласта и AM
расстояние под столешницей.По мере уменьшения толщины слоя пик удельного сопротивления
в центре уменьшается по амплитуде. Дальнейшее прореживание до AM или менее AM
приводит к тому, что отклонение удельного сопротивления полностью исчезает, и кривая фактически
переворачивает. Резистивный слой теперь кажется более проводящим, чем
окружающие образования.

Хотя
радиус исследования увеличивается с увеличением расстояния между электродами,
использование расстояния AM более 64 дюймов нецелесообразно, потому что более тонкие кровати
не только показаны с удельным сопротивлением меньше истинного, но могут быть записаны как
проводящие слои, если их толщина меньше или равна AM
интервал.Сосредоточенные инструменты удельного сопротивления преодолевают
это ограничение.

ИНВЕРСИЯ
МЕТОДЫ:

Недавно, ПО
был разработан для улучшения интерпретации каротажа сопротивления. Старые журналы и
новые подвергаются инверсионной обработке, которая устраняет эффект
окружающие образования. Эти методы позволят повысить удельное электрическое сопротивление.
точный жизнеспособный метод каротажа в будущем.

ИНДУКЦИОННЫЙ ЖУРНАЛ:

Индукционные инструменты работают на
понятие электромагнитной индукции. А
На катушку передатчика подается напряжение с частотой 20000 циклов в секунду (20
КГц). Электромагнитное поле
связаны через окружающие образования. Изменение пластового флюида
удельное сопротивление вызывает сдвиг фазы передаваемого сигнала.Формация
создает вторичное электромагнитное поле.
Катушка приемника с фиксированным шагом принимает сигнал передатчика.
и сдвинутый по фазе вторичный сигнал, связанный с проводимостью, преобразуется
в удельное сопротивление. Глубина исследования
напрямую связано с расстоянием между катушками. Инструмент для измерения сопротивления индукции не
требуется токопроводящая жидкость в стволе скважины, потому что она использует электромагнетизм.

Индукционный инструмент не
работать в стальном корпусе.

ДВОЙНОЙ ЖУРНАЛ ИНДУКЦИИ:

Из-за глубины расследования
относится к расстоянию между катушками, инструмент Dual Induction был разработан для
получить две глубины исследования. В
Инструмент Dual Induction имеет одну или несколько катушек передатчика и две катушки приемника на
две фиксированные позиции от передатчика. Фокусировка осуществляется через
добавление других катушек.Фокусировка электромагнитного поля снижает
влияние скважинного сигнала.

Получены профили вторжения
из доступных диаграмм
от лесозаготовительной компании.

ОХРАННЫЙ ЖУРНАЛ:

В скважинах с высоким содержанием
применяются токопроводящие буровые растворы, защитный инструмент. Сфокусированный
инструмент защиты предлагает функцию фокусировки пути тока в
формирование.Электроды, окружающие
токовые электроды используются для фокусировки тока инструмента наружу в
окружающий пласт и не позволять течению проходить через
проводящая скважинная жидкость.

Правильная интерпретация
сфокусированных измерений каротажных инструментов включают использование корректирующих карт.

ДРУГИЕ ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ:

Многие специализированные разновидности
доступны инструменты для измерения сопротивления.Микро-сопротивление [Стена]
устройства, например,
микроблог, мини-журнал, FoRxo, контакт и
другие, которые измеряют удельное сопротивление глинистой корки и промытой зоны. Один
например, такой инструмент имеет глубину исследования 2 дюйма.

Микро-сопротивление обеспечивает
измерение Rxo и Rmf.
Эта информация важна для определения проницаемости.
Проницаемость определяется расчетом насыщения промытого
зона (Sxo).

Sxo = (Rmf / Rxo) ^{1 /2}

Определить пористость на
удельное сопротивление с использованием этой диаграммы.

Недавно добавленные электрические и
Индукционные инструменты могут выполнять синтетические измерения апертуры в большом количестве
разной глубины в окружающий пласт.Такие инструменты дают более точную
профиль сопротивлений вокруг ствола скважины.

[НАЗАД] [ЧАСТЬ II]

Формула ЕС

Закон Ома	Импеданс	Фазовый угол	Магнитная Проницаемость
	Где: Z = Импеданс (Ом) R = Сопротивление (Ом) X L = Реактивное сопротивление (Ом) Дополнительная информация		Где: м = Магнитная проницаемость (Генри / метр) Б = Плотность магнитного потока (тесла) H = Сила намагничивания (Ам / метр)
Относительная Магнитная проницаемость	Электропроводность и удельное сопротивление	Электрооборудование Электропроводность (% IACS)	Электрооборудование Электропроводность (% IACS)
Где: м r = Относительная магнитная проницаемость (безразмерная) кв.м = Любая заданная магнитная проницаемость (Г / м) м или = Магнитная проницаемость в свободном пространстве (Г / м), равная 1.257 x 10 -6 В / м Дополнительная информация	Где: с = Электропроводность Сименс / м r = Удельное электрическое сопротивление (Ом-м) Дополнительная информация	Если известно удельное сопротивление Где: с % IACS = Электропроводность (% IACS) r = Удельное электрическое сопротивление (МОм-см) с м См / см = Электропроводность (мСименс / см) Дополнительная информация	Если известна проводимость в См / м или мСм / см или Где: с % IACS = Электропроводность (% IACS) с См / м = Электропроводность (Сименс / метр) с м См / см = Электропроводность (мСименс / см) Дополнительная информация
Плотность тока	Стандартная глубина проникновения	Стандартная глубина проникновения	Стандартная глубина проникновения
Где: Jx = Плотность тока (ампер / м 2 ) Дж или = Плотность тока на поверхности (ампер / м 2) e = Базовый натуральный логарифм = 2.71828 x = Расстояние под поверхностью д = Стандартная глубина проникновения Дополнительная информация	Когда известна электрическая проводимость (См / м). Где: д = Стандартная глубина проникновения (м) п = 3,14 f = Тестовая частота (Гц) кв.м = Магнитная проницаемость (Г / м) (1.257 x 10 -6 H / m для немагнитных матов) с = Электропроводность (Сименс / м) Дополнительная информация Калькулятор глубины пера	Когда известна электрическая проводимость (% IACS). дюйм мм В дюймах Где: д = Стандартная глубина проникновения (мм или дюйм) f = Тестовая частота (Гц) м r = Относительная магнитная проницаемость (безразмерная) с = Электропроводность (% IACS) Дополнительная информация	Если известно удельное электрическое сопротивление (МОм-см). дюйм мм В дюймах Где: д = Стандартная глубина проникновения (мм или дюйм) r = Удельное электрическое сопротивление (МОм-см) f = Тестовая частота (Гц) м r = Относительная магнитная проницаемость (безразмерная) Дополнительная информация
Вихретоковый Задержка фазы поля	Вихретоковый Задержка фазы поля	Вихретоковый Задержка фазы поля	Вихретоковый Задержка фазы поля
дюйм радианы В градусах Где: кв = Фазовое отставание (рад или градусы) x = Расстояние под поверхностью (дюймы или мм) д = Стандартная глубина проникновения (дюймы или мм) Дополнительная информация	Когда известна электрическая проводимость (См / м). Где: кв = Фазовая задержка (градусы) x = Расстояние под землей (м) п = 3,14 f = Тестовая частота (Гц) м r = Относительная магнитная проницаемость с = Электропроводность (Сименс / м) Дополнительная информация	Когда известна электрическая проводимость (% IACS). дюйм мм В дюймах Где: кв = Фазовая задержка (градусы) x = Расстояние под поверхностью (мм) f = Тестовая частота (Гц) м r = Относительная магнитная проницаемость (безразмерная) с = Электропроводность (% IACS) Дополнительная информация	Когда известно удельное электрическое сопротивление (МОм-см). дюйм мм В дюймах Где: кв = Фазовая задержка (градусы) x = Расстояние под поверхностью (дюйм) r = Удельное электрическое сопротивление (МОм-см) f = Тестовая частота (Гц) м r = Относительная магнитная проницаемость (безразмерная) Дополнительная информация
Стандартная глубина проникновения и Фазовый угол	Требования к толщине материала для Измерение удельного сопротивления или проводимости	Выбор частоты для измерения толщины тонких материалов	Выбор частоты для дефектоскопии и измерения толщины непроводящего покрытия
Станд. Глубина Относительная Прочность по EC Фазовая задержка 0 e 0 = 100% 0 рад = 0 o д e -1 = 37% 1 рад = 57,3 o 2д e -2 = 14% 2 рад = 114.6 o 3д e -3 = 5% 3 рад = 171,9 o 4д e -4 = 2% 4 рад = 229,2 o 5д e -5 = 0,7% 5 рад = 286.5 или	При измерении удельного сопротивления или проводимости толщина материала должна быть как минимум в 3 раза больше глубины проникновения, чтобы минимизировать влияние толщины материала Где: т = Толщина материала д = Стандартная глубина проникновения Дополнительная информация	Выбор частоты, обеспечивающей стандартную глубину проникновения, превышающую толщину материала на 25%, даст фазовый угол примерно 90 o между сигналом отрыва и сигналом изменения толщины материала. Дополнительная информация	Обнаружение дефектов Тестовая частота, которая устанавливает стандартную глубину проникновения примерно на ожидаемую глубину дефекта, обеспечит хорошее разделение фаз между сигналами дефекта и отрыва. Измерение толщины непроводящего покрытия Чтобы минимизировать влияние основного металла, следует использовать самую высокую практическую частоту.

Общие сведения об испытаниях на удельное сопротивление грунта — ShopAEMC.com

Давайте посмотрим на процесс расчета глубины, необходимой для установки новой заземляющей штанги. Для этого мы будем использовать вычислительный инструмент, называемый номограммой.

Для начала нам нужно принять несколько решений. Во-первых, какое сопротивление заземляющего электрода необходимо? Во-вторых, какой диаметр заземляющих стержней мы будем использовать? С этими двумя ответами и измеренным удельным сопротивлением почвы мы можем использовать номограмму для расчета глубины, необходимой для достижения нашей цели.Допустим, нам нужно, чтобы сопротивление этой системы заземления было не более 10 Ом, и что мы выбрали заземляющие стержни диаметром 5/8 дюйма.

Глядя на нашу номограмму (стр. 4), у нас есть пять шкал для работы: шкала R представляет собой желаемое сопротивление, необходимое для нашей работы (10 Ом). Шкала P представляет удельное сопротивление почвы. Наше среднее значение составляет 6515 Ом-сантиметр, полученное с помощью 4-полюсного измерителя сопротивления заземления с использованием метода тестирования Веннера. Шкала D представляет глубину, и мы будем использовать ее, чтобы найти ответ.Шкала K содержит константы, которые помогут нам определить глубину. Наконец, DIA представляет собой диаметр используемых стержней. Мы выполним несколько простых шагов, чтобы получить подробный ответ.

Используя номограмму, мы сначала ставим точку на 10 Ом на шкале R, поскольку это сопротивление нашего желаемого.
Затем мы ставим точку 6515 на шкале P, представляющую наши измерения удельного сопротивления почвы. Нам нужно будет сделать все возможное, чтобы приблизить расположение этой точки между 5000 и 10000 хэш-меток.

Затем мы берем линейку и проводим линию между точками, которые мы разместили на шкалах R и P, и позволяем линии пересекаться со шкалой K и помещаем точку в точку пересечения.

Теперь мы снова берем линейку и проводим линию от отметки 5/8 на шкале DIA, представляющую диаметр нашего стержня через точку на шкале K, и продолжаем пересекаться со шкалой D и помещаем точку на D. масштаб в этой точке пересечения.

Номограмма — это математический инструмент, состоящий из нескольких нелинейных шкал, на которых могут быть нанесены известные значения, а желаемое неизвестное значение может быть получено путем простого соединения точек линейкой и нахождения результата путем считывания точки пересечения на желаемом масштабе.В случае сопротивления заземления мы будем иметь дело с известными значениями удельного сопротивления почвы, диаметра стержня и желаемого сопротивления заземления системы. Неизвестно, какую глубину необходимо решить, чтобы достичь желаемого сопротивления. Номограмма заземления была разработана в 1936 г. Х. Б. Дуайтом.

Значение в этой точке — это глубина, необходимая для вбивания стержня диаметром 5/8 дюйма для достижения сопротивления заземляющего электрода 10 Ом с учетом измеренного удельного сопротивления почвы. Глядя на заполненную номограмму, мы видим, что одиночный стержень должен быть погружен на глубину 30 футов, чтобы соответствовать нашей цели в 10 Ом.Во многих случаях забивать глубокие штанги непрактично. Альтернативой является использование двух или более стержней для достижения желаемых результатов.

Влияние температуры на удельное сопротивление металлов или проводников, полупроводников и изоляторов

Поскольку удельное сопротивление материала равно

ρ = м / н.э. ² т

Это показывает, что сопротивление связано с концентрацией n свободных электронов в материале и временем релаксации t. Изменение удельного сопротивления материала в зависимости от температуры различается для разных материалов и обсуждается ниже:

(a) Металлы : В большинстве металлов плотность свободных электронов n не изменяется с температурой, но повышение температуры увеличивает амплитуду колебаний ионов решетки металла.Следовательно, столкновения свободных электронов с ионами или атомами при дрейфе к положительному концу проводника становятся более частыми, что приводит к уменьшению времени релаксации. Таким образом, удельное сопротивление проводника увеличивается с увеличением температуры. При низкой температуре удельное сопротивление увеличивается при более высокой мощности T.

Установлено, что температурная зависимость удельного сопротивления металла описывается соотношением

ρ = ρ ₀ [1 + α _t (T-T ₀ )]

Где ρ и ρ ₀ — удельное сопротивление при температуре T и T ₀ соответственно, а α _t называется температурным коэффициентом удельного сопротивления.

Или α _r = (ρ — ρ ₀ ) / ρ ₀ (T-T ₀ ) = d ρ / ρ ₀ (1 / dT)

Таким образом, α _r определяется как относительное изменение удельного сопротивления (dρ / ρ ₀ ) на единицу изменения температуры (dT)

Для проводников. Значение α _r положительное, что показывает, что их удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры. Для большинства металлов удельное сопротивление линейно увеличивается с повышением температуры в диапазоне температур примерно на 500 К выше комнатной.

(b) Полупроводники: В случае полупроводников значение α _r отрицательное. Это означает, что удельное сопротивление полупроводников уменьшается с увеличением температуры.

(c) Изоляторы: В случае полупроводников удельное сопротивление экспоненциально увеличивается с понижением температуры. Он становится бесконечно большим при температуре, близкой к абсолютному нулю, то есть проводимость почти равна нулю при o k.