geofizica-cap 6.1

6

METODE ELECTRICE CU DISPOZITIVE NEFOCALIZATE

6.1. Carotajul electric standard

Carotajul electric convenŃional sau standard constă în măsurarea rezistivităŃii aparente cu dispozitive potenŃiale şi gradiente. Denumirea de standard derivă de la faptul că dispozitivele sunt standardizate. Atunci când condiŃiile de măsurare permit, alături de curbele de rezistivitate se înregis-trează şi curba de potenŃial spontan. În funcŃie de dispozitivele utilizate în cadrul carotajului electric standard sunt cunoscute mai multe procedee: carotajul electric standard obişnuit, carotajul electric cu dispozitive pentru sare, carotajul electric special. Fundamentarea teoretică este aceiaşi pentru toate procedeele şi a fost prezentată în capitolul 5.

6.1.1. Caracteristicile dispozitivelor carotajului electric standard

Carotajul electric standard constă în înregistrarea unei diagrafii compuse dintr-o curbă de potenŃial spontan şi două curbe de rezistivitate aparentă, una înregistrată cu dispozitiv potenŃial şi cu una cu dispozitiv gradient. Dispozitivele utilizate în practică pot fi consecutive sau neconsecutive, monopolare sau bipolare, sunt preferate cele bipolare, întrucât permit înregistrarea simultană şi a diagrafiei de PS (vezi figura 6.1).

Cu ajutorul relaŃiilor (5.27) – (5.32) stabilte în capitolul 5 se calcu-lează rezistivitatea aparentă pe baza valorilor măsurate şi a dispozitivului utilizat.

Caracteristicile dispozitivelor utilizate în carotajul electric standard sunt prezentate în tabelului 6.1.

METODE DE INVESTIGAREA SONDELOR CU DISPOZITIVE NEFOCALIZATE

109

Caracteristicile dispozitivelor de carotajului electric standard

Tabelul 6.1.

Dispozitivul

Simbolul

Scara adâncimilor

Lungimea dispozitivului

Raza de investigaŃie

Scară de măsură

1).PS ( PSE∆ ) - -

m/cm512 Ω,nPS =

(25 mV pe 2cm)

2). Aρ

Dispozitiv potenŃial

A0,3M2,0N (M0,3A2,0B)

( )m30

MAAM

,

Lp

=

=

( )m6,0

MAAM2,=

=pinvr

A (M)N (B)

M (A)M (A)

A (M) N (B)

0,3 m0

2,0 m

Dis

poz

itiv

gra

dien

t

Dis

pozi

tiv

pote

nŃia

l

3). Aρ

Dispozitiv gradient

N0,3M2,0A (B0,3A2,0M)

1:1000

( )m152

M00A

,

Lg

=

=

( )m152

0M0A

,

r g,inv

=

=

Scara de bază m/cm52 Ωρ ,n

A=

(0-20Ωm pe 8 cm diagrafie)

Scări de reluare

1/5 - m/cm512 Ω,

(0 – l00Ωm) 1/25 -

m/cm562 Ω,

(0 – 500Ωm)

Simbolurile incluse în paranteze sunt pentru dispozitivele bipolare şi sunt notate de jos în sus. DistanŃele dintre electrozi sunt în metri.

6.1.2. Înregistrarea diagrafiei electrice standard

Diagrafia electrică standard se obŃine cu ajutorul staŃiei de carotaj, schemele principiale de măsură fiind prezentate în figura 6.1.

În figura 6.1a, este reprezentată schema principială de măsură pentru un dispozitiv potenŃial monopolar.

Generatorul de curent continuu GEN emite un curent de intensitate I. Acest curent poate fi reglat cu ajutorul reostatului R şi măsurat cu miliampermetrul mA. Curentul continuu este aplicat colectorului de cu-rent CC, al pulsatorului invertor P. Acesta are rolul să transforme curentul continuu într-un curent pulsat, respectiv un curent continuu care-şi schimbă periodic polaritatea, având o formă dreptunghiulară (fig. 6.1e).

Curentul pulsat este transmis pe un conductor al cablului geofizic şi alimentează electrodul de curent A al dispozitivului de sondă. Al doilea conductor care iese din pulsator este conectat la electrodul de curent B, instalat la suprafaŃă sub forma unei prize de pământ introduse într-o groapă cu apă sau cu fluid de foraj. Electrodul B reprezintă electrodul de întoarcere a liniilor de curent care sunt emise în sondă prin electrodul A.


110

DiferenŃa de potenŃial care ia naştere între electrozii M şi N, MNU este tot de formă pulsată şi este proporŃională cu rezistivitatea aparentă a rocii investigate. DiferenŃa de potenŃial MNU se transmite pe doi conductori ai cablului geofizic la suprafaŃă şi se aplică colectorului de măsură CM, al pulsatorului-invertor P. Acesta transformă semnalul pulsatoriu într-un curent continuu, măsurat şi înregistrat pe film fotosensibil cu ajutorul galvanometrului de rezistivitate GR. Circuitul rezistiv RS asigură reglajul sensibilităŃii galvanometrului în funcŃie de constanta dispozitivului K.

Schema de măsură pentru dispozitivul gradient monopolar este identică (fig. 6.1b) fiind efectuată numai schimbarea conexiunilor conductorilor la electrozii dispozitivului de sondă.

Curba de potenŃial spontan poate fi obŃinută cu ajutorul electrodului de măsură, dar într-o lansare separată.

Schema de măsură pentru dispozitivul potenŃial bipolar este reprezentată în figura 6.1c, fiind compusă tot din generatorul de curent continuu GEN, reostatul de reglaj R şi instrumentul de măsură mA. De pe colectorul de curent al pulsatorului-invertor P, curentul pulsatoriu este transmis prin doi conductori ai cablului geofizic la electrozii de curent A şi B din diapozitivul de sondă.

Semnalul MNU , respectiv potenŃialul electrodului M în raport cu potenŃialul electrodului de referinŃă N, montat la suprafaŃa sub forma unei prize de pământ, este transmis printr-un conductor al cablului geofizic, tot sub formă pulsată la circuitului de măsură de la suprafaŃă. Pe acelaşi conductor este transmis şi potenŃialul de curent continuu PSE∆ , reprezen-tând potenŃialul spontan măsurat între electrodul M şi electrodul N de la suprafaŃă.

Cele două potenŃiale sunt separate cu ajutorul filtrului format din bobina de inductanŃă L, care opreşte componenta pulsatorie MNU şi lasă să treacă componenta continuă PSE∆ .

Această componentă este măsurată şi înregistrată pe film fotosensibil cu ajutorul galvanometrului GPS. Al doilea filtru este reprezentat de condensatorul de capacitate C, care opreşte componenta continuă PSE∆ şi lasă să treacă numai componenta pulsatorie MNU .


111

Fig. 6.1. Schema principială de măsură a diagrafiei electrice standard [ 5 ] :

a) - dispozitiv potenŃial monopolar; b) - dispozitiv gradient monopolar; c) - dispozitiv potenŃial bipolar;

d) - dispozitiv gradient bipolar; e) - diagrama curentului şi a diferenŃei de potenŃial


112

Aceasta este aplicată colectorului de măsură CM a pulsatorului invertor P, unde este transformat în semnal de curent continuu, măsurat şi înregistrat cu ajutorul galvanometrului GR. ReŃelele rezistive SR asigură reglajul sensibilităŃii galvanometrilor GR şi GPS.

În modul acesta se obŃine o înregistrare simultană a curbei de rezistivitate cu dispozitiv potenŃial şi a unei curbe de potenŃial spontan.

Schema de măsură pentru dispozitivul gradient bipolar este identică (figura 6.1d), deosebirea constând doar în schimbarea conexiunilor conductorilor la electrozii dispozitivului de sondă.

6.1.3. Forma de reprezentare a diagrafiei electrice standard

Diagrafia electrică standard este compusă din: - curba de PS ( PSE∆ ) înscrisă pe trasa I a diagramei; - curbele de rezistivitate aparentă Aρ , înscrise pe trasa II:

- cu dispozitiv potenŃial A0,3M2,0N (M0,3A2,0B) cu linie plină şi - cu dispozitiv gradient N0,3M2,0A (B0,3A2,0M) suprapusă peste curba potenŃială, cu linie punctată. În practica de şantier curba înregistrată cu dispozitiv potenŃial mai

este cunoscută şi sub denumirea de „curbă normală”, iar cea înregistrată cu dispozitiv gradient „curba a III-a”.

Diagrafia electrică standard (figura 6.2.) este prezentată împreună cu coloana litologică (a) a formaŃiunilor geologice traversate de sondă; punându-se în evidenŃă modul de reprezentare a fiecărui tip de rocă pe diagrafie. Scara de măsură pentru PSE∆ este nPS=12,5 mV/cm, iar pentru cele de Aρ este Ωm/cm 5,2=n .

Se observă că în dreptul unor roci compacte, cum sunt gresiile sau calcarele, curbele de rezistivitate aparentă ies din cadrul diagramei, limitate la o extindere de 8 cm (respectiv 0 - 20 Ωm); pentru a putea citi valorile mari de rezistivitate este necesară introducerea aşa ziselor „scări de reluare”: scara 1/5, Ωm/cm 5,12=n (0 – l00 Ωm/8 cm) şi scara 1/25,

Ωm/cm 5,62=n (0 – 500 Ωm/8 cm). Rezistivitatea aparentă măsurată cu dispozitiv gradient este propor-

Ńională cu rezistivitatea reală a mediului. Coeficientul de proporŃionalitate este egal cu raportul densităŃii reale de curent în mediul investigat şi densitatea de curent în mediu omogen şi izotrop.


113

0

0

0

2010050025mV

ΩmΩmΩmreluare 1/25

reluare 1/5

Marnă

Nisip poros-permeabil

Nisip argilos

Gresie compactă

Calcar poros-permeabil

Calcar compact

Petrol

Gaze

Apă sărată

Fig. 6.2. Forma de reprezentare a diagrafiei electrice standard [5].

Se poate demonstra, pentru un caz simplu, că rezistivitatea măsurată cu un dispozitiv potenŃial va depinde de contrastul de rezistivitate între stratul considerat şi mediile adiacente, de distanŃa de la electrodul M la stratul de cercetat şi de grosimea acestuia.


114

Forma de reprezentare prezentată mai sus corespunde în general înre-gistrărilor analogice, care s-au efectuat în majoritatea sondelor săpate în Ńara noastră. Această metodă a fost utilizată încă din anul 1931 şi reprezintă un fond diagrafic important pentru rezolvarea unor probleme de geologia zăcămintelor de petrol din Romania, de aceea considerăm necesară cunoaşterea acestei metode.

6.2. Alte procedee de carotaj electric standard

6.2.1. Carotajul electric special

Dispozitive utilizate

Carotajul electric special este de fapt carotajul electric standard, varianta vestică, aplicat la noi din anul 1966.

Diagrafia electrică specială este o formă a diagrafiei electrice standard în care se înregistrează pe lângă curba PSE∆ trei curbe de rezistivitate aparentă:

- două curbe de rezistivitate cu dispozitive potenŃiale ideale, având lungimile 11 AM=pL = 16in (0,4 m) şi, respectiv 22 AM=pL

=64in ( m61,≅ );la început se înregistra şi o a treia curbă potenŃială

33 AM=pL = 38in (0,95 m) înscrisă pe trasa a III-a.

-o curbă de rezistivitate cu dispozitiv gradient, având lungimea ft 18=gL şi 8 in ( ≅ 5,7 m).

Caracteristicile dispozitivelor pentru carotajul electric special sunt sintetizate în tabelul 6.2.

Forma de reprezentare a carotajului electric special

Diagrafia electrică specială se reprezintă pe trei trase ale diagramei (fig. 6.3.) şi este compusă din:

- curba de PS ( PSE∆ ) înregistrată în partea stângă a diagramei (pe trasa I-a de 10 diviziuni);

- curbele de rezistivitate aparentă cu dispozitive potenŃiale (denumite şi curbe normale), pe trasa a II- a tot de 10 diviziuni: curba cu dispozitiv potenŃial ( )m 0,4in 16AM11 ===pL este reprezentată cu linie plină ( ''

16ρ sau


115

16"N), iar curba cu dispozitiv potenŃial ( )m 1,6in 64AM22 ===pL este

reprezentată cu linie punctată ( ''

64ρ sau 64"N); - curba de rezistivitate aparentă cu dispozitiv gradient (denumită şi

curbă laterală - 18'8"L) este reprezentată pe trasa III-a de 10 div. Scara de măsură pentru rezistivitate este 2=ρn Ωm/div. (0-20 Ωm pe 10 div.) - scara

de bază este 2 Ωm/div, iar scara de reluare este de 20 Ωm/div, respectiv 0- 200 Ωm pe 10 div.

Caracteristicile dispozitivelor pentru diagrafia electrică specială

Tabelul 6.2.

Dispozitivul

Simbolul

Scara de

adâncime


Raza de

investigaŃie

Scara de măsură

1)PS – ( PSE∆ ) - - mV/div10=PSn

2). Aρ

dispozitiv potenŃial

1M''16A

''16ρ ( )m

Lp

4,0''16

AM1

1

≅

=

=

( )m4,0''32

AM2 1

1,

=

=

=pinvr

3). Aρ

dispozitiv potenŃial

2M''46A

''64ρ ( )m6,1''64

AM2

2

≅

=

=pL

( )m2,3''128

AM2 2

2,

=

=

=pinvr

N

B

M

N

A

B

M

A

1

M 2

64”

0

L

L

p

g

= 1

6”

= 1

88’

”

Disp. gradient

Disp. otenp Ńiale

4) Aρ

dispozitiv gradient AO=18.8”

''8'18ρ

Scara standardi-

zată

1:1000

Scară de detaliu

1:200

( )m7,5''8'18

0A

≅

=

=gL

( )m7,5''8'18

0A,

=

=

=ginvr

Scara de bază m/div2Ω=ρn

(0-20Ωm pe 10 div.)

Scări de reluare

101

m/div20Ω=ρn

(0 –200 Ωm pe 10 div. de diagrafie)

(OBS. 1 div de diagrama = 1/4in

= 6,35mm)


116

Fig. 6.3. Diagrafia electrice speciale.

Interpretarea diagrafiei electrice speciale

Aspectul calitativ al interpretării diagrafiei electrice speciale este, în linii mari, acelaşi ca la diagrafia electrică standard, cu avantajul că dispunându-se de trei curbe de rezistivitate aparentă cu raze diferite de investigare, iar curba cu dispozitiv lateral avănd raza de investigare mai mare ca cea de la diagrafia standard (L = 5,7 m, faŃă de L = 2,15 m), se poate face o estimare mai precisă a conŃinutului colectorului. Astfel:

- la "separaŃie pozitivă" între curbele de rezistivitate aparentă ''''''' 1664818

ρρρ ≥≥ roca poate fi caracterizată „posibil cu hidrocarburi”;


117

- la "separaŃie negativă" între curbele de rezistivitate aparentă -''''''' 1664818

ρρρ << - roca este caracterizată ca fiind cu apă de zăcământ.

Se cuvin făcute aceleaşi precizări ca şi în cazul carotajului electric standard şi anume că cele două separaŃii nu întotdeauna sunt respectate, un strat cu hidrocarburi fiind pus în evidenŃă şi atunci când cele trei curbe de rezistivitate prezintă separaŃie negativă, dar au forma corespunzătoare stratelor cu rezistivitate mare. Atunci când valorile de rezistivitate sunt foarte mari si egale pe cele trei curbe poate fi vorba şi de un strat compact.

Aspectul cantitativ al interpretării diagrafiei electrice speciale constă în posibilitatea determinării în anumite condiŃii favorabile a parametrilor rezistivitate reală Rρ rezistivitatea zonei de invazie iρ şi a diametrului zonei de invazie iD .

6. 3. AplicaŃiile diagrafiei electrice standard

Diagrafia electrică standard reprezintă o metodă de investigare aplicată la marea majoritate a sondelor forate în Ńara noastră, atât pentru hidrocarburi, cât şi pentru explorarea zăcămintelor de substanŃe minerale utile, ape geotermale, cărbuni etc.

Fac excepŃie cazurile în care nu se pot obŃine înregistrări cu metoda respectivă şi anume în sonde forate cu fluide neconductive, precum şi când diagrafiile obŃinute nu sunt concludente, respectiv în sonde forate cu fluide cu un grad înalt de mineralizaŃie. La acestea din urmă se adaugă în ultimul timp şi fluidele cu inhibitori, conŃinând în cantităŃi mari clorură de potasiu, care-i conferă fluidului caracter de fluid mineralizat.

AplicaŃiile diagrafiei electrice standard pot fi concretizate în următoa-rele situaŃii:

a) corelarea geologică a profilelor de sondă, care constă în recunoaş-terea după aspectul diagrafiei a formaŃiunilor geologice traversate de sonde, în comparaŃie cu sondele de pe aceiaşi structură;

b) stabilirea reperelor geologo - geofizice (markeri) şi a limitelor geolo-gice, pe baza cărora se construiesc hărŃi structurale şi secŃiuni geo-logice

c) separarea stratelor poros-permeabile care pot conŃine fluide sau a stratelor care conŃin alte substanŃe minerale;

d) determinarea limitelor şi grosimilor stratelor;


118

e) estimarea conŃinutului în fluide a rocilor poros-permeabile sau a altor substanŃe minerale;

f) determinarea nivelului limitelor de separaŃie dintre fluide; g) stabilirea adâncimii şi grosimii intervalelor care urmează a fi puse în

producŃie; h) efectuarea de studii geologice privind posibilităŃile de generare şi

colectare a hidrocarburilor şi altele.

6.3.1. LUCRAREA NR. 1

Determinarea limitelor şi grosimii stratelor poros-permeabile din carotajul electric standard – curba de PS

Carotajul electric standard

Carotajul electric standard este o metoda electrica de investigare a formaŃiunilor care constă în măsurarea rezistivităŃii aparente a rocilor cu un dispozitiv potenŃial şi unul gradient concomitenta cu variaŃia potenŃialului spontan, EPS. Dispozitivele sunt standardizate, de unde şi denumirea de “carotaj electric standard”, iar caracteristicile sunt redate în tabelul de mai jos.

Dispozitivele potenŃiale - distanŃa dintre electrozii “nepereche” este cu mult mai mică decât distanŃa dintre electrozii “pereche”: (direct: AM ≤ 1/10 MN; reciproc MA ≤ 1/10 AB).

Dispozitive gradiente - distanŃa dintre electrozii “pereche” este cu mult mai mică decât distanŃa dintre electrozii ”nepereche”: (direct MN ≤ 1/10 AM; indirect BA ≤ 1/10 AM).

Tabelul 6.3. Caracteristicile dispozitivelor utilizate în carotajul electric standard

Dispozitivul (simbol)

Tipul dispozitivului


(m)

Raza de investigare

(m) Obs.

A0,3M2N (M0,3A2B)

PotenŃial direct (reciproc)

Lp = 0,3 rip = 0,6

N0,3M2A (B0,3A2M)

Gradient direct (reciproc)

Lg = 2,15 rig = 2,15

A0,5M5N (M0,5A5B)

PotenŃial direct (reciproc)

Lp = 0,5 rip = 1

N0,5A5M (B0,5A5M)

Gradient direct (reciproc)

Lg = 5,25 rig = 5,25

Dispozitiv pentru sare


119

Curbe înregistrate

Diagrafia electrică standard este compusă din trei curbe şi anume (Anexa 1):

- o curbă de potenŃial spontan (PS), pe trasa din stânga; - o curbă de rezistivitate înregistrată cu dispozitiv potenŃial – ρ 0.3,

înregistrată în partea dreaptă a diagramei; - o curbă de rezistivitate înregistrată cu dispozitiv gradient – ρ 2.15,

pe aceeaşi trasă din partea dreaptă. CondiŃii optime de aplicabilitate

- în sonde forate cu noroi dulce; - strate cu grosimi mai mari de 2 m, h > 2m; - succesiuni marnoase nisipoase de grosime acceptabilă; - roci carbonatate cu porozitate intergranulară cu m ≥ 10 %. Limitări

- strate subŃiri; - strate rezistive; - invazie adâncă; - noroi sărat; - roci cu conŃinut de argilă; - nu poate fi utilizată în noroi neconductiv. Determinarea limitelor şi grosimilor stratelor poros-permeabile

Procedeele practice de determinare a grosimii şi limitelor stratelor după curbele de PS rezultă din distribuŃia câmpului electric natural creat de procesele electrochimice naturale ce dau nastere potenŃialului spontan.

Amplitudinea anomaliei şi forma curbei de P.S. înregistrată în dreptul unui strat poros-permeabil depind de următorii factori:

- potenŃialul spontan static, EPSS; - grosimea stratului, h; - rezistivitatea reală a stratului, ρ R; - rezistivitatea zonei de invazie ρ i şi diametrul zonei invadate Di; - rezistivitate noroiului de foraj ρ n - diametrul sondei d; - rezistivitatea formaŃiunilor adiacente ρ ad; - cantitatea de argilă conŃinută în stratul considerat;


120

- natura litologică a stratelor poroase-permeabile. FaŃă de factorii mai sus menŃionaŃi se evidenŃiază, în cazul

succesiunilor nisipoase-grezoase în alternanŃă cu marne şi argile impermeabile două cazuri: strate groase (h≥4d) şi strate subŃiri (h<4d).

Pentru determinare limitelor şi grosimilor stratelor poroase-permeabile, funcŃie de grosimea stratelor se va folosi una din metodele prezentate mai jos, funcŃie de grosimea stratului analizat.

1. Strate de grosime mare, h ≥ 4d; Metoda PSE2

1∆

În dreptul stratelor a căror grosime depăşeşte de patru ori diametrul sondei, limitele stratului (Hsup – limita superioară şi Hinf limita inferioară) se determină în punctele în care valoarea înregistrată a anomaliei de P.S. este egală cu jumătate din amplitudinea maximă – metoda jumătăŃii

amplitudinii ( PSE2

1∆ ) – figura 6.4.

Mod de lucru: se trasează “linia marnelor” de-a lungul valorilor electropozitive; se determină amplitudinea maximă a anomaliei de P.S. – egală cu

distanŃa dintre linia marnelor şi valoarea maximă electronegativă. Această valoare înmulŃită cu scara de înregistrare a P.S.-ului dă valoarea maximă înregistrată în dreptul stratului în mV ( ∆ EPS);

la jumătate din valoarea maximă a P.S-ului ( PSE2

1∆ ) se trasează o

verticală care intersectează curba de P.S. în două puncte care proiectate pe scara adâncimilor determină: -punctul superior de intersecŃie, limita superioară a stratului – Hsup; -punctul inferior de intersecŃie, limita inferioară a stratului – Hinf.

grosimea stratului se determină astfel: h = Hinf - Hsup (6.1)


121

P.S.

H sup

H inf

∆ E PS

Lin

ia

marn

elo

rLin

ia

nis

ipurilo

r

h

∆ E PS /2 ∆ E PS /2

P si

P ii

Fig.6.4. Strate de grosime mare h ≥ 4d; Metoda PSE2

1∆

2. Strate subŃiri, h < 4d; Metoda PSE3

2∆ .

În dreptul stratelor a căror grosime este mai mică decât de patru ori diametrul sondei, limitele stratului (Hsup – limita superioară şi Hinf limita inferioară) se determină în punctele în care valoarea înregistrată a anomaliei de P.S. este egală cu două treimi din amplitudinea maximă –

metoda PSE3

2∆ - figura 6.5.

Mod de lucru: se trasează linia marnelor; se determină amplitudinea maximă a curbei P.S. ( ∆ EPS); la 2/3 din apmlitudinea maximă se trasează o verticală care

intersectează curba P.S. în două puncte, care proiectate pe scara adâncimilor vor corespunde limitei superioare Hsup, respectiv limitei infrioare Hinf;

grosimea stratului, h se determină cu relaŃia (6.1).


122

P.S.

H sup

H inf

E PS

Lin

ia

marn

elo

rLin

ia

nis

ipurilo

rh

1/3 E PS 2/3 E PS

P si

P ii

Fig. 6.5. Strate subŃiri, h < 4d; Metoda PSE3

2∆ .

AplicaŃie:

Să se determine limitele şi grosmile stratelor poroase – permeabile din diagrafia electrică standard, cuprinsă în Anexa 1 după curba de PS.

Datele necesare determinărilor: - Diametrul sapei: d = 254 mm; - Scara PS: 12,5 mV/div; - Scara adâncimilor 1: 200

Rezultatele obŃinute se vor înscrie în tabelul următor:

Tabelul 6.4. Limitele şi grosimilor stratelor după curba de PS

∆ EPS Hsup Hinf h Nr. strat

mV m m m 1 2 3 4 5 6 7 8 9


123

6.3.2. LUCRAREA NR. 2

Determinarea limitelor şi grosimii stratelor poroase-permeabile din carotajul electric standard – curbele de rezistivitate înregistrate cu

dispozitive potenŃiale şi gradiente – ρ 0.3, ρ 2.15

În carotajul electric standard se înregistrează trei curbe şi anume: - o curba de potenŃial spontan - P.S., pe trasa din stânga a

diagramei; - o curba de rezistivitate înregistrată cu dispozitiv potenŃial – ρ 0.3,

pe trasa din dreapta a diagramei; - o curba de rezistivitate înregistrată cu dispozitiv gradient – ρ 2.15,

pe trasa din dreapta a diagramei. ConfiguraŃia curbelor de rezistivitate aparentă depinde de tipul

dispozitivului, de rezistivitatea şi grosimea stratului şi de raportul dintre grosimea stratelor şi lungimea dispozitivelor utilizate.

1. Determinarea limitelor şi grosimii stratelor după curbele de rezistivitate înregistrate cu dispozitiv gradient - ρ 2.15

Curbele de rezistivitate aparentă înregistrate cu dispozitiv gradient sunt asimetrice în raport cu planul median al stratului. Pentru a determina limitele şi grosimea stratelor poros-permeabile şi a limitelor acestuia se iau în considerare puncetele caracteristice de pe curbă, a căror poziŃie în raport cu limtele stratului este cunoscută. În funcŃie de rezistivitate stratului poros-permeabil în raport cu cea a stratului adiacent se deosebesc:

A. strate poros-permeabile cu rezistivitate mai mare decât rezistivitatea stratelor adiacente – ρ R > ρ ad;

B. strate poros-permeabile cu rezistivitate mai mică decât cea a stratelor adiacente – ρ R < ρ ad.

A. Determinarea limitelor şi grosimii stratelor pentru cazul: ρ R>>>> ρ ad. În acest caz, în funcŃie de raportul dintre lungimea dispozitivului şi

grosimea stratului, se evidenŃiază următoarele situaŃii: A.1. Strate de grosime mare ( )AO MOh > Curba de rezistivitate aparentă prezintă următoarele puncte

caracteristice (fig.6.5):


124

- un punct de rezistivitate maximă ρ amax, căruia îi corespunde adâncimea Hmax;

- un punct de rezistivtate minimă ρ amin, căruia îi corespunde adâncimea Hmin.

Aceste două adâncimi Hmax şi Hmin sunt situate faŃă de limitele stratului (Hinf – limita inferioară şi Hsup – limita superioară) la o distanŃă egală cu MN/2, respectiv AB/2, unde MN = AB= 0.3 m.

ρ

H sup

H min

H max

H inf

ρad

ρamax

ρamin

ρa0

H

Figura nr.1

Fig. 6.5 Determinarea limitelor şi grosimii stratelor pentru cazul ρ R> ρ ad.

Strate de grosime mare ( )AO MOh >

Mod de lucru:

se stabilesc punctele caracteristice, ρ amax respectiv ρ amin şi se citesc Hmax respectiv Hmin;

se determină limitele stratului cu relaŃiile:

( )AB MN2

1HH += minsup (6.2)

( )AB MN2

1HH += maxinf (6.3)


125

se determină grosimea stratului cu relaŃia:

minmaxsupinf HHHHh −=−= (6.4)

A.2. Strate de grosime mică ( )AO MOh < Pentru strate subŃiri curba de rezistivitate aparentă prezintă

următoarele puncte caracteristice: - un punct de rezistivitate maximă ρ amax; - un punct de maxim ecranat ρ ame, căruia îi corespunde adâncimea

Hme. Limita inferioară a stratului Hinf se găseşte la o distanŃă egală cu

lungimea dispozitivului gradient faŃă de Hme, ( )MO AO = Lg = 2.15 m.

ρ

H sup

H me

H inf

ρad

ρamax

ρame

ρa0

H

h

Amax

1/3Amax2/3Amax

Figura nr.2

Fig. 6.6. Determinarea limitelor şi grosimii stratelor pentru cazul ρ R> ρ ad.

Strate de grosime mică ( )AO MOh <

Mod de lucru:

se stabileşte punctul de maxim ecranat şi se citeşte pe diagrafie adâncimea corespunzătoare, Hme;

se determină limita inferioară cu relaŃia:


126

( )MO AOHH me −=inf (6.5)

se trasează distanŃa dintre linia de zero a rezistivităŃii şi ρ amax, distanŃă care este egală cu amplitudinea maximă a curbei de rezistivitate - Amax. La 2/3 Amax faŃă de linia de zero se trasează o verticală ce intersectează curba de rezistivitate în două puncte. DistanŃa dintre aceste puncte măsurată pe scara adâncimilor corespunde grosimii stratului:

maxA3

2h → (6.6)

se calculează limita inferioară astfel:

hHH −= infsup (6.7)

B. Determinarea limitelor şi grosimii stratelor pentru cazul: ρ R ≤ ρ ad.

În acest caz modul de determinare a limitelor şi grosimii stratelor poros-permeabile este aceeaşi atât pentru strate groase, ( )AO MOh > cât şi pentru strate subŃiri, ( )AO MOh < .

Curba de rezistivitate prezintă în acest caz două puncte caracteristice şi anume:

- un punct de rezistivitate maximă ρ amax; - un punct de rezistivitate minimă ρ amax. Aceste două puncte le corespund adâncimile Hmax respectiv Hmin,

adâncimi ce sunt situate faŃă de limitele stratului la distanŃe egale cu MN/2 (AB/2), unde MN = AB= 0.3 m.

Mod de lucru:

se stabilesc punctele caracteristice, ρ amax respectiv ρ amin şi se citesc pe diagrafie adâncimile corespunzătoare lor, Hmin respectiv Hmax.

se determină limitele stratului astfel:

( )AB MN2

1HH −= minsup (6.8)

( )AB MN2

1HH −= maxinf (6.9)


127

ρ

H sup

H min

H inf

ρad

ρamax

ρamin

ρa0

H

Figura nr.3

ρamax

ρamin

H max

H inf

H sup

H max

H min

Fig. 6.7. Determinarea limitelor şi grosimii stratelor pentru cazul: ρ R ≤ ρ ad.

se calculează grosimea stratului cu relaŃia:

minmaxsupinf HHHHh −=−= (6.10)

2. Determinarea grosimii şi a limitelor stratului poros-permeabil după curbele de rezistivitate înregistrate cu dispozitiv potenŃial – ρ 0.3

Curbele de rezistivitate aparentă înregistrate cu dispozitive potenŃiale sunt asimetrice în raport cu planul median al stratului. Pentru determinarea limitelor şi a grosimii stratelor poroase-permeabile se deosebesc două cazuri şi anume:

A. strate poros-permeabile cu rezistivitate mai mare decât rezistivitatea stratelor adiacente – ρ R > ρ ad;

B. strate poros-permeabile cu rezistivitate mai mică decât cea a stratelor adiacente – ρ R < ρ ad.


128

A. Determinarea limitelor şi grosimii stratelor după curba potenŃială, pentru cazul ρ R >>>> ρ ad.

ConfiguraŃia curbelor de rezistivitate este dependentă de raportul de raportul dintre lungimea dispozitivului şi grosimea stratului. Procedeele de determinare a limitelor şi a grosimii stratului sunt în funcŃie de acest raport şi se evidenŃiază următoarele situaŃii:

A.1. Strate de grosime mare AM5h > Curba de rezistivitate prezintă în acest caz următoarele puncte

caracteristice: - un punct de curbură maximă superior, ρ cs, căruia îi corespunde

adâncimea Hcs; - un punct d curbură maximă inferior, ρ ci, căruia îi corespunde

adâncimea Hci. Limitele stratului se găsesc faŃă de aceste adâncimi (Hca şi Hci) la o

distanŃă egală cu 1/2 AM, unde AM corespunde lungimii dispozitivului potenŃial, AB= Lp = 0.3 m.

ρ

Hcs

Hsup

Hci

Hinf

ρad

ρamax

ρa0

H

Figura nr.4

ρci

ρcs

Fig. 6.8 Determinarea limitelor şi grosimii stratelor după curba potenŃială,

pentru cazul ρ R > ρ ad. Strate de grosime mare AM5h >


129

Mod de lucru:

se stabilesc punctele de curbură maximă şi adâncimile corespunzătoare lor;


AM2

1HH cs −=sup (6.11)

AM2

1HH ci +=inf (6.12)

se calculează grosimea stratului cu ajutorul relaŃiei:

AMHHHHh csci +−=−= supinf (6.13)

A.2. Strate de grosime mică şi strate de grosime foarte mică, AM5h < şi AMh ≤

În acest caz curba de rezistivitate prezintă următoarele puncte caracteristice: - punctul superior de ecranare ρ aes, căruia îi corespunde adâncimea Hes; - punctul inferior de ecranare ρ aei, căruia îi corespunde adâncimea Hei.

FaŃă de aceste puncte limitele stratului se găsesc la distanŃa de 1/2 AM , unde AB= Lp = 0.3 m.

Mod de lucru:

se stabilesc punctele caracteristice de ecranare şi se citesc adâncimile corespunzătoare acesto puncte, Hes respectiv Hei.


AM2

1HH es +=sup (6.14)

AM2

1HH ei −=inf (6.15)

se calculează grosimea stratului conform relaŃiei:

AMHHHHh esei −−=−= supinf (6.16)


130

ρ

H sup

H es

H inf

ρad

ρamax

ρaei

ρa0

H

Figura nr.5

ρaes

ρaes

ρaei

H ei

H ei

H es

H sup

H inf

Fig. 6.9 Determinarea limitelor şi grosimii stratelor in cazul ρ R > ρ ad.

Strate de grosime mică şi strate de grosime foarte mică, AM5h < şi AMh ≤

Pentru cazul în care AMh ≤ , deşi stratul are o rezistivitate mai mare decât stratele adiacente, curba de rezistivitate aparentă prezintă un minim, dar se pun însă în evidenŃă cele două puncte de ecranare, iar modul de determinare este identic cu cel prezentat mai sus.

B. Determinarea limitelor şi grosimii stratelor după curba potenŃială, pentru cazul ρ R <<<< ρ ad.

În acest caz, atât pentru stratele groase, AM5h < cât şi pentru stratele subŃiri AMh ≤ , modul de detrminare al grosimii şi limitelor este acelaşi.

Pe curba de rezistivitate se stabilesc următoarele puncte caracteristice:

- un punct de curbură maximă superior, căruia îi corespunde adâncimea Hcs;

- un punct de curbură maximă inferior, căruia îi corespunde adâncimea Hci.

Aceste puncte sunt deplasate faŃă de limitele stratului cu distanŃa 1/2 AM .


131

ρ

Hsup

Hcs

Hinf

ρad

ρcs

ρa0

H

Figura nr.6

ρcs

Hci

Hinf

Hsup

Hci

Hcs

ρci

ρci

Fig. 6.10 Determinarea limitelor şi grosimii stratelor in cazul ρ R <<<< ρ ad.

Mod de lucru:

se stabilesc punctele de curbură maximă şi se citesc pe diagrafie adâncimile corespunzătoare lor, Hcs respectiv Hci.


AM2

1HH cs +=sup (6.17)

AM2

1HH ci −=inf (6.18)

se calculează grosimea stratului conform relaŃiei:

AMHHHHh csci −−=−= supinf (6.19)


132

AplicaŃie: Să se determine limitele şi grosmea stratelor poroase – permeabile

din diagrafia electrică standard, cuprinsă în Anexa 1 după curbele de rezistivitate aparentă gradientă şi potenŃială.

Datele necesare determinărilor: - Diametrul sapei, d = 254 mm; - Scara ρ = 2,5 Ω m/div; - Scara adâncimilor 1: 200

Rezultatele obŃinute se vor înscrie în tabelele 6.5 şi 6.6.

Tabelul 6.5. Limitele şi grosimea stratelor după curba gradientă

DISPOZITIV GRADIENT ObservaŃii Hmin Hmax Hsup Hinf h Strat de grosime mare

Nr. strat

Hei - Hsup Hinf h Strat de grosime mică - m m m m m -

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Tabelul 6.6. Limitele şi grosimea stratelor după curba potenŃială

DISPOZITIV POTENTIAL ObservaŃii Hcs Hci Hsup Hinf h Strat de grosime mare

Nr. strat

Hes Hei Hsup Hinf h Strat de grosime mică - m m m m m -

1 2 3 4 5 6 7 8 9


133

geofizica-cap 6.1

Documents