Giáo trình ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN - Chương 3

Ch-ơng 3 Các ph-ơng pháp điện từ tr-ờng3.1. Giới thiệu Trong địa vật lý giếng khoan, các ph-ơng pháp điện từ tr-ờng bao gồm rất nhiều phép đo khác nhau nhằm xác định giá trị điện trở suất/độ dẫn điện của đất đá ở thành giếng khoan. Các ph-ơng pháp trong nhóm này có các đặc điểm chung là qua các điện cực hoặc ống dây phát các tín hiệu (dòng điện hoặc tr-ờng điện từ) kích thích vào môi tr-ờng nghiên cứu rồi dùng các điện cực/ống dây khác đặt cách điểm phát một khoảng nhất định để thu...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN - Chương 3 Ch−¬ng 3 C¸c ph−¬ng ph¸p ®iÖn tõ tr−êng 3.1. Giíi thiÖu Trong ®Þa vËt lý giÕng khoan, c¸c ph−¬ng ph¸p ®iÖn tõ tr−êng bao gåm rÊt nhiÒuphÐp ®o kh¸c nhau nh»m x¸c ®Þnh gi¸ trÞ ®iÖn trë suÊt/®é dÉn ®iÖn cña ®Êt ®¸ ë thµnhgiÕng khoan. C¸c ph−¬ng ph¸p trong nhãm nµy cã c¸c ®Æc ®iÓm chung lµ qua c¸c ®iÖn cùchoÆc èng d©y ph¸t c¸c tÝn hiÖu (dßng ®iÖn hoÆc tr−êng ®iÖn tõ) kÝch thÝch vµo m«itr−êng nghiªn cøu råi dïng c¸c ®iÖn cùc/èng d©y kh¸c ®Æt c¸ch ®iÓm ph¸t mét kho¶ngnhÊt ®Þnh ®Ó thu c¸c tÝn hiÖu t−¬ng øng tõ m«i tr−êng nghiªn cøu. Mét hÖ ®−îc s¾p xÕpcã quy luËt gåm c¸c ®iÖn cùc/èng d©y ph¸t vµ thu t−¬ng øng dïng ®Ó ®o ®iÖn trë suÊthay ®é dÉn ®iÖn cña m«i tr−êng nghiªn cøu th× ®−îc gäi lµ hÖ ®iÖn cùc (device) haycòng gäi lµ Zond (tool). C¸c hÖ ®iÖn cùc ®o cã chiÒu s©u nghiªn cøu kh¸c nhau tõ métvµi centimet (ML, MLL) ®Õn vµi mÐt (LLd, ILd...) s©u vµo thµnh giÕng nhê kh¶ n¨ng®Þnh xø tr−êng kÝch thÝch vµ thu tÝn hiÖu cña chóng. Nhê c¸c phÐp ®o b»ng c¸c hÖ ®iÖncùc cã chiÒu s©u nghiªn cøu kh¸c nhau ng−êi ta cã thÓ ®¸nh gi¸ c¸c gi¸ trÞ ®iÖn trë suÊtcña c¸c ®íi kh¸c nhau xung quanh giÕng khoan. Trong ch−¬ng nµy ta sÏ lÇn l−ît xem xÐt c¬ së lý thuyÕt vµ thùc hµnh cña mét sèph−¬ng ph¸p chñ yÕu ®ang cã sö dông phæ biÕn trong thùc tÕ s¶n xuÊt. 3.2. C¸c ph−¬ng ph¸p ®o b»ng hÖ ®iÖn cùc kh«ng héi tô Qua ®iÖn cùc A (h×nh 3.1) ph¸t dßng ®iÖn mét chiÒu hoÆc tÇn sè thÊp, c−êng ®éI amper vµo m«i tr−êng ®ång nhÊt ®¼ng h−íng v« h¹n. Cïng víi ®iÖn cùc ph¸t A, trongm¹ch ph¸t cã ®iÖn cùc B ®Æt ë xa v« cïng. Xung quanh ®iÖn cùc A h×nh thµnh c¸c mÆt®¼ng thÕ ®iÖn h×nh cÇu cã t©m chung A. NÕu thÕ ®iÖn ë mét ®iÓm c¸ch t©m A métkho¶ng r lµ U(r) th× hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai mÆt ®¼ng thÕ cã gia sè b¸n kÝnh dr sÏ lµ: RI − dU = dr (3.1) 4πr 2 ë ®©y: I - C−êng ®é dßng ph¸t; Rdr R - §iÖn trë suÊt cña m«i tr−êng (bëi v× sÏ lµ ®iÖn trë cña phÇn m«i 4πr 2 tr−êng n»m gi÷a hai mÆt cÇu). LÊy tÝch ph©n (3.1) theo r ta cã: 43 ∞ dr RI U = ∫ RI = (3.2) 4πr 4πr 2 0vµ c−êng ®é ®iÖn tr−êng E còng ®−îc tÝnh: dU RI E=− = (3.3) dr 4πr 2 Tõ c¸c ph−êng tr×nh (3.2) vµ (3.3) cã thÓ tÝnh ®−îc ®iÖn trë suÊt t−¬ng øng nh− sau: U R = 4πr (3.4) I §−êng dßng 4πr 2 dU U - dU U E = 4πr 2 R=− . (3.5) I dr I MÆt cÇu ®¼ng thÕ Tõ c¸c ph−¬ng tr×nh (3.4) vµ (3.5) dÉn ®Õn hai c¸ch ®o ®iÖn trë H×nh 3.1 Nguyªn lý cña phÐp ®o ®iÖn trë suÊt suÊt sau ®©y: a) S¬ ®å ®o thÕ - HÖ ®iÖn cùc thÕ Mét ®iÖn cùc thu M ®Æt gÇn ®iÖn cùc ph¸t A (h×nh 3.2a), c−êng ®é dßng I trongm¹ch AB ®−îc duy tr× cè ®Þnh. ThÕ ®iÖn UM so víi thÕ ®iÖn t¹i N ë xa v« cïng (UN =0), nÕu bá qua ¶nh h−ëng cña giÕng khoan, cã thÓ viÕt ph−¬ng tr×nh (3.2) nh− sau: RI UM = (3.6) 4π AM ë ®©y AM lµ kho¶ng c¸ch tõ A ®Õn M, gäi lµ chiÒu dµi cña hÖ ®iÖn cùc thÕ.Khi c−êng ®é dßng I kh«ng ®æi, ®iÖn thÕ UM tû lÖ víi ®iÖn trë suÊt R. HÖ sè 4π AM gäilµ hÖ sè KN cña hÖ ®iÖn cùc thÕ, vµ ta cã thÓ viÕt: UM R = KN (3.7) I VËy khi ®o liªn tôc biÕn thiªn cña UM theo mét tû lÖ t−¬ng øng chÝnh lµ ®o biÕnthiªn cña R theo trôc giÕng khoan. Trong s¶n xuÊt c¸c hÖ ®iÖn cùc thÕ th−êng ®−îc dïng ë hai kÝch th−íc: AM = 0m40, t−¬ng ®−¬ng 16″, gäi lµ hÖ ®iÖn cùc thÕ ng¾n AM = 1m60, t−¬ng ®−¬ng 64″, gäi lµ hÖ ®iÖn cùc thÕ trung b×nh §iÓm ®o cña hÖ ®iÖn cùc thÕ ®−îc tÝnh cho ®iÓm gi÷a c¸c ®iÖn cùc A vµ M. 44 Nguån ph¸t M¸y ghi Nguån nu«i M¸y ghi ...