Введение 3
Глава 1. Теоретические основы 4
Глава 2. Какие минералы вызывают различие чисел переноса в порах? 7
Глава 3. Результаты численного моделирования 9
Глава 4. Нерешённые проблемы и перспективы дальнейших исследований 14
4.1. Распределение потенциала 14
4.2. Вклад плотного слоя в поляризационный эффект 14
4.3. Подвижность ионов 14
Заключение 16
Литература
Причины возникновения вызванной поляризации (ВП) в осадочных породах связаны, в основном, с поляризацией слоя Штерна двойного электрического слоя (ДЭС), окружающего минеральные зёрна (Revil, 2012). Второй причиной возникновения вызванной поляризации является мембранная поляризация, возникающая вследствие различия подвижности ионов или радиусов двух соседних пор (BückerandHördt, 2013; MarshallandMadden, 1959). Также ВП может быть связана с поляризацией Максвелла-Вагнера, при которой электрическое поле проходит через материалы с различными электрическими свойствами(Tabbaghetal.,2009).
В тех случаях, когда существует различие в подвижности и концентрации ионов, их числа переноса ионов в порах также отличаются. Отсюда следует, что в системе последовательно соединенных пор при приложении электрического поля будет возникать градиент концентрации (Фридрихсберг и Сидорова, 1961; Кормильцев, 1963;BückerandHördt, 2013). Этот градиент приводит к возникновению вторичного электрического поля, которое создаёт фазовый сдвиг между электрическим током и напряжением.
Такой же эффект может возникнуть, если стенки пор сложены из разных минералов, даже если радиусы двух пор и подвижности ионов - одинаковы. В настоящей работе выполнена теоретическая и численная оценка интенсивности мембранной поляризации и ее характерной частоты для системы из двух пор, стенки которых представлены минералами с разными поверхностными свойствами (межфазным потенциалом и коэффициентом разделения).
В работе изложено теоретическое обоснование возникновения эффекта мембранной вызванной поляризации, связанного с различием межфазных свойств минералов, слагающих стенки пор (минералогический эффект).
Теоретические исследования привели к следующим результатам:
1. Эффект может создавать фазовые сдвиги, которые намного превышают порог обнаружения ВП.
2. Значения пиковых частот зависят в основном от длин пор; они попадают в область частот измерений ВП и, следовательно, могут быть зарегистрированы.
3. При наложении минерального эффекта на классический эффект мембранной поляризации возникает значительный скачок фазового сдвига. Возможно, этот же эффект может быть наложен на эффект поляризации слоя Штерна, окружающего зёрна минералов.
Дальнейшие работы будут направлены на решение вышеупомянутых задач: :
1. Получение более точного распределения электрического потенциала внутри поры
2. Включение вклада плотного слоя в поляризационный эффект и учёт подвижностей ионов
3. Экспериментальная проверка эффекта.
