Удельное сопротивление грунта

Грунт	Удельное сопротивление, среднее значение (Ом*м)	Сопротивление заземления для комплекта ZZ-000-015, Ом	Сопротивление заземления для комплекта ZZ-000-030, Ом	Сопротивление заземления для комплекта ZZ-100-102, Ом
Асфальт	200 – 3 200	17 – 277	9,4 – 151	8,3 – 132
Базальт	2 000	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Бентонит (сорт глины)	2 – 10	0,17 – 0,87	0,09 – 0,47	0,08 – 0,41
Бетон	40 – 1 000	3,5 – 87	2 – 47	1,5 – 41
Вода
Вода морская	0,2	0	0	0
Вода прудовая	40	3,5	2	1,7
Вода равнинной реки	50	4	2,5	2
Вода грунтовая	20 – 60	1,7 – 5	1 – 3	1 – 2,5
Вечномёрзлый грунт (многолетнемёрзлый грунт)
Вечномёрзлый грунт – талый слой (у поверхности летом)	500 – 1000	–	–	20 – 41
Вечномёрзлый грунт (суглинок)	20 000	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Вечномёрзлый грунт (песок)	50 000	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Глина
Глина влажная	20	1,7	1	0,8
Глина полутвёрдая	60	5	3	2,5
Гнейс разложившийся	275	24	12	11,5
Гравий
Гравий глинистый, неоднородный	300	26	14	12,5
Гравий однородный	800	69	38	33
Гранит	1 100 – 22 000	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Гранитный гравий	14 500	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Графитовая крошка	0,1 – 2	0	0	0
Дресва (мелкий щебень/крупный песок)	5 500	477	260	228
Зола, пепел	40	3,5	2	1,7
Известняк (поверхность)	100 – 10 000	8,7 – 868	4,7 – 472	4,1 – 414
Известняк (внутри)	5 – 4 000	0,43 – 347	0,24 – 189	0,21 – 166
Ил	30	2,6	1,5	1
Каменный уголь	150	13	7	6
Кварц	15 000	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Кокс	2,5	0,2	0,1	0,1
Лёсс (желтозем)	250	22	12	10
Мел	60	5	3	2,5
Мергель
Мергель обычный	150	14	7	6
Мергель глинистый (50 – 75% глинистых частиц)	50	4	2	2
Песок
Песок, сильно увлажненный грунтовыми водами	10 – 60	0,9 – 5	0,5 – 3	0,4 – 2,5
Песок, умеренно увлажненный	60 – 130	5 – 11	3 – 6	2,5 – 5,5
Песок влажный	130 – 400	10 – 35	6 – 19	5 – 17
Песок слегка влажный	400 – 1 500	35 – 130	19 – 71	17 – 62
Песок сухой	1 500 – 4 200	130 – 364	71 – 198	62 – 174
Супесь (супесок)	150	13	7	6
Песчаник	1 000	87	47	41
Садовая земля	40	3,5	2	1,7
Солончак	20	1,7	1	0,8
Суглинок
Суглинок, сильно увлажненный грунтовыми водами	10 – 60	0,9 – 5	0,5 – 3	0,4 – 2,5
Суглинок полутвердый, лесовидный	100	9	5	4
Суглинок при температуре минус 5 С°	150	–	–	6
Супесь (супесок)	150	13	7	6
Сланец	10 – 100
Сланец графитовый	55	5	2,5	2,3
Супесь (супесок)	150	13	7	6
Торф
Торф при температуре 10°	25	2	1	1
Торф при температуре 0 С°	50	4	2,5	2
Чернозём	60	5	3	2,5
Щебень
Щебень мокрый	3 000	260	142	124
Щебень сухой	5 000	434	236	207

Сопротивление грунта и заземление

 

Удельное сопротивление грунта – это главный параметр, который влияет на конструкцию заземляющего устройства: количество и длину заземляющих электродов. Физически оно равняется электрическому сопротивлению, которое грунт оказывает току при прохождении им расстояния между противоположными гранями условного куба объёмом 1 куб. м.; размерность Ом*м. Удельное сопротивление зависит от многих факторов: состава и структуры грунта, его плотности, влажности, температуры, наличия примесей – солей, кислот, щелочей. Все эти параметры изменяются в течение года, поэтому соответствующим образом меняется и сопротивление грунта. Данный факт нужно учитывать при проведении замеров, расчётов, а также при измерении сопротивления растеканию смонтированного заземляющего устройства.

Сопротивление грунта и сопротивление заземления

Чем ниже значение удельного сопротивления грунта, тем лучше электрический ток растекается в среде, и тем меньше получится сопротивление заземляющего устройства. Низкое сопротивление заземления обеспечивает поглощение грунтом токов повреждений, токов утечки и молниевых токов, что предотвращает их нежелательное протекание по проводящим частям электроустановок и защищает контактирующих с ними людей от поражения электрическим током, а оборудование — от помех и нарушений работы. Заземляющее устройство обязательно должно быть дополнено правильно организованной системой уравнивания потенциалов.

Такие объекты, как жилой дом и линия электропередачи не требуют столь низкого сопротивления заземления, как, например, подстанции и сооружения с большим объёмом информационного и коммуникационного оборудования: ЦОД, медицинские центры и объекты связи. Более низкое сопротивление заземляющего устройства можно обеспечить растеканием тока с большего количества электродов, при том что высокое сопротивления грунта приводит к ещё большему увеличению габаритов заземлителя.

Норма сопротивления заземляющего устройства определяется ПУЭ 7 изд. раздел 1.7. – для электроустановок разных классов напряжения, пункты 2.5.116-2.5.134 – для линий электропередачи, а также другими отраслевыми стандартами и документацией к аппаратам и приборам.

Удельное сопротивление преимущественно зависит от типа грунта. Так, «хорошие» грунты, обладающие низким сопротивлением – это глина, чернозём (80 Ом*м), суглинок (100 Ом*м). Сопротивление песка сильно зависит от содержания влаги и колеблется от 10 до 4000 Ом*м. У каменистых грунтов оно легко может достигать нескольких тысяч Ом*м: у щебенистых — 3000-5000 Ом*м, а у гранита и других горных пород — 20000 Ом*м.

Удельное сопротивление грунтов в России

Среднее удельное сопротивление часто встречающихся на территории России грунтов приведено в таблице на странице, посвященной удельному сопротивлению грунта

Принять тип грунта можно по карте почв на территории России (для просмотра карты в полном размере, щёлкните на ней).

Значения, приведённые в таблицах справочные и подходят только для ориентировочного расчёта в том случае, когда другая информация отсутствует. Для того чтобы получить точное значение удельного сопротивления, необходимо проводить изыскательные работы. Замеры грунта проводятся в полевых условиях методом амперметра-вольтметра, а также путем измерения инженерно-геологических элементов (ИГЭ), проведенных на разной глубине методом вертикально электрического зондирования (ВЭЗ). Значения, полученные этими двумя способами, могут значительно отличаться, также, как отличаются характеристики грунта незначительно удаленных точек на местности. Поэтому, чтобы исключить ошибку в расчетах необходимо брать максимальный из результатов этих двух методов при приведении к однослойной расчётной модели. Если для расчётов необходимо привести грунт к двухслойной модели, то использовать можно только метод ВЭЗ.

Сезонное изменение сопротивления грунта и его учёт

Для учёта сезонных изменений и влияния природных явлений «Руководство по проектированию, строительству и эксплуатации заземлений в установках проводной связи и радиотрансляционных узлов» оперирует коэффициентом промерзания, который предписывается определенной климатической зоне России и коэффициентом влажности, учитывающим накопленную грунтом влагу и количество осадков, выпавших перед измерением. РД 153-34.0-20.525-00 при определении сопротивления заземляющего устройства подстанций использует сезонный коэффициент.

При пропитывании почвы водой, удельное сопротивление может снижаться в десятки раз, а при промерзании в разы увеличиваться. Поэтому, в зависимости от того, в какое время года были выполнены измерения, необходимо учитывать данные коэффициенты.

Это позволит предотвратить превышения нормы заземляющего устройства в результате изменений удельного сопротивления; нормируемое значение в соответствии с ПУЭ 7 изд. должно обеспечиваться при самых неблагоприятных условиях в любое время года.

При увеличении габаритов заземляющего устройства влияние сезонных изменений значительно снижается. Если заземлитель имеет горизонтальные размеры порядка 10 метров, то его сопротивление в течение года может изменяться в десятки и сотни раз, тогда как сопротивление заземлителя габаритами 100-200 метров изменяется всего лишь в 2 раза. Это связано с тем, что глубина растекания тока соизмерима с габаритами горизонтального заземлителя.Таким образом, распространенная в горизонтальном направлении конструкция действует на глубинные слои почвы, часто обладающие низким удельным сопротивлением в любое время года.

“Сложные грунты” с высоким удельным сопротивлением

Некоторые типы грунта имеют крайне высокое удельное сопротивление. Его значение для каменистых грунтов достигает нескольких тысяч Ом*м при том, что организация заземляющего устройства в такой среде связана с множеством трудностей – значительными затратами материалов и объёмами земляных работ. Из-за твердых включений практически невозможно использовать вертикальные электроды без применения бурения. Пример заземления в условиях каменистого грунта приведён на странице.

Возможно, ещё более сложный случай – это вечномерзлый грунт. При понижении температуры удельное сопротивление резко возрастает. Для суглинка при +10 С° оно составляет около 100 Ом*м, но уже при -10 С° может достигать 500 – 1000 Ом*м. Глубина промерзания вечномерзлого грунта бывает от нескольких сот метров до нескольких километров, при том что в летнее время оттаивает лишь верхний слой незначительной толщины: 1-3 м. В результате круглый год вся зона эффективного растекания тока будет иметь значительное удельное сопротивление – порядка 20000 Ом*м в вечномерзлом суглинке и 50000 Ом*м в вечномерзлом песке. Это чревато организацией заземляющего устройства на огромной площади, либо применением специальных решений, например, таких как электролитическое заземление. Для наглядного сравнения, пройдя по ссылке, можно посмотреть расчёт в вечномерзлом грунте.

Решения по достижению необходимого сопротивления

Традиционные способы

В хороших грунтах, как правило, устанавливается традиционное заземляющее устройство, состоящее из горизонтальных и вертикальных электродов.

Использование вертикальных электродов несет важное преимущество. С увеличением глубины удельное сопротивление грунта «стабилизируется». В глубинных слоях оно в меньшей степени зависит от сезонных изменений, а также, благодаря повышенному содержанию влаги, имеет более низкое сопротивление. Такая особенность очень часто позволяет значительно снизить сопротивление заземляющего устройства.

Горизонтальные электроды применяются для соединения вертикальных, также они способствуют ещё большему снижению сопротивления. Но могут использоваться и в качестве самостоятельного решения, когда монтаж вертикальных штырей сопряжен с трудностями, либо когда необходимо организовать заземляющее устройство определенного типа, например, сетку.

Нестандартные способы

В тяжелых каменистых и вечномерзлых грунтах монтаж традиционного заземления сопряжен с рядом проблем, начиная сложностью монтажа из-за специфики местности, заканчивая огромными размерами заземляющего устройства (соответственно – большими объемами строительных работ), необходимыми для соответствия его сопротивления нормам.

В условиях вечномерзлого грунта также имеет место такое явление как выталкивание, в результате которого горизонтальные электроды оказываются над поверхностью уже через год.

Чтобы решить эти проблемы, специалисты часто прибегают к следующим мерам:

• Замена необходимых объёмов на грунт с низким удельным сопротивлением (несет ограниченную пользу в случае вечномерзлого грунта, т. к. грунт замены также промерзает). Объемы такого грунта часто очень велики, и не всегда приводят к ожидаемым результатам, т.к. зона действия заземлителя вглубь практически равна его горизонтальным размерам, поэтому влияние верхнего слоя может быть незначительным.
• Организация выносного заземлителя в очагах с низким удельным сопротивлением, что позволяет установить заземлитель на удалении до 2 км.
• Применение специальных химических веществ – солей и электролитов, которые снижают удельное сопротивление мерзлого грунта. Данное мероприятие необходимо проводить раз в несколько лет из-за процесса вымывания.

Одним из наиболее предпочтительных решений в тяжелых условиях является электролитическое заземление, оно сочетает химическое воздействие на грунт (снижение его удельного сопротивления) и замену грунта (уменьшение влияния промерзания). Электролитический электрод наполнен смесью минеральных солей, которые равномерно распределяются в рабочей области и снижают её удельное сопротивление. Данный процесс стабилизируется с помощью околоэлектродного заполнителя, который делает процесс выщелачивания солей равномерным. Применение электролитического заземления позволяет избежать проблем организации традиционного заземляющего устройства, значительно уменьшает количество оборудования, габариты заземлителя и объёмы земляных работ.

Заключение

При проектировании заземляющего устройства необходимо иметь достоверные данные об удельном сопротивлении грунта на месте строительства. Точную информацию можно получить только с помощью изысканий и измерений на местности, но по разным причинам бывает, что возможности их провести нет. В таком случае можно воспользоваться справочными таблицами, но стоит принять во внимание, что расчёт будет носить ориентировочный характер.

Независимо от того, каким образом получены значения удельного сопротивления, нужно внимательно рассматривать все влияющие факторы. Важно учесть пределы, в которых удельное сопротивление может меняться, чтобы сопротивление заземляющего устройства никогда не превышало норму.

---

Смотрите также:

Смотрите также:

Удельное сопротивление грунта -Статьи

Грунт	Удельное сопротивление, среднее значение (Ом*м)	Сопротивление заземления для глубинного комплекта 15м, Ом	Сопротивление заземления для глубинного комплекта 30м, Ом
Асфальт	200 – 3 200	17 – 277	9,4 – 151
Базальт	2 000	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Бентонит (сорт глины)	2 – 10	0,17 – 0,87	0,09 – 0,47
Бетон	40 – 1 000	3,5 – 87	2 – 47
Вода
Вода морская	0,2	0	0
Вода прудовая	40	3,5	2
Вода равнинной реки	50	4	2,5
Вода грунтовая	20 – 60	1,7 – 5	1 – 3
Вечномёрзлый грунт (многолетнемёрзлый грунт)
Вечномёрзлый грунт – талый слой (у поверхности летом)	500 – 1000	–	–
Вечномёрзлый грунт (суглинок)	20 000	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Вечномёрзлый грунт (песок)	50 000	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Глина
Глина влажная	20	1,7	1
Глина полутвёрдая	60	5	3
Гнейс разложившийся	275	24	12
Гравий
Гравий глинистый, неоднородный	300	26	14
Гравий однородный	800	69	38
Гранит	1 100 – 22 000	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Гранитный гравий	14 500	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Графитовая крошка	0,1 – 2	0	0
Дресва (мелкий щебень/крупный песок)	5 500	477	260
Зола, пепел	40	3,5	2
Известняк (поверхность)	100 – 10 000	8,7 – 868	4,7 – 472
Известняк (внутри)	5 – 4 000	0,43 – 347	0,24 – 189
Ил	30	2,6	1,5
Каменный уголь	150	13	7
Кварц	15 000	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Кокс	2,5	0,2	0,1
Лёсс (желтозем)	250	22	12
Мел	60	5	3
Мергель
Мергель обычный	150	14	7
Мергель глинистый (50 – 75% глинистых частиц)	50	4	2
Песок
Песок, сильно увлажненный грунтовыми водами	10 – 60	0,9 – 5	0,5 – 3
Песок, умеренно увлажненный	60 – 130	5 – 11	3 – 6
Песок влажный	130 – 400	10 – 35	6 – 19
Песок слегка влажный	400 – 1 500	35 – 130	19 – 71
Песок сухой	1 500 – 4 200	130 – 364	71 – 198
Супесь (супесок)	150	13	7
Песчаник	1 000	87	47
Садовая земля	40	3,5	2
Солончак	20	1,7	1
Суглинок
Суглинок, сильно увлажненный грунтовыми водами	10 – 60	0,9 – 5	0,5 – 3
Суглинок полутвердый, лесовидный	100	9	5
Суглинок при температуре минус 5 С°	150	–	–
Супесь (супесок)	150	13	7
Сланец	10 – 100
Сланец графитовый	55	5	2,5
Супесь (супесок)	150	13	7
Торф
Торф при температуре 10°	25	2	1
Торф при температуре 0 С°	50	4	2,5
Чернозём	60	5	3
Щебень
Щебень мокрый	3 000	260	142
Щебень сухой	5 000	434	236

Удельное электрическое сопротивление грунта 100 Ом*м, 2 вертикальных очага

org/BreadcrumbList”>
• Граундтех /
• Статьи /
• Удельное электрическое сопротивление грунта 100 Ом*м, 2 вертикальных очага

Молниезащита объекта III категории
Контур заземления

Общие данные 

Устройство молниезащиты предназначено для обеспечения защиты от прямых ударов молнии (ПУМ).
Здание относится к III категории молниезащиты согласно пп.9, таблицы 1 Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122-87.

Таблица 1

№ пп.	Здания и сооружения	Местоположение	Тип зоны защиты при использова­нии стержне­вых и тросо­вых молние­отводов	Катего­рия молние­защиты
1	2	3	4	5
9	Небольшие строения III-V степеней огнестойкости, расположенные в сельской местности, в которых отсутствуют помещения, относимые по ПУЭ к зонам взрыво – и пожароопасных классов	В местностях со средней про­должительностью гроз 20 ч в год и более для III, IIIa, IIIб, IV, V степеней огнестойкости при N<0,1, для IVа степени огнестойкости при N<0,02	–	III

В случае с данным зданием, молниеприемником являются металлические фермы крыши промышленного здания, токоотводами служат металлические колонны, к колонне приваривается кусок металлической арматуры, выходящий сквозь стену наружу, к которому и крепится зажим соединения тип N с последующим устройством очага заземления.

Заземление объекта.

Согласно п.п. 2.13 «В качестве заземлителей защиты от прямых ударов молнии во всех возможных случаях (см. п. 1.8) следует использовать железобетонные фундаменты зданий и сооружений. При невозможности использования фундаментов предусматриваются искусственные заземлители:

• при наличии молниеприемной сетки или металлической кровли по периметру здания или сооружения прокладывается наружный контур следующей конструкции:
• в грунтах с эквивалентным удельным сопротивлением   500 Омм при площади здания более 250 м² выполняется контур из горизонтальных электродов, уложенных в земле на глубине не менее 0,5 м, а при площади здания менее 250 м² к этому контуру в местах присоединения токоотводов приваривается по одному вертикальному или горизонтальному лучевому электроду длиной 2—3 м;»

3.2.3.2. Специально прокладываемые заземляющие электроды СО 153-34. 21.122-2003.

«Сильно заглубленные заземлители оказываются эффективными, если удельное сопротивление грунта уменьшается с глубиной и на большой глубине оказывается существенно меньше, чем на уровне обычного расположения. Заземлитель в виде наружного контура предпочтительно прокладывать на глубине не менее 0,5 м от поверхности земли и на расстоянии не менее 1 м от стен. Глубина закладки и тип заземляющих электродов выбираются из условия обеспечения минимальной коррозии, а также возможно меньшей сезонной вариации сопротивления заземления в результате высыхания и промерзания грунта.»

Необходимо выполнить траншею глубиной 0,5 м и шириной 0,25 м

Таким образом, согласно таблице 2. 11 РД 34.21.122-87, минимальный диаметр стального вертикального электрода заземления: 10 мм.

Выбираем стержень стальной оцинкованный диаметром 16 мм длиной 1,5 (Z10161).

Конструкция стержня такова, что толщина стержня позволяет заглублять его вертикально при помощи электроинструмента. А резьбовая оснастка позволяет соединять стержня между собой для увеличения глубины залегания. Так достигается наилучшее растекание тока, кроме того на большой глубине, грунт не промерзает и не высыхает.

Стержень оцинкованный длиной 1,5 м – соединяется между собой при помощи муфты (Z10163) и образует вертикальный очаг заземления длиной 3 м.

Стержни заглубляются при помощи кувалды или электроинструмента. Удар должен осуществляться по удароприемной головке (Z10174), которая закручивается в соединительную муфту.

При использовании электроинструмента типа «отбойный молоток» или «перфоратор» необходимо использовать тип патрон SDS-MAX и насадку (Z10105) для передачи удара в головку.

Заглубить вертикальные стержни заземления в местах опусков токоотводов. При установке вертикальных заземлителей необходимо оставить на дне траншеи выпуск стержня длиной 150 мм для подключения горизонтального заземлителя (S10309).

Горизонтальный заземлитель полоса стальная оцинкованная 40х4 мм. П.п. Таблица 3. РД 34.21.122-87.
Таблица 3

Форма токоотвода и заземлителя	Сечение (диаметр) токоотвода и заземлителя, проложенных
	снаружи здания на воздухе	в земле
Круглые токоотводы и перемычки диаметром, мм	6	‑
Круглые вертикальные электроды диаметром, мм	‑	10
Круглые горизонтальные* электроды диаметром, мм	‑	10
Прямоугольные электроды:
сечением, мм	48	160
толщиной, мм	4	4
* Только для выравнивания потенциалов внутри зданий и для прокладки наружных контуров на дне котлована по периметру здания.

Контур прокладывается вокруг здания и соединяется между собой сваркой. Перед сваркой необходимо зачистить слой цинка. После сварки требуется окрасить цинконаполненным составом (M10247). Длина шва 6 см.

 

Выполнить соединение горизонтального и вертикального заземлителя при помощи специального зажима типа N (Z10106). Подключить к зажиму токоотвод.

Очистить соединение «полоса-токоотвод-стержень» от грунта, воды. Обмотать соединение лентой изоляционной (Z10104).

Расчет сопротивления растекания заземляющего устройства

Для сопротивления внешней молниезащиты здания требуется заземляющее устройство с сопротивлением до 10 Ом. Для расчета возьмем усредненную величину удельного сопротивления грунта – 400 Ом/м.

Сопротивление растеканию вертикального заземлителя определяется по формуле:

 

Где:

ρ- удельное сопротивление грунта, Ом/м;

С_ij – безразмерный коэффициент, зависящий от формы заземлителя и условий его заглубления;

l – длина вертикального электрода, м;

d – диаметр глубинного электрода, м;

n – количество электродов, шт;

H – заглубление (расстояние от поверхности земли до середины заземлителя, м).

Как правило, с учетом прокладки заземляющего проводника на глубине 0,5 м, H = L/2 + 0,5;

ρ- 100 Ом/м;

l – 7,5 м;

d – 0,016 м;

n – 2 шт;

H – 2 м.

Сопротивление одного вертикального электрода

Коэффициент использования стержней равен 0,8

Сопротивление всех вертикальных заземлителей

Безразмерный коэффициент вертикального электрода, зависящий от формы заземлителя и условий его заглубления:

Найдем коэффициент по формуле, указанной в п.6 таблицы 8 справочника по молниезащите Р.Н. Карякина

Предусматривая коэффициент использования стержней находим сопротивление всех вертикальных заземлителей по формуле:

Число заземлителей	Отношение расстояний между электродами к их длине
	1	2	3	1		2	3
	Электроды размещены в ряд (рас. 1)				Электроды размещены по контуру (рис.2)
2	0,85	0,91	0,94	–		–	–
4	0,73	0,83	0,89	0,69		0,78	0,85
6	0,65	0,77	0,85	0,61		0,73	0,80
10	0,59	0,74	0,81	0,56		0,68	0,76
20	0,48	0,67	0,76	0,47		0,63	0,71
40	–	–	–	0,41		0,58	0,66
60	–	–	–	0,39		0,55	0,64
100	–	–	–	0,36		0,52	0,62

Отношение расстояний между вертикальными электродами к их длине	Число вертикальных электродов
	2	4	6	10	20	40	60	100
Вертикальные электроды размещены в ряд (рис. 1 см. выше)
1	0,85	0,77	0,72	0,62	0,42	–	–	–
2	0,94	0,80	0,84	0,75	0,56	–	–	–
3	0,96	0,92	0,88	0,82	0,68	–	–	–
Вертикальные электроды размещены по контуру (рис. 2 см. выше)
1	–	0,45	0,40	0,34	0,27	0,22	0,20	0,19
2	–	0,55	0,48	0,40	0,32	0,29	0,27	0,23
3	–	0,70	0,64	0,56	0,45	0,39	0,36	0,33

Условия эксплуатации

Для обеспечения постоянной надежности работы устройства молниезащиты ежегодно перед началом грозового сезона производится проверка и осмотр всех устройств молниезащиты.

Во время осмотра и проверки устройств молниезащиты рекомендуется:

• проверить визуальным осмотром целостность молниеприемников и токоотводов, надежность их соединения и крепления к мачтам;
• выявить элементы устройств молниезащиты, требующие замены или ремонта вследствие нарушения их механической прочности;
• определить степень разрушения коррозией отдельных элементов устройств молниезащиты, принять меры по антикоррозионной защите и усилению элементов, поврежденных коррозией;
• проверить надежность электрических соединений между токоведущими частями всех элементов устройств молниезащиты;
• проверить соответствие устройств молниезащиты назначению объектов и в случае наличия строительных или технологических изменений за предшествующий период наметить мероприятия по модернизации и реконструкции молниезащиты в соответствии с требованиями настоящей Инструкции;
• уточнить исполнительную схему устройств молниезащиты и определить пути растекания тока
• молнии по ее элементам при разряде молнии методом имитации разряда молнии в молниеприемник с помощью специализированного измерительного комплекса, подключенного между молниеприемником и удаленным токовым электродом;
• Внеочередные осмотры устройств молниезащиты следует производить после стихийных бедствий (ураганный ветер, наводнение, землетрясение, пожар) и гроз чрезвычайной интенсивности.

Для определения технического состояния заземляющего устройства должны проводиться визуальные осмотры видимой части, осмотры заземляющего устройства с выборочным вскрытием грунта, измерение параметров заземляющего устройства в соответствии с нормами испытания электрооборудования.

Визуальные осмотры видимой части заземляющего устройства должны производиться по графику, но не реже 1 раза в 6 месяцев ответственным за электрохозяйство Потребителя или работником, им уполномоченным.

При осмотре оценивается состояние контактных соединений между защитным проводником и оборудованием, наличие антикоррозионного покрытия, отсутствие обрывов.

Результаты осмотров должны заноситься в паспорт заземляющего устройства.

Для определения технического состояния заземляющего устройства в соответствии с нормами испытаний электрооборудования должны производиться:

• измерение сопротивления заземляющего устройства;
• измерение напряжения прикосновения (в электроустановках, заземляющее устройство которых выполнено по нормам на напряжение прикосновения), проверка наличия цепи между заземляющим устройством и заземляемыми элементами, а также соединений естественных заземлителей с заземляющим устройством;
• измерение удельного сопротивления грунта в районе заземляющего устройства

Периодическому контролю со вскрытием в течение шести лет подвергаются все искусственные заземлители, токоотводы и места их присоединений, при этом ежегодно производится проверка до 20 % их общего количества. Пораженные коррозией заземлители и токоотводы при уменьшении их площади поперечного сечения более чем на 25 % должны быть заменены новыми.

Внеочередные замеры сопротивления заземления устройств молниезащиты следует

производить после выполнения ремонтных работ как на устройствах молниезащиты, так и на самих защищаемых объектах и вблизи них.

Результаты проверок оформляются актами, заносятся в паспорта и журнал учета состоянияустройств молниезащиты.

Земляные работы у защищаемых зданий и сооружений объектов, устройств молниезащиты, а также вблизи них производятся, как правило, с разрешения эксплуатирующей организации, которая выделяет ответственных лиц, наблюдающих за сохранностью устройств молниезащиты.

Во время грозы работы на устройствах молниезащиты и вблизи них не производятся.

Приложения 1 – Схема заземляющего устройства

 

Добавить комментарий

Почвы: характеристики и карты

Грунт	Удельное сопротивление, среднее значение (Ом x м)
Базальт	2 000
Бетон	40 — 1 000
Вода
Вода морская	0,2
Вода прудовая	40
Вода равнинной реки	50
Вода грунтовая	20 — 60
Вечномёрзлый грунт (многолетнемёрзлый грунт)
Вечномёрзлый грунт — талый слой (у поверхности летом)	500 — 1000
Вечномёрзлый грунт (суглинок)	20 000
Вечномёрзлый грунт (песок)	50 000
Глина
Глина влажная	20
Глина полутвёрдая	60
Гнейс разложившийся	275
Гравий
Гравий глинистый, неоднородный	300
Гравий однородный	800
Гранит	1 100 — 22 000
Графитовая крошка	0,1 — 2
Дресва (мелкий щебень/крупный песок)	5 500
Зола, пепел	40
Известняк поверхностный	3 000 — 5 000
Ил	30
Каменный уголь	150
Кварц	15 000
Кокс	2,5
Лёсс (желтозем)	250
Мел	60
Мергель
Мергель обычный	150
Мергель глинистый (50 — 75% глинистых частиц)	50
Песок
Песок, сильно увлажненный грунтовыми водами	10 — 60
Песок, умеренно увлажненный	60 — 130
Песок влажный	130 — 400
Песок слегка влажный	400 — 1 500
Песок сухой	1 500 — 4 200
Супесь (супесок)	150
Песчаник	1 000
Садовая земля	40
Солончак	20
Суглинок
Суглинок, сильно увлажненный грунтовыми водами	10 — 60
Суглинок полутвердый, лесовидный	100
Суглинок при температуре –5 °C	150
Супесь (супесок)	150
Сланец графитовый	55
Супесь (супесок)	150
Торф
Торф при температуре 10 °C	25
Торф при температуре 0 °C	50
Чернозём	60
Щебень
Щебень мокрый	3 000
Щебень сухой	5 000

таблица средних значений и применение для различных целей

Физико-химические особенности верхних слоёв земли, где протекают токи электрических установок, влияют на состояние подземных металлических конструкций. При проектировании и монтаже деталей трубопроводов и заземлителей необходимы знания об электропроводности почвы. Важное значение имеет показатель удельного сопротивления грунта. Этот параметр обуславливает уровень коррозионной опасности для заглубляемых металлоизделий.

Общие понятия и определения

Свойства почвы, позволяющие проводить ток, зависят от структуры и содержания различных компонентов. Преимущественное влияние на сопротивление заземлителей оказывают верхние грунтовые слои на глубине от 20 до 25 м. Изоляторы в виде кремнезёма, глинозёма и известняка заставляют выступать в роли проводника т. н. почвенный раствор, где между твёрдыми частями диэлектриков циркулируют соли и влага. Это обуславливает возникновение ионной проводимости почвы, а от электронной проводимости металлов её отличает оказание большего сопротивления электрическому току.

Коррозионной активностью земли называют её способность к разрушительным физико-химическим взаимодействиям с металлами. Влажность, пористость, кислотность и проницаемость почвы, присутствие органических соединений и продуктов жизнедеятельности бактерий, минерализация, количественный и качественный состав солей электролита могут увеличивать или уменьшать эту активность.

Удельное электросопротивление грунта, или просто сопротивление, обозначается буквой греческого алфавита ρ и определяет свойства в отношении электропроводности. Оно характеризует способность почвы сопротивляться движению электрических зарядов (токорастеканию) в условном проводнике, имеющем площадь поперечного сечения 1 кв. метр и длину 1 метр. За единицу измерения показателя принят Ом·м.

Чтобы определить значение удельного сопротивления грунта, применяются два основных способа:

• Метод контрольного электрода (употребляется в проектировании одиночных заземляющих устройств). Для этого изготавливают образец, соответствующий размерам будущей установки заземления, и погружают в исследуемую почву. Затем туда же помещают пару вспомогательных электродов и производят измерение сопротивления растеканию тока от контрольного устройства.
• Метод четырёх электродов. Их опускают в землю с расстоянием от 2 до 4 метров друг от друга на глубину до 1/20 от этого расстояния. Значение, измеренное таким образом, соответствует той глубине, на которую разнесены электроды.

Существуют и специальные высокоточные приборы для анализа активности грунта. Они позволяют работать не только в лабораторных, но и полевых условиях.

Влияние различных факторов

Состав земли, размеры, конфигурация и компактность размещения её фрагментов, влагосодержание и температура, содержание растворимых химических компонентов (солей, кислот, щелочей, остатков гниения органических примесей) отражаются на значении уровня электропроводности. Все эти параметры трансформируются в зависимости от времени года, поэтому меняются и свойства грунта, причём в обширном диапазоне.

В условиях сухого и жаркого лета верхние почвенные слои просыхают, зимой промерзают, в обоих случаях противодействие токорастеканию значительно увеличивается. Так, на глубине 30 см при понижении температуры воздуха с 0 °C до минус 10 °C удельное электросопротивление грунта возрастает в 10 раз, а на глубине 50 см — в 3 раза. Это позволяет оценить коррозионную активность почвы и получить исходные данные для выбора эффективной конструкции заземления или проектирования электрозащитного оборудования для подземного сооружения.

Исходя из этого, коррозионная активность грунтов делится на группы, сведения о которых приводятся в таблице:

Коррозионная активность	Удельное электросопротивление, Ом·м
Низкая	более 100
Средняя	от 20 до 100
Повышенная	от 10 до 20
Высокая	от 5 до 10
Весьма высокая	до 5

Электросопротивление грунта непосредственно влияет на монтажные работы: чем меньше его значение, тем проще произвести установку заземляющих устройств, а это снижает денежные и трудовые затраты.

Ведь для того чтобы эффективно противостоять растеканию тока при организации заземления установки для производства электроэнергии, отопительного или молниезащитного оборудования в почве с низким удельным сопротивлением, будут применяться заземлители существенно меньшего размера.

Роль табличных значений параметра

При расчёте устройства заземления проектировщиков интересуют сведения об электропроводящих свойствах почвы. Для предварительной оценки пользуются их средними величинами, но для нужд конкретного строительства выполняют пересчёт характеристик заземлителей. Исходные данные получают путём контрольных измерений и изыскательских работ, уточняющих для конкретной территории параметры удельного сопротивления грунта.

Таблица приблизительных значений выглядит таким образом:

Наименование грунта	Среднее удельное электросопротивление, Ом·м
Базальт	2 тыс.
Песчаник	1 тыс.
Слюдистые сланцы	800
Песок	500
Супесок	300
Пористый известняк	180
Каменный уголь	150
Суглинок	80
Глина	60
Чернозём	50
Земля садовая	40
Ил	30
Торф	25
Солончак	20

Грунты типа глины, чернозёма, суглинка (т. н. хорошие) обладают низким удельным электросопротивлением. Показатели песка во многом зависят от влагосодержания и лежат в пределах от 10 до 4 тыс. Ом·м. В случае скальных грунтов счёт уже идёт на тысячи, у щебенистых — от трёх до пяти тысяч, а у гранитных пород — 20 тыс. Ом·м.

Особенно сложно дело обстоит с вечномёрзлыми грунтами, ведь понижение температуры резко увеличивает их удельное сопротивление. Например, для того же суглинка при +10 °C оно равно 80 Ом·м, а при минус 10 °C уже достигает 1 тыс. Ом·м. Почвенный монолит зимой промерзает в глубину на километры, а летом оттаивание верхних слоёв происходит всего на несколько метров.

Влияние свойств грунта на заземление

Уменьшение значений удельного электросопротивления почвы создаёт более благоприятные условия для растекания электрического заряда. Поглощение токов утечки и разрядов молний надёжно защищает заглублённые металлоконструкции. Тем самым предотвращаются электротравмы работников и нарушения функционирования других приборов.

Средства и сети связи, электрические подстанции и медицинские учреждения с энергоёмким оборудованием требуют более низких значений сопротивления заземлителей, нежели компоненты электрической сети в виде ЛЭП и простые жилые дома. Их установка и безопасное использование регламентируется ПУЭ и многочисленными отраслевыми стандартами, а нормы указываются в сопроводительной документации к установленным приборам.

Во всех климатических зонах одни и те же явления природы по-разному воздействуют на почву, что нашло отражение в специальных коэффициентах промерзания, увлажнения и сезонности. Когда грунт намокает, его удельное сопротивление в несколько раз снижается, а при промерзании — увеличивается. Коэффициент увлажнения оказывает существенное влияние на удельное электросопротивление грунта. Его применяют для корректировки измерений в местах планируемого устройства заземления в ряде случаев:

1. Грунт перенасыщен влагой — выпало много осадков. Измеренный показатель соответствует минимально возможному.
2. Грунт имеет среднюю влажность — осадки были немногочисленными. Замеры тоже имеют среднее значение.
3. Грунт сухой — осадков мало. Результат измерений сопротивления грунта — максимальный.

Рост размеров заземляющих устройств уменьшает зависимость конструкции от климатических явлений.

Это объясняется тем, что ток растекается на глубину, соответствующую горизонтальным габаритам заземлителя, и основное воздействие приходится на внутренние слои почвы, которые имеют заведомо невысокое удельное сопротивление.

Способы получения необходимых параметров

Заземлители традиционной конструкции состоят из набора вертикальных и горизонтальных электродов и монтируются в беспроблемных, «хороших» грунтах. Вертикальные электроды обладают множеством достоинств, т. к. с увеличением глубины:

• характеристики почвы более стабильны;
• сезонные колебания меньше дают о себе знать;
• содержание влаги повышается и тоже снижает сопротивление.

Горизонтальные электроды применяются для нужд соединения, но могут использоваться и как самостоятельные элементы, когда невозможно нормально смонтировать вертикальные заземлители или требуется устройство определённой конструкции. В критических условиях вечной мерзлоты или тяжёлых грунтов монтаж классического заземления неэффективен. Специфическая ситуация местности потребует гигантских размеров заземляющих устройств, а в результате явления выталкивания электроды просуществуют в почве не более года.

Для решения этих проблем специалисты разработали ряд методик:

• Нужные объёмы «плохих» грунтов изымаются и заменяются «хорошими»: углём или глиной. В случае вечной мерзлоты эффект от этого будет краткосрочным, т. к. грунт-заместитель тоже рано или поздно застывает.
• В районах, имеющих низкое удельное сопротивление почв, монтируются установки выносного заземления на удалении до 2 км от основного источника.
• Используются химические соединения — соли и электролиты. Хлористый натрий (обычная поваренная соль), хлористый кальций, сернокислая медь (медный купорос) уменьшают сопротивление промерзающего грунта, но требуют обновления через непродолжительное время (от 2 до 4 лет), т. к. подвержены вымыванию.

Лучшее решение проблемы — создание комплекса электролитического заземления. В нём выгодно сочетается химическая обработка почвы и замена грунта. Для этого используются электролитические электроды, которые наполняются подготовленной смесью минеральных солей и равномерно распределяются по рабочему пространству. Процесс выщелачивания реагентов становится более стабильным за счёт использования специального околоэлектродного заполнителя, увеличивающего площадь контакта с почвой. Это позволяет решать проблемы установки традиционных заземлителей, существенно уменьшает размеры и количество оборудования, снижает объёмы общестроительных работ.

Применение на практике

Уровень электропроводности земли — величина непостоянная. На его значение влияют разнообразные факторы, среди которых основные — влажность, температура, структура и воздухопроницаемость. При установке заземляющего устройства требуется достоверная информация о местах проведения строительных работ. Чтобы сопротивление заземлителя не превысило допустимую норму, необходимо точно обозначить пределы, в которых оно может изменяться.

Все данные для нужд проектирования получают при помощи геологических изысканий и измерений на конкретном объекте. Полученные результаты подлежат корректировке с учётом времени года, ведь нормируемые значения необходимо обеспечить при самых критических условиях. И только если выясняется, что возможность привязки к местности по разным причинам отсутствует, пользуются справочными таблицами, при этом расчёт всегда будет ориентировочным.

Как определить удельное сопротивление грунта

Электрофизические свойства земли

Электрофизические свойства земли, в которой находится заземлитель, определяются ее удельным сопротивлением. Чём удельное сопротивление меньше, тем благоприятнее условия для расположения заземлителя.

Удельным сопротивлением земли называют сопротивление между противоположными плоскостями куба земли ребрами размером 1 м и измеряется оно в омметрах.

Чтобы представить себе это сопротивление, напомним, что куб меди с ребрами 1 м имеет сопротивление 175-10-6 Ом при 20°С; таким образом, например при значении р= 100 Ом-м земля имеет сопротивление в 5,7 млрд. раз больше, чем сопротивление меди в том же объеме.

Ниже приведены приближенные значения удельных сопротивлений земли, Ом м, при средней влажности.

Песок — 400 — 1000 и более

Супесок — 150 — 400

Суглинок — 40 — 150

Садовая земля — 40

Чернозем — 10 — 50

Каменистая глина (приблизительно 50%) — 100

Мергель, известняк, крупнозернистый песок с валунами — 1000 — 2000

Скала, валуны — 2000 — 4000

Речная вода (на равнинах) — 10 — 80

Морская вода — 0,2

Водопроводная вода — 5 — 60

Для сооружения заземлителей необходимо знать не приближенные, а точные значения удельных сопротивлений земли в месте вооружения. Они определяются на местах измерениями.

Свойства земли могут изменяться в зависимости от ее состояния — влажности, температуры и других факторов — и могут иметь поэтому разные значения в разные времена года из-за высыхания или промерзания, а также из-за состояния в момент измерения. Эти факторы учитываются при измерениях удельного сопротивления земли сезонными коэффициентами и коэффициентами, учитывающими состояние земли при измерениях, с тем чтобы требующееся сопротивление заземляющего устройства сохранялось в любой сезон и при любой влажности земли, т. е. при неблагоприятных условиях.

В табл. 1 приведены коэффициенты, учитывающие состояние земли при измерениях, приведены в табл. 1 .

Коэффициент k1 применяется, если земля влажная, измерениям предшествовало выпадение большого количества осадков; k2 — если земля нормальной влажности, если измерению предшествовало выпадение небольшого количества осадков; k3 — если земля сухая, количество осадков ниже нормы.

Таблица 1. Коэффициенты к измеренным значениям удельного сопротивления земли, учитывающие ее состояние во время измерения

Электрод	k1	k2	k3
Вертикальный
длина 3 м	1,15	1	0,92
длина 5 м	1,1	1	0,95
Горизонтальный
длина 10 м	1,7	1	0,75
длина 50 м	1,6	1	0,8

Измерить удельное сопротивление земли можно прибором (измерителем заземлений) типа МС-08 (или другим подобным) методом четырех электродов. Измерение следует проводить в теплое время года.

Прибор работает по принципу магнитоэлектрического логометра. Прибор содержит две рамки, одна из которых включается как амперметр, вторая как вольтметр. Эти обмотки действуют на ось прибора в противоположных направлениях, благодаря чему отклонения стрелки прибора пропорциональны сопротивлению. Шкала прибора градуирована в омах. Источником питания при измерении служит генератор Г постоянного тока, приводимый во вращение от руки. На общей оси с генератором укреплены прерыватель П и выпрямитель Вп.

Принципиальная схема измерителя заземлений типа МС-07 (МС-08)

Если пропускать ток через крайние электроды, то между средними возникает разность напряжений U. Значения U в однородной земле (слое) прямо пропорциональны удельному сопротивлению р и току I и обратно пропорциональны расстоянию а между электродами: U = ρ I / 2 π а или р = 2 π aU/I = 2 π aR, где R — показания прибора.

Чем больше значение а, тем больший объем земли охватывается электрическим полем токовых электродов. Благодаря этому, изменяя расстояние а, можно получить значения удельного сопротивления земли в зависимости от разноса электродов. При однородной земле вычисленное значение ρ не будет изменяться при. изменении расстояния а (изменения могут быть вследствие разной степени влажности). В результате измерений, используя зависимость ρ от расстояния между электродами можно судить о величинах удельных сопротивлений на разной глубине.

Схема измерения удельного сопротивления земли прибором МС-08

Измерение следует производить в стороне от трубопроводов и других конструкций и частей, которые могут исказить результаты.

Удельное сопротивление земли можно приближенно измерить методом пробного электрода. Для этого электрод (уголок, стержень) погружают в землю в приямок так, чтобы его верх находился на глубине 0,6—0,7 м от уровня земли, и измеряют прибором типа МС- 0 8 сопротивление электрода гв. А затем, пользуясь данными приближенных значений сопротивлений вертикальных электродов (таблицы 2), можно получить приближенное значение удельного сопротивления земли.

Таблица 2. Сопротивления растеканию электродов заземления

Электрод	Сопротивление, Ом
Вертикальный, угловая сталь, стержень, труба	ρ / l , где l — длина электрода в метрах
Полосовая сталь шириной 40 мм или круглая сталь диаметром 20 мм	2ρ / l , где l — длина полосы в метрах
Прямоугольная пластина (при небольшом соотношении размеров сторон), заложенная вертикально	0 ,25 ( ρ / ( ab -1/2 )) , где а и b — размеры сторон пластины в м.

Пример расчета удельного сопротивления грунта. В землю погружен уголок длиной 3 м. Сопротивление, измеренное прибором МС-08, оказалось равным 30 Ом. Тогда можем написать: Ризм = rв l = 30 х 3 = 90 Ом х м.

Измерения желательно производить в двух-трех местах и принимать среднее значение. Пробные электроды следует погружать забивкой или вдавливанием, чтобы создавать плотное соприкосновение с землей; ввертывание стержней для целей измерения не рекомендуется.

Применять аналогичный метод измерений с укладкой в землю полос не следует: метод трудоемок и малонадежен, так как надлежащий контакт полосы с землей после засыпки и трамбовки может быть достигнут только через некоторое время.

Для учета состояния земли во время измерений принимается один из коэффициентов k из табл. 1.

Таким образом, удельное сопротивление земли равно: р = k х Ризм

В протоколе указываются состояние земли (влажность) при измерениях и рекомендуемый сезонный коэффициент промерзания или высыхания земли.

Электрофизические свойства грунта, в котором находится заземлитель, определяются прежде всего его удельным сопротивлением. Чем меньше удельное сопротивление, тем более благоприятные условия для расположения заземлителя.

Удельное сопротивление грунта – сопротивление между противоположными плоскостями куба земли с ребром длины 1 м. Единица измерения удельного сопротивления – ом на метр (Ом·м).

Чтобы оценить величину удельного сопротивления грунта, сравним его с наиболее распространенным электротехническим материалом – медью. Так, куб меди таких же размеров имеет сопротивление 1,72·10 -8 Ом·м. При 20°С и средней влажности удельное сопротивление грунта составляет примерно ρ = 100 Ом·м, то есть земля имеет удельное сопротивление в 5,7 млрд. раз больше.

В табл. 6.3. приведены приближенные значения удельных сопротивлений различных типов почвы при средней влажности.

Таблица 6.3 – Удельное электрическое сопротивление грунтов ρ_гр

Тип грунта	Расчетное значение, Ом·м	Возможные пределы колебаний, Ом·м
Глина	8…70
Суглинок	40…150
Песок	400…1000
Супесок	150…400
Торф	—
Чернозем	9…53
Садовая земля	30…60
Мергель и известняк	1000…2000

При оборудовании заземляющих устройств необходимо знать не приближенные, а точные значения удельных сопротивлений грунта в данном месте. Получение такой информации возможно только непосредственными измерениями на местах.

Свойства почвы могут меняться в зависимости от ее влажности и температуры, поэтому удельное сопротивление может иметь разные значения в разные времена года из-за высыхания или промерзания. Эти факторы учитываются при измерениях удельного сопротивления земли сезонными коэффициентами. В табл. 6.4 приведены коэффициенты, учитывающие состояние земли во время измерений.

Таблица 6.4 – Сезонные коэффициенты сопротивления грунта

Заземлитель	k1	k2	k3
Вертикальный длины 3 м	1,15	1,00	0,92
Вертикальный длины 5 м	1,10	1,00	0,95
Горизонтальный длины 10 м	1,70	1,00	0,75
Горизонтальный длины 50 м	1,60	1,00	0,80

Коэффициент k₁ применяется, если земля влажная и измерениям предшествовало выпадение большого количества осадков; k₂ – земля нормальной влажности и измерения предшествовало выпадение небольшого количества осадков; k₃ – земля сухая, количество осадков ниже нормы.

Измерение удельного сопротивления почвы обычно проводят в теплое время года. В данной лабораторной работе используется измеритель заземлений типа МС-08 (рис. 6.3). Прибор имеет собственный источник питания в виде генератора, приводимого во вращательное движение с помощью ручки. Если в процессе измерения стрелка прибора колеблется, это является признаком наличия посторонних токов в земле. Чтобы избежать погрешности в измерениях достаточно изменить частоту вращения ручки. Однако следует заметить, что для обеспечения надлежащей точности измерения эта частота должна находиться в пределах 90. 150 об/мин.

Измеритель заземления МС-08 имеет три шкалы: 0 – 1000 Ом, 0 – 100 Ом и 0 – 10 Ом. Удельное сопротивление грунта измеряют шкалой на 1000 Ом. Прибор работает по принципу магнитоэлектрического логометра, он содержит две рамки, одна из которых включается как амперметр, а другая – как вольтметр. Эти обмотки действуют на ось прибора в противоположных направлениях, благодаря чему отклонения стрелки прибора пропорциональны сопротивлению.

Рис. 6.3 – Измеритель заземлений МС-08

Шкала прибора градуирована в омах, источником питания при измерении служит генератор Г постоянного тока, приводимого во вращение от руки. На общей с генератором оси укреплены прерыватель П1 и выпрямитель П2 (рис. 6.4).

Рис. 6.4 – Электрическая схема измерителя заземлений МС-08: Г – генератор, Р – реостат, Л – логометр, П1 – прерыватель, П2 – выпрямитель, П3 – переключатель.

Измерение удельного сопротивления грунта следует выполнять в стороне от трубопроводов и других металлических конструкций, которые могут внести погрешность в результаты. Схема измерения показана на рис. 6.5.

Рис. 6.5 – Схема измерения удельного сопротивления грунта

Чем больше значение а, тем больший объем почвы охватывается электрическим полем электродов и более точными являются результаты измерений. Изменяя расстояние а, можно получить зависимость удельного сопротивления земли от разнесения электродов. При однородной структуре грунта значение ρ не зависит от расстояния а (изменения могут быть вследствие разной степени влажности).

Таким образом, используя зависимость ρ от расстояния между электродами, можно судить о величинах удельных сопротивлений на разной глубине. Удельное сопротивление грунта определяют по формуле

(6.4)

где R – сопротивление прибора, Ом.

Измерения удельного сопротивления желательно выполнять в нескольких местах, рассчитывая затем среднее значение. Электроды следует забивать в землю для более плотного контакта, ввертывание стержней для целей измерения не рекомендуется.

Дата добавления: 2017-01-26 ; просмотров: 8399 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Расчетное удельное электрическое сопротивление грунта (Ом*м) — параметр, определяющий собой уровень “электропроводности” земли как проводника, то есть как хорошо будет растекаться в такой среде электрический ток от заземлителя.

Это измеряемая величина, зависящая от состава грунта, размеров и плотности
прилегания друг к другу его частиц, влажности и температуры, концентрации в нем растворимых химических веществ (солей, кислотных и щелочных остатков).

Использование в расчетах

Электрическое удельное сопротивление грунта является основным параметром для расчета заземления.

Чем меньший размер имеет эта величина, тем меньше будет сопротивление заземления смонтированного устройства.

Величины расчетного электрического удельного сопротивления грунта (таблица)

Грунт

Удельное сопротивление, среднее значение (Ом* м )Сопротивление заземления для комплекта
ZZ-000-015, ОмСопротивление заземления для комплекта
ZZ-000-030, ОмСопротивление заземления для комплекта
ZZ-100-102, ОмАсфальт200 — 3 20017 — 2779,4 — 1518,3 — 132Базальт2 000Требуются специальные мероприятия (замена грунта)Бентонит (сорт глины)2 — 100,17 — 0,870,09 — 0,470,08 — 0,41Бетон40 — 1 0003,5 — 872 — 471,5 — 41ВодаВода морская0,2Вода прудовая403,521,7Вода равнинной реки5042,52Вода грунтовая20 — 601,7 — 51 — 31 — 2,5Вечномёрзлый грунт (многолетнемёрзлый грунт)Вечномёрзлый грунт — талый слой (у поверхности летом)500 — 1000——20 — 41Вечномёрзлый грунт (суглинок)20 000Требуются специальные мероприятия (замена грунта)Вечномёрзлый грунт (песок)50 000Требуются специальные мероприятия (замена грунта)ГлинаГлина влажная201,710,8Глина полутвёрдая60532,5Гнейс разложившийся275241211,5ГравийГравий глинистый, неоднородный300261412,5Гравий однородный800693833Гранит1 100 — 22 000Требуются специальные мероприятия (замена грунта)Гранитный гравий14 500Требуются специальные мероприятия (замена грунта)Графитовая крошка0,1 — 2Дресва (мелкий щебень/крупный песок)5 500477260228Зола, пепел403,521,7Известняк (поверхность)100 — 10 0008,7 — 8684,7 — 4724,1 — 414Известняк (внутри)5 — 4 0000,43 — 3470,24 — 1890,21 — 166Ил302,61,51Каменный уголь1501376Кварц15 000Требуются специальные мероприятия (замена грунта)Кокс2,50,20,10,1Лёсс (желтозем)250221210Мел60532,5МергельМергель обычный1501476Мергель глинистый (50 — 75% глинистых частиц)50422ПесокПесок, сильно увлажненный грунтовыми водами10 — 600,9 — 50,5 — 30,4 — 2,5Песок, умеренно увлажненный60 — 1305 — 113 — 62,5 — 5,5Песок влажный130 — 40010 — 356 — 195 — 17Песок слегка влажный400 — 1 50035 — 13019 — 7117 — 62Песок сухой1 500 — 4 200130 — 36471 — 19862 — 174Супесь (супесок)1501376Песчаник1 000874741Садовая земля403,521,7Солончак201,710,8СуглинокСуглинок, сильно увлажненный грунтовыми водами10 — 600,9 — 50,5 — 30,4 — 2,5Суглинок полутвердый, лесовидный100954Суглинок при температуре минус 5 С°150——6Супесь (супесок)1501376Сланец10 — 100Сланец графитовый5552,52,3Супесь (супесок)1501376ТорфТорф при температуре 10°25211Торф при температуре 0 С°5042,52Чернозём60532,5ЩебеньЩебень мокрый3 000260142124Щебень сухой5 000434236207

Сопротивление заземления для комплектов ZZ-000-015 и ZZ-000-030, указанное в таблице, может использоваться
при различных конфигурациях заземлителя — и точечной, и многоэлектродной.

Вместе с таблицей ориентировочных величин расчетного удельного сопротивления грунта предлагаем Вам
воспользоваться географической картой уже смонтированных ранее заземлителей на базе готовых комплектов заземления ZANDZ
с результатами замеров сопротивления заземления.

Типы грунтов республики Казахстан

и их удельные электрические сопротивления (карта)

Тип грунта	Ом*м
Известняк поверхностный	5 050
Гранит	2 000
Базальт	2 000
Песчаник	1 000
Гравий однородный	800
Песчаник влажный	800
Гравий глинистый	300
Чернозём	200

Тип грунтаОм*мРазнообразные смеси глины и песка150Суглинок лесовидный100Глина полутвёрдая60Сланцы глинистые55Суглинок пластичный30Глина пластичная20Подземные водоносные слои5

Глина, суглинок, супесь (различия)

Рыхлые осадочные грунты, состоящие из глины и песка, классифицируются по содержанию в них глинистых частиц:

• глина — более 30%. Глина очень пластичная, хорошо скатывается в шнур (между ладонями). Скатанный из глины шар сдавливается в лепешку без образования трещин по краям.

• тяжелая — более 60%
• обычная — от 30 до 60% с преобладанием глинистых частиц
• пылеватая — от 30 до 60% с преобладанием песка

суглинок — от 10% до 30% глины. Этот грунт достаточно пластичен, при растирании его между пальцами не чувствуются отдельные песчинки. Скатанный из суглинка шар раздавливается в лепешку с образованием трещин по краям.

тяжелый — от 20 до 30%

средний — от 15 до 20%

легкий — от 10 до 15%

супесь (супесок) — менее 10% глины. Является переходной формой от глинистых к песчаным грунтам. Супесь наименее пластичная из всех глинистых грунтов; при ее растирании между пальцами чувствуются песчинки; она плохо скатывается в шнур. Скатанный из супеси шар рассыпается при сдавливании.

Зависимости от условий

Зависимость удельного сопротивления грунта (суглинок) от его влажности
(данные из IEEE Std 142-1991):

Зависимость удельного сопротивления грунта (суглинок) от его температуры
(данные из IEEE Std 142-1991):

На этом графике хорошо видно, что при температуре ниже нуля грунт резко повышает свое удельное сопротивление, что связано с переходом воды в другое агрегатное состояние (из жидкого в твердое) — почти прекращаются процессы переноса заряда ионами солей и кислотными/щелочными остатками.

Томография электрического сопротивления для понимания поведения глины во время сезонных колебаний содержания воды

Основные моменты

•

Осуществляется мониторинг изменения влажности глинистых почв на месте

•

Комбинация данных с датчиков и из геофизика представлена ​​

•

Электросопротивление Томография рассчитана на чувствительность к влиянию сантиметровых неоднородностей на свойства почвы

•

Полностью описываются неоднородности в масштабе полуметра и вариации во времени во время сезонных изменений

•

Результаты позволяют узнать на месте динамику влажности в неоднородной глинистой почве

Реферат

Проблемы с фундаментом подчеркивают отсутствие понимания окружающих факторов, которые влияют на движения грунта во время влажно-сухих циклов (Винсент, 2009).Для решения этой проблемы можно использовать геотехнические характеристики глинистой формации для выявления значительной изменчивости литологических фаций как по вертикали, так и по горизонтали на очень коротких расстояниях. Неоднородность почвы в этом случае объясняет широкий спектр геотехнических параметров и слабую корреляцию между ними, оцениваемую по поведению почвы, наблюдаемому на месте. В этой статье основное внимание уделяется дефициту воды в почве и ее выгодам с течением времени, связанным с составом почвы в неоднородной глинистой формации, с помощью томографии электрического сопротивления (ERT).Томография электрического сопротивления и рефлектометрия во временной области (TDR) использовались одновременно для измерения удельного сопротивления и влажности почвы на экспериментальном участке поля с уникальной целью определения влажности почвы на этом первом этапе исследования. Вариации удельного сопротивления, полученные с помощью ERT, сравнивались с местными эффективными измерениями осадков и влажности почвы с помощью рефлектометрии во временной области (TDR) до глубины 3 м. Результаты показывают возможность определения вариаций содержания влаги в почве по сезонам, и особенно обнаружения быстрого увеличения влажности благодаря пространственной неоднородности почвы в дециметровом масштабе.ERT оказался полезным методом разграничения почвенных фаций на основе их поведения при сушке и увлажнении.

Ключевые слова

Глинистая почва

Томография электрического сопротивления

Неоднородность почвы

Мониторинг

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Полный текст

Авторские права короны © 2013 Опубликовано Elsevier B.V. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

(PDF) Характеристики удельного электрического сопротивления уплотненных глин

ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРИМЕЧАНИЯ

267

ССЫЛКИ

Bjerrum, L., Mourn, J. & Eide, 0. (1967). Применение электроосмоса

для решения проблемы фундамента в норвежской быстрой глине

. Ggootechnique 17, No. 3,

214-235.

Баттерфилд Р. и Джонстон И. В. (1980). Воздействие электроосмоса на металлические сваи в глине.

Геотехника 30, № 1, 17-38.

Касагранде, Л. (1949). Электроосмос в почвах.

Giootechnique 1, No.2, 159–177.

E.L.E. Ltd (1971). Стандартный тетраметр переменного тока.

Хемел Хемпстед: E.L.E. Ltd.

Эрчул Р. А. и Гуларте Р. С. (1982). Электрическое сопротивление

, используемое для измерения разжижения песка. .7.

Геотек. Div. Являюсь. Сот.

Гр. Энгрс

108, GT5,

778-782.

Грифитс, Д. Х. и Кинг, Р. Ф. (1965). Прикладной

геофизика для инженеров и геологов.

Оксфорд:

Pergamon Press.

Хиггинботтом, И. Э. (1976). Использование геофизических методов

в инженерной геологии. Земля

Engng

9,

No. 2, 34-38.

Хиггс П. Дж. (1930). Исследование сопротивления заземления –

тенс, J. Instn

Электр. Engrs 68, 736-750.

Хауэлл, Б. Ф., и Ликастро, П. Х. (1961). Диэлектрик

поведение горных пород и минералов.Являюсь.

Минералог

46, 269-288.

Хойер, В. А. и Рамбл, Р. К. (1976). Диэлектрическая

постоянная горных пород как петрофизический параметр.

Общество аналитиков нефти и геофизических исследований скважин.

17-й ежегодный симпозиум по каротажу

, 9-12 июня, стр.

l-27.

Келлер Г. В. и Ликастро П. Х. (1959). Диэлектрик

постоянное и удельное электросопротивление естественного состояния

жил.Геол. Конечно. Бюл., 1052-Н, 257-285.

Маккартер, У. Дж. (1981).

Resistivify испытание свайных фундаментов

.

Кандидатская диссертация, Эдинбургский университет.

McCarter, W. J., Whittington, H. W. & Forde, M. C.

(1979). Применение удельного электрического сопротивления для испытаний на целостность бетонных несущих свай. Proc. 4-й

Внутр. Конф. Неразрушающий контроль,

Гренобль,

Франция, стр 185-192.

McCarter, W. J., Forde, M. C. & Whittington, H. W.

(1981). Экспериментальное исследование реакции сопротивления земли

железобетонной сваи.

Proc. Инстн

Гр. Engrs,

Part 2, 70, Dec., llOl-

1129.

McCollum, B. & Logan, K.H. (1930).

Электролитическая

Коррозия

железа в почвах.

Бюро стандартов Tech-

nologic, Paper No.25.

Митчелл, Дж. К. и Аруланандан, К. (1968). Электрический

Рассеивание по отношению к структуре почвы. J.

Soil Mech.

Fdns Div. Являюсь. Сот. Civ.

Engrs 94, SM2, 447-

471.

Sachs, S. B. & Spiegler, K. W. (1964). Радиочастота

измерений пористых токопроводящих пробок. J. of

Phys.

Chem. 68, 1214–1222.

Скотт, Дж. Х., Кэрролл Р. Д. и Каннингем Д. Р.

(1967). Измерение диэлектрической проницаемости и электропроводности влажных горных пород: новый лабораторный подход. J. Geophys.

Рез.

72, 5101-5115.

Смит-Роуз Р. Л. (1933). Электрические свойства грунта

на переменные токи на радиочастотах.

Proc. Ров. Сот. Lx_ & ..

Серия А.140.359-377.

Смит-Роуз, Р. Л. (1934): Электрические измерения на почве

с переменным током. J.

lnstn Electr. Энгрс

75, 221-237.

Смит-Роуз Р. Л. (1935). Электрические свойства грунта

на частотах до 100 Мегациклов / комплект. с примечанием

об удельном сопротивлении почвы в Великобритании. Proc.

Phys.

Сот. Земельный., 47, 923-331.

Томлинсон, М.Дж. (1969).

Проектирование фундамента

и

строительство

Строительство. Лондон: Питман.

РОЛЬ ГЛИН И СЛАНЦЕВ В ОТКЛИКЕ ЖУРНАЛА НИЗКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

РОЛЬ ГЛИН И СЛАНЦЕВ В ОТВЕТЕ ЖУРНАЛА НИЗКОГО УСТОЙЧИВОСТИ

Роль глин и сланцев в отклике каротажа с низким удельным сопротивлением

Глина была определена как основная причина плат с низким удельным сопротивлением. В определенной степени сланец, благодаря его тесной связи с глиной, также несет ответственность за низкие значения удельного сопротивления в продуктивных зонах.(К сожалению, большая часть этой общей вины может быть основана на неуместной и неуместной тенденции использовать термины глина и глина в некоторой степени взаимозаменяемо.) Однако, хотя может быть трудно отличить глину от глины с помощью обычных измерений, проводимых на кабеле , именно глина , что усложняет каротажный анализ в продуктивных зонах с низким удельным сопротивлением. В этом разделе мы рассмотрим глину и сланец, а также изучим различные химические, минералогические и структурные факторы, которые взаимодействуют, чтобы снизить реакцию инструментов сопротивления в продуктивных зонах.

Ключевые определения

Мы начнем обсуждение глин и сланцев с определения этих двух ключевых терминов.

Сланец

Согласно Глоссарию по геологии Американского геологического института, , Сланец определяется как мелкозернистая, затвердевшая обломочная осадочная порода, образованная консолидацией
(путем сжатия или цементации) глины, ила или ила.

Характеризуется тонко слоистым строением пластинок от 0.Толщиной от 1 до 0,4 мм. Сланцы содержат значительное количество глинистых минералов или производных глинистых минералов с высоким содержанием обломочного кварца; содержащие не менее 50% ила, 35% фракции глины или слюды и 15% химических или аутигенных материалов (Крынин, 1948).

Термин сланец первоначально применялся к слоистой глинистой породе, но теперь применяется к тонкослоистому или делящемуся аргиллиту, алевролиту или аргиллиту. Этот термин иногда используется без указания состава и в широком смысле применяется к массивным или блочным затвердевшим илам и глинам, которые не являются слоистыми, к слоистым илам и глинам без затвердевания, к мелкозернистым и тонкослоистым песчаникам и к сланцам. .

Глина

В Глоссарии AGI говорится, что Clay – это:
фрагмент породы или минерала, или обломочная частица любого состава (часто кристаллический фрагмент глинистого минерала), имеющего диаметр менее 1/256 мм (4 мкм). Этот размер приблизительно соответствует верхнему пределу, при котором частица может проявлять коллоидные свойства.

Он содержит значительное количество глинистых минералов (гидросиликатов алюминия), полученных в результате выветривания (в первую очередь разложения) или осаждения из полевошпатовых пород, а также содержит незначительное количество мелкодисперсного кварца, разложившегося полевого шпата, карбонатов, железистых веществ и других примесей.Кроме того, этот состав должен содержать более 50% частиц размером с глину (Twenhofel, 1937), а глинистые минералы должны составлять не менее 25% от общего количества (Pettijohn, 1957).

Этот термин также применяется к рыхлым, землистым, чрезвычайно мелкозернистым природным осадкам или мягким породам, состоящим в основном из частиц размера глины или коллоидных частиц и характеризующихся пластичностью. Обычно его наносят на любые мягкие, липкие, мелкозернистые отложения (такие как суглинок или кремнистый ил) и на землистый материал.

Обзор

Из приведенных выше определений легко понять, почему сланец и глина так часто используются как синонимы.Мы также можем видеть, что сланец связан с глиной по своему составу – сланец в основном представляет собой грубую смесь примерно половины глины и половины ила. В следующих разделах мы выйдем за рамки словарных определений для более широкого обсуждения глин и сланцев и того, как они влияют на свойства коллектора.

Сланцы

В сланцах ил (часто в основном сверхмелкозернистый кварц или другие материалы) сам по себе не оказывает чрезмерного влияния на свойства пласта или отклик каротажа (хотя ил может способствовать микропористости, которая может снизить удельное сопротивление из-за связанной воды).Однако глина влияет на отклик бревна. Любая тщательная оценка каротажа должна учитывать влияние сланцев и глинистых минералов. Эти эффекты выходят за рамки простого уменьшения отклика удельного сопротивления. Необходимо учитывать другие петрофизические свойства сланцев и глин, такие как плотность, количество водорода, радиоактивность, проницаемость и т. Д.

Был разработан ряд стратегий оценки каротажей для учета влияния сланцев и глин. Степень, в которой оценка каротажа и итоговая оценка S _w зависит от глины или сланца, будет зависеть от типа и объема, а также от распределения сланцев и глин по отношению к продуктивному песку.

Глины

Мы только что видели, что глины обычно состоят из водных алюмосиликатных минералов, смешанных с различными другими минералами и илами в различных пропорциях. Любая пористость, обнаруженная в глине, будет зависеть от расположения частиц и уплотнения породы. Эти поровые пространства чаще всего содержат воду, но могут также содержать углеводороды.

Как и в случае с другими литологиями, реакция каротажа на глину будет зависеть от ее состава и пористости, а также от водо- или углеводородной насыщенности.В пористой системе глинистые минералы способны проявлять реакцию, которая полностью не соответствует их пропорциональному объему по отношению к песку, и что особенно заметно в применении к отклику каротажа сопротивления. Песчаники с большим количеством глины, такие как иллит, часто показывают очень высокие значения водонасыщенности, рассчитанные с помощью логарифма, но эти пески часто не содержат воды. Этот каротажный отклик обусловлен присутствием связанной воды в микропорах глинистых минералов, а также поверхностной проводимостью глин и системы глина-вода (мы обсудим эти факторы позже).

На самом деле, многие проблемы, приписываемые глинам, вызваны их взаимодействием с водой. Вода в молекулярной решетке глины заставляет ее расширяться, поскольку молекулы воды сжимаются между слоями решетки. Это увеличивает объем глинистой частицы, снижает ее плотность и часто вызывает снижение проницаемости породы. Расширение глины в воде также может быть причиной оседания сланца и перемещения мелочи.

Классификация глины

Мы можем использовать три подхода к классификации глины:

Минералогия,

Размер зерна

и

Происхождение

Мы обсудим каждый из них по очереди ниже.

Классификация по минералогии

Обычные глинистые минералы можно классифицировать по широким типам; каждый из них имеет аналогичную базовую структуру, но при этом имеет широкий диапазон составов. На молекулярном уровне эти минералы организованы в листы решеток октаэдра оксида алюминия и тетраэдра кремнезема (Рис. 1: Кристаллическая структура обычных глинистых минералов ). Мы увидим, что наиболее важным аспектом этих минералов является их способность удерживать адсорбированную воду на поверхности своих зерен.

Рисунок 1

Четыре основных типа глинистых минералов обычно встречаются в системе пор песчаников (Рисунок 2: SEM-фотографии четырех распространенных глинистых минералов ): смектит, иллит, Каолинит и хлорит.

Рисунок 2

Монтмориллонит (Смектит): Al ₂ Si ₄ O ₁₀ (OH) ₂ n H ₂ O
Рис. минералы.

Рис. 3

Смектиты часто встречаются как минералы с оборками внутри поровой системы. Когда эта глина впитывает пресную воду, она разбухает в несколько раз по сравнению с первоначальным (сухим) объемом и сохраняет большое количество воды между слоями в своей минеральной структуре. Это изменение объема может вызвать смещение монтмориллонитовых глин и их миграцию внутри системы пор, что приведет к закупорке каналов пор.

Иллит : K ₂ Al ₄ (Si ₆ Al ₂ ) O ₂₀ (OH) ₄
Рис. 4. Глины иллита обычно выглядят как волокнистые массы мелких кристаллов.Иллит часто ассоциируется с миграцией мелких частиц наряду со снижением проницаемости. С глинами иллита часто связаны высокие значения микропористости и неподвижной связанной водонасыщенности.

Рисунок 4

Каолинит : Al ₄ Si ₄ O ₁₀ (OH) ₈
Рисунок 5: Каолинит обычно встречается в дискретной системе частицы в виде крупных хлопьевидных буклетов, которые ненадежно прикрепляются к поверхности шлифовальных зерен.

Рис. 5

Когда буклеты каолинита смещаются, они обычно становятся слишком большими, чтобы пройти через отверстия поровых горловин, и поэтому часто вызывают закупорку поровых горловин.

Хлорит : (Mg, Fe) ₅ (Al, Fe ¹¹¹ ) ₂ Si ₃ O ₁₀ (OH) ₈
Рис. отдельные песчинки или скопления.Хлорит часто содержит в своей структуре значительные количества железа и магния.

Рис. 6

Когда обнаруживается, что глины содержат комбинацию глинистых минералов, их называют смешанными глинами. Таблица 1 ( Свойства различных глин ) перечисляет ряд петрофизических свойств, связанных с четырьмя распространенными типами глин.

Классификация по размеру зерна

Глина также может быть определена как осадочная частица любого состава, которая меньше, чем очень мелкое зерно ила, имеющее диаметр менее 1/256 мм.Напомним, что шкала Вентворта классифицирует частицы, задав стандартное определение размера зерна (на основе диаметра). В следующей таблице представлена ​​та часть шкалы Вентворта, которая больше всего применима к частицам, обнаруженным при каротажных работах:

Таблица 2: Классификация песков-глин по Вентворту

ТИП ЧАСТИЦ	ПРЕДЕЛЫ МАРКИ (мм)	ПРЕДЕЛЫ МАРКИ (мкм)	АГРЕГАТ
ПЕСОК	Диапазон: от 2 до 0.625 мм	Диапазон: от 2000 до 50 мкм	Песок / песчаник
Очень крупный песок	от 2 до 1 мм	от 2000 до 1000 мкм	Песок / песчаник
Крупный песок	от 1 до 1/2 мм	от 1000 до 500 микрон	Песок / песчаник
Песок средний	от 1/2 до 1/4 мм	от 500 до 250 мкм	Песок / песчаник
Песок мелкий	от 1/4 до 1/8 мм	от 250 до 125 мкм	Песок / песчаник
Очень мелкий песок	от 1/8 до 1/16 мм	от 125 до 63 мкм	Песок / песчаник
ИЛОН	Диапазон: от 0.От 05 до 0,004 мм	Диапазон: от 50 до 4 мкм	Ил / алевролит
Крупный ил	от 1/16 до 1/32 мм	от 63 до 31 мкм	Ил / алевролит
Средний ил	от 1/32 до 1/64 мм	от 31 до 16 мкм	Ил / алевролит
Ил мелкий	от 1/64 до 1/128 мм	от 16 до 8 мкм	Ил / алевролит
Ил очень мелкий	от 1/128 до 1/256 мм	от 8 до 4 мкм	Ил / алевролит
ГЛИНА	Диапазон: менее 0.004 мм	Диапазон: менее 4 мкм	Глина / сланец
Глина грубая	от 1/256 до 1/512 мм	от 4 до 2 мкм	Глина / сланец
Глина средняя	от 1/512 до 1/1024 мм	от 2 до 1 мкм	Глина / сланец
Глина мелкая	от 1/1024 до 1/2048 мм	от 1 до 0.5 мкм	Глина / сланец

Важно понимать, что в этой классификационной схеме не проводится различий между зернами глинистых минералов и другими зернами аналогичного размера, которые не состоят из глинистых минералов. Следовательно, эта классификация не учитывает уникальные петрофизические свойства, которые отличают глинистые минералы от других частиц того же размера.

Классификация по происхождению

Глины могут быть дополнительно классифицированы в зависимости от способа их происхождения.

Аллогенные (обломочные) глины: отложились вместе с песчаником во время отложения отложений. Примеры таких глин можно найти в структурных и слоистых глинах (описанных ниже).

Аутигенные глины: эти глины не переносятся, а выпадают из раствора в более позднее время. Дисперсные глины (описанные ниже) относятся к этому классу аутигенных глин.

Макдональд и Шмидт (1992) указывают на важное различие между обломочными и аутигенными глинами в песчаниках. Детритовые глины имеют тенденцию удерживаться между зернами и не являются частью эффективной системы пор. Аутигенные (дисперсные) глины расположены внутри системы пор и, в силу своей огромной площади поверхности относительно зерен обломочного каркаса (Таблица 3), оказывают влияние на химическую чувствительность и петрофизические свойства песчаника, который значительно отличается пропорционально их объемному вкладу.

Таблица 3 : Измерения поглощения азота при сравнении удельных площадей поверхности кварца
и различных глинистых минералов (From Asquith, 1989, изменено по Almon, 1979).

Минеральное	Площадь поверхности
Кварц	0,15 см 2 / г *
Смектит	752 м 2 / г
Иллит	113 м 2 / г
Хлорит	42 м 2 / г
Каолинит	23 м 2 / г
* Зависит от размера и распределения зерен

Распределение глин и сланцев в коллекторе

Как указывалось ранее, способ распределения глин по пласту играет ключевую роль в подходе, который следует использовать для оценки коллектора.На картах изображен чистый песок с массивными сланцами по бокам или, что более вероятно, интервалы сланцевых песков? В этом разделе мы опишем способы распространения для каждого сценария.

Песок-коллектор может отображать любой из четырех режимов распределения (Рисунок 7: Режимы распределения , по Schlumberger)

Рисунок 7

Чистый песок : по существу нет Распределение глины

Глина дисперсная : с вкраплениями песка; либо в качестве покрытия на песчинках, либо путем заполнения пор между песчинками

Ламинарная глина : тонкие слои глины между слоями песка

Структурная глина : зерна глины, прослойки сланца или конкреции в матрице пласта.

Мы обсудим каждый из этих режимов ниже.

Чистые пески

Чистый песок состоит из относительно чистого, хорошо промытого песка. Как показано на Рисунке 7, они практически не содержат глинистых минералов или сланцев и состоят исключительно из песчинок. Эти пески образовались в результате одноуровневого режима потока.

Стандартное уравнение Арчи подходит для каротажного анализа чистых песков.

Глина дисперсная

Дисперсные глины обычно встречаются как заполняющий поры компонент породы и имеют кристаллы различных размеров и форм.Они способны оказывать широкий спектр неблагоприятных воздействий на свойства потока флюида и флюидонасыщения, не обязательно оказывая существенное влияние на общий объем пор породы.

Разрастания и отчетливые частицы

Двумя ключевыми критериями, используемыми для определения и противопоставления типов дисперсной глины в песчанике, являются кристаллическая структура глины и ее расположение. Дисперсные глины распределены по песку в любой из двух различных форм:

В виде наростов глины, которые прилипают к или покрывают поверхность песчинок (обычно наблюдается в случае хлорита).

В виде отдельных частиц глины, заполняющих некоторую часть промежутков между песчинками. В этом случае более мелкий размер частиц глины позволяет им выравнивать или заполнять поры между сравнительно более крупными песчинками .

Три общие формы дисперсной глины

Neasham (1979) идентифицировал три распространенные формы дисперсных глин, встречающихся в резервуарах песчаника.

Глины, заполняющие поры, являются наиболее частым проявлением каолинита, который обычно развивается в виде псевдогексагональных пластинчатых кристаллов, которые свободно прикрепляются к стенкам пор или занимают межзерновые поры (рис. 8).

Рис. 8

Кристаллические пластинки могут быть уложены друг к другу лицом к лицу, образуя длинные агрегаты кристаллов или «буклеты». Кристаллы каолинита с морфологией одиночных или сложенных пластинок характерно «пятнисто» разбросаны по системе пор. Эти кристаллы каолинита обычно плохо прикреплены друг к другу или к стенкам пор и могут быть мобилизованы с помощью быстро текущих поровых флюидов. Кристаллы каолинита, которые в значительной степени заполняют поры, имеют случайное расположение относительно друг друга и влияют на петрофизические свойства породы, прежде всего, за счет уменьшения объема межкристаллитных пор и за счет поведения мигрирующих «мелких частиц» внутри системы пор.

Глины, выстилающие поры, прикрепляются к стенкам пор и образуют относительно сплошное тонкое минеральное покрытие (Рисунок 9).

Рисунок 9

Кристаллы, прикрепленные перпендикулярно к поверхности стенки поры, обычно срастаются, образуя сплошной глиняный слой, содержащий большое количество микропор (диаметр пор менее 2 м). Иллит, хлорит и смектит обычно встречаются в качестве облицовки пор.

Глины, закрывающие поры , по существу аналогичны глиням, выстилающим поры, за исключением того, что они не только выстилают стенки пор, но также простираются далеко или полностью через поры или каналы пор, создавая эффект перекрытия (Рисунок 10) .

Рис. 10

Пористые глины демонстрируют обширное развитие переплетенных пластин и волокон, которые образуют сложную сеть с обильной микропористостью и извилистыми путями потока жидкости. Смектит, хлорит и иллит демонстрируют эту морфологию, хотя она наиболее типична для иллита.

Интервалы песков, содержащие диспергированные глины, отлагаются при едином режиме потока, и диспергированные глины впоследствии образуются в песках в результате аутигенеза или пост-осадочной биотурбации или диагенеза.Нередко эти глины развиваются в результате осаждения или изменения ранее существовавших силикатных минералов.

Дисперсные глины способны увеличивать общую водонасыщенность при значительном снижении удельного сопротивления, пористости и проницаемости песка. Следовательно, когда содержание диспергированной глины превышает примерно 40% порового пространства песка, это может серьезно повлиять на продуктивность песка.

Когда диспергированные глины принимают форму покрытия на песчинках, происходит увеличение неснижаемой водонасыщенности , наряду со значительным снижением удельного сопротивления каротажа скважины.

Заканчивание в сланцевых песках, содержащих диспергированные глины, часто дает безводные пласты из-за их высокой неснижаемой водонасыщенности.

Когда диспергированные глины заполняют поры между песчинками, они занимают пространство, которое обычно служило бы каналом для движения жидкости между порами. Кроме того, смачиваемость таких глин обычно выше, чем смачиваемость окружающих зерен кварца. Сумма этих факторов – уменьшение пористости и проницаемости, а также увеличение водонасыщенности.

Юхас (1986) описывает значительное влияние, которое диспергированный сланец может оказать на продуктивность: «Определенное количество диспергированного (заполняющего поры) сланца оказывает гораздо более пагубное влияние на проницаемость песка, чем такое же количество сланца, сконцентрированного в пластинах сланца. между слоями чистого песка. Проницаемость чистого песка с пористостью 33%, например, будет снижена практически до нуля, если его поровое пространство заполнено сланцем (то есть: V _sh -33%), но он сохранит два трети его проницаемости, если этот сланец присутствует только в слоях.«

Разные перспективы

Asquith (1990) отмечает, что любой анализ каротажа в продуктивных песках, содержащих дисперсные глины, должен учитывать аутигенное происхождение этой глины. Асквит считает, что наиболее диспергированная глина диагенетически формируется на месте после отложения песка. Поскольку они образуются в условиях, отличных от тех, которые образовывали соседние глинистые пласты, эти диспергированные глины могут отличаться по составу и, что более важно, могут иметь другое удельное сопротивление, чем соседние сланцы.Эта разница между удельным сопротивлением диспергированной глины в коллекторе и удельным сопротивлением соседнего сланца особенно критична в случаях, когда удельное сопротивление соседнего сланца на больше, чем на , чем удельное сопротивление глинистых песков. Поэтому при любом анализе каротажа в таких зонах следует использовать уравнение, которое не требует эталонного удельного сопротивления (R _sh ), взятого из соседних сланцев.

Томас и Стибер (1975) построили модель (обсуждается позже), которая предполагает, что «в пределах исследуемого интервала нет изменений в типе сланца, и сланец, смешанный с песком, минералогически такой же, как и« чистые »сланцевые разрезы выше. и ниже песок.«По их мнению, это сходство проистекает из того факта, что и песчаные, и сланцевые фации» происходят из одного и того же исходного материала, переносятся одной и той же рекой и выходят в один бассейн. Различие между песками и сланцами начинается с того, что частицы оседают с разной скоростью в зависимости от их размера и энергии переноса, а не типа минерала ». Таким образом, они считают, что« разрушающий пористость материал, введенный в песчаный пласт, будет иметь тот же состав, что и глинистые сланцы выше и ниже песчаной толщи.Конечно, это не относится к диагенетическому преобразованию полевых шпатов в глину в песчаной толще ».

Ламинарные глины и сланцы

Ламинарные глины распределены в резервуаре в виде относительно тонких слоев аллогенной глины или сланца, которые были отложены между в остальном чистыми слоями песка. (Рисунок 11).

Рисунок 11

Каждый слой уплотненной глины, аргиллита или алевролита представляет собой отдельный слой, и каждый такой слой может различаться по толщине, а также по пропорции песка, ила и глины.Общий интервал песка и слоистой глины отражает множественные циклы отложения в режиме двойного потока, характеризующегося колебаниями уровней энергии. Этот режим требует более высоких энергий для отложения песчинок, чем для более легких сланцевых составляющих илов, глинистых минералов и илов.

Коллекторы, содержащие слоистые сланцы, чередуются между слоями песков пластового качества и более тонкими слоями сланцев и глин, имеющих нулевую эффективную пористость. Эти прослои сланца не влияют на удельное сопротивление, пористость или проницаемость окружающих песчаных полос полос , и поэтому в коллекторе может быть допустима фракция до 60%.Однако многим каротажным инструментам не хватает вертикального разрешения, чтобы различать отдельные тонкие пласты песка и сланца (Рисунок: разрешение инструмента в зависимости от толщины пласта ). Это отсутствие вертикального разрешения приводит к тому, что многие стандартные каротажные инструменты усредняют своих показаний по таким чередующимся последовательностям песка и сланца.

Хотя слоистые слои сланца обычно тоньше, чем соседние слои песка, составляющие глины вносят непропорциональное изменение удельного сопротивления и пористости для их толщины.Петрофизические и коллекторские свойства между каждым слоем могут различаться из-за изменения пропорций глин в каждом слое. Однако Асквит (1990) считает, что из-за обломочного происхождения прослои сланцев между песками обычно имеют такие же глины и содержание воды, как и соседние толстые пласты сланцев. Это сходство приводит к предположению, что удельные сопротивления слоистых сланцев будут такими же, как удельные сопротивления соседних толстых сланцев. Следовательно, безопасно использовать уравнения каротажного анализа, которые требуют удельного сопротивления глины, и в таких уравнениях удельное сопротивление соседних сланцев используется для представления удельного сопротивления сланца в глинистом песке.

Проблема тонкослоистых песков и сланцев довольно распространена. В районе побережья Мексиканского залива в США ламинарные сланцы были обнаружены примерно в половине зон с низким сопротивлением.

Структурные глины и сланцы

Структурные глины или сланцы состоят из сланцевых конкреций или обломков литифицированной глины, которые были перемешаны с песчинками и образуют часть скелета песчаника. В отличие от дисперсных глин, размер зерен которых настолько мал, что они занимают промежутки между зернами каркаса, структурные глины имеют размер зерна, по крайней мере, такой же большой, как зерна песка, поэтому фрагменты структурной глины помещаются в каркас матрицы.На рис. 12 показаны обломки структурного сланца с примесью песчинок.

Рисунок 12

Структурные глины или сланцы встречаются в трех различных формах:

В виде переработанных обломков литифицированного сланца, отложившихся одновременно с песчинками сопоставимого размера.

В виде конкреций, замещающих отдельные зерна в результате диагенеза (например, когда полевой шпат превращается в глину).

Как узелки, занесенные посредством биотурбации.

Интервалы песков, содержащие структурные сланцы, отлагаются в едином режиме потока, при этом обломки сланцев откладываются одновременно с песчинками. Из-за своего размера структурные сланцы действуют как зерна каркаса и, таким образом, не изменяют коллекторские свойства из-за закупоривания промежутков между зернами. Структурный сланец обычно не встречается в количествах, влияющих на качество коллектора. Однако при оценке коллекторов, содержащих структурные сланцы, подход должен учитывать то, каким образом зерна глины будут влиять на отклик каротажа, в отличие от простой попытки оценить отклик через однородный песок.Согласно Visser, et al. (1988) структурные и слоистые сланцы дают аналогичные отклики каротажа. Эти обломочные глины можно сравнить с соседними толстыми пластами сланцев по удельному сопротивлению, что позволяет использовать уравнения сланцевого песка, которые требуют значения удельного сопротивления сланца.

Вариации прочности, удельного сопротивления и термических параметров глины после высокотемпературной обработки

Abuel-Naga, H.M., D.T. Bergado, A. Bouazza, and M.J.Пендер (2009), Лабораторные и полевые измерения теплопроводности мягкой бангкокской глины, Eng. Геол . 05 , 3–4, 211-219, DOI: 10.1016 / j.enggeo.2009.02.008.

Google Scholar

Апарисио П. и Галан Э. (1999), Минералогическое вмешательство в измерения индекса кристалличности каолинита, Глина. Глиняный комбайн . 47 , 1, 12-27, DOI: 10.1346 / CCMN.1999.0470102.

Артикул Google Scholar

Беллото, М., А. Гуальтьери, Г. Артиоли, С.-М. Кларк (1995), Кинетическое исследование последовательности реакций каолинит-муллит. Часть II: Образование муллита, Phys. Chem. Минералы 22 , 4, 215–222, DOI: 10.1007 / BF00202254.

Google Scholar

Cai, J.G. (2003), Орегано-глинистые комплексы в илистых отложениях и аргиллитах, канд. Диссертация, Университет Тунцзи, Шанхай (на китайском языке).

Google Scholar

Цай, Дж.Г., Й.Дж. Бао, С.Ю. Ян, X.X. Ван, Д. Фан, Дж.Л. Сю и А.П. Ван (2007), Исследования механизмов сохранения и обогащения органического вещества в илистых отложениях и аргиллитах, Sci. Китай D 50 , 5, 765–775, DOI: 10.1007 / s11430-007-0005-0.

Артикул Google Scholar

Де Аза, A.H., X. Turrillas, M.A. Rodriguez, T. Duran, and P. Pena (2014), порошковое нейтронографическое исследование с временным разрешением последовательности фазовых превращений каолинита в муллит, J.Евро. Ceram. Soc . 34 , 5, 1409–1421, DOI: 10.1016 / j.jeurceramsoc.2013.10.034.

Артикул Google Scholar

Диксон Д.А., М.Н. Грей и А. Thomas (1985), Исследование свойств уплотнения потенциальных глинисто-песчаных буферных смесей для использования при захоронении отходов ядерного топлива, Eng. Геол. 21 , 3–4, 247-255, DOI: 10.1016 / 0013-7952 (85)

-8.

Артикул Google Scholar

Дюпре, Ф., К. Ли и Л. Лалуи (2013), Теплопроводность мягкой бангкокской глины, лабораторные и полевые измерения, Eng. Геол . 63 , 113–121, DOI: 10.1016 / j.enggeo.2013.05.019.

Артикул Google Scholar

Генс, А., Л. ду Гимарайнш, С. Оливелла и М. Санчес (2010), Моделирование термогидромеханических взаимодействий при утилизации ядерных отходов, J. Rock Mech. Геотех. Eng . 2 , 2, 97–102, DOI: 10.3724 / SP.J.1235.2010.00097.

Артикул Google Scholar

Хант, Дж. М. (1996), Нефтяная геохимия и геология , 2-е изд., W.H. Freeman and Co., Нью-Йорк, 100 с.

Google Scholar

Laloui, L. и C. Cekerevac (2003), Термопластичность глин и механизм изотропной текучести, Comp. Геотех. 30 , 8, 649–660, DOI: 10.1016 / j.compgeo. 2003.09.001.

Артикул Google Scholar

Ли С., Ким Ю.Дж. и Х.С. Moon (1999), Последовательность фазовых превращений от каолинита в муллит исследована с помощью просвечивающего электронного микроскопа с энергетической фильтрацией, J. Am. Ceram. Soc. 82 , 10, 2841–2848, DOI: 10.1111 / j.1151-2916.1999.tb02165.x.

Артикул Google Scholar

Li, Y., Q.C. Ю., Б. Ян и Ю. Дай (2012), Характеристика вакуума термически разложенного каолинового вакуума, Chin. J. Vacuum Sci. Тех . 32 , 599–604 (на китайском языке).

Google Scholar

Mao, R.R., X.B. Мао, Л. Чжан, Р. Лю (2015), Влияние скорости нагружения на характеристики термического повреждения аргиллита при различных температурах, Int. J. Min. Sci. Технол . 25 , 5, 797–801, DOI: 10.1016 / j.ijmst. 2015.07.015

Артикул Google Scholar

Меленевский В.Н., Конторович А. Хуанг, А. Ларичев, Т.А. Бульбак (2009), Гидротермальный пиролиз органического вещества в рифейских аргиллитах, Geochem. Int. 47 , 5, 476–484, DOI: 10.1134 / S001670290

48.

Артикул Google Scholar

Монфаред, М., Дж.Сулем, П. Делаж и М. Мохаджерани (2011), Лабораторное исследование термических свойств опалинового аргиллита, Rock Mech. Рок Энг . 97 , 735–747, DOI: 10.1007 / s00603-0110-0171-4.

Артикул Google Scholar

Nelskamp, ​​S., P. David, and R. Littke (2008), Сравнение истории захоронения, зрелости и температуры выбранных скважин из осадочных бассейнов в Нидерландах, Int.Дж. Земляные науки . 97 , 5, 931–953, DOI: 10: 1007 / s00531-007-0229-4.

Артикул Google Scholar

О’Флаэрти, К.А., и М.Н. Грей (1974), Влияние щелочных соединений на уплотнение и начальные прочностные свойства известково-почвенных смесей, Austral. Road Res. 5 , 5, 4–15.

Google Scholar

Пелтонен, К., Ø. Marcussen, Bjørlykke, and J. Jahren (2009), Диагенез глинистых минералов и цементация кварца в аргиллитах: Влияние смектита на реакцию иллита на свойства горных пород, Mar. Petrol. Геол. 26 , 6, 887–898, DOI: 10.1016 / j.marpelgeo.2008.01.021.

Артикул Google Scholar

Радхокришра, Х.С. и Х.Т. Чан (1989), Тепловые и физические свойства потенциального материала буферной засыпки для хранилища отходов ядерного топлива, Can.Геотек . 26 , 6, 629–639, DOI: 10.1016 / 0148-9062 (90) 92830-8.

Артикул Google Scholar

Санчес, М., А. Шастри и А. Генс (2011), Переходное поведение глиняного барьера при высоких температурных изменениях, Geo-Frontiers 2011 , 4156–4165, DOI: 10.1061 / 41165 (397) 425.

Google Scholar

Сато Т., Т.Watanable и Otsuka (1992), Влияние расположения заряда в слое и изменения энергии на свойства расширения диоктаэдрического смектита, Clay. Глиняный комбайн . 40 , 1, 103–113, DOI: 10.1346 / CCMN.1992.0400111.

Артикул Google Scholar

izlizowski, K., J. Janeczek, and K. Przewłocki (2003), Пригодность соляных аргиллитов в качестве вмещающей породы в соляных куполах для хранения радиоактивных отходов, Appl. Энерг . 75 , 1-2, 119–128, DOI: 10.1016 / S0140-6701 (04) 91754-7.

Артикул Google Scholar

Вс, Л.Н., З.Н. Чжан, Ю. Ву, Л. Су, Я. Ся, З.Д. Гао, Ю. Чжэн и З. Ван (2015a), Влияние температуры и давления на выход углеводородов материнской породы Эксперимент по моделированию ВТНП в полуоткрытой системе, Nat. Газ. Geosci . 26 , 1, 118–127, DOI: 10.11764 / j.issn.1672-1926.2015.01. 0118 (на китайском языке).

Google Scholar

Sun, Q., S.Y. Чжу, Л. Сюэ (2015b), Изменение удельного электрического сопротивления при одноосном сжатии горных пород, Arab. Дж. Геоши . 8 , 4, 1869–1880, DOI: 10.1007 / s12517-014-1381-3.

Артикул Google Scholar

Sundberg, J., P.E. Бэк, Р. Кристианссон, Х. Хёкмарк, М. Ленделл и Дж. Врафтер (2009 г.), Моделирование свойств теплового массива горных пород на потенциальных площадках для захоронения ядерных отходов в Швеции, Int.J. Rock Mech. Мин. Sci . 46 , 6, 1042–1054, DOI: 10.1016 / j.ijrmms.2009.02.004.

Артикул Google Scholar

Тиан, Х., М. Циглер и Т. Кемпка (2014), Физико-механическое поведение аргиллита при температурах до 1000 ° C, Int. J. Rock Mech. Мин. Sci . 70 , 144–153, DOI: 10.1016 / j.ijrmms.2014.04.014.

Google Scholar

Уизерспун, П.A. (2001), Геологические проблемы изоляции радиоактивных отходов, , Third Word Rev., Калифорния, США.

Google Scholar

Wu, J.G., and H.W. Чжоу (2008), Динамические экспериментальные исследования фазового превращения каолинитита при высокой температуре в микрозоне, Неметаллический. Мин. . 31 , 6, 10–13, DOI: 10.1016 / j.clay.2013.07.017 (на китайском языке).

Google Scholar

Чжан, Л.Ю. (2012), Исследование эволюции повреждений и механизмов разрушения аргиллитов при высоких температурах, канд. Диссертация, Китай. Univ. Мин. Tech., Сюйчжоу (на китайском языке).

Google Scholar

Zhang, Z.Q., and R.Z. Юань (1993), Исследование процесса дгидроксилирования каолинита и его структурных изменений, Bull. Подбородок. Керамический Soc . 4 , 37–41 (на китайском языке).

Google Scholar

Чжэн, Дж.Д., Б. Б. Чанг, Т. Т. Чен, Дж. Инь (2010), Исследование высокотемпературной модификации аттапульгита, Appl. Chem. Промышленность 39 , 1835–1837 (на китайском языке).

Google Scholar

Чжу, Х.Дж., Х. Яо и З.Х. Чжан (2008), Оптимизация температуры прокаливания для активации каолинита, J. Build. Mater . 1 , 621–625 (на китайском языке).

Google Scholar

Типичные диапазоны удельного сопротивления для обычных материалов

Отображение электрического сопротивления (ERI) – фантастический геофизический метод для исследования недр и определения границ (это, безусловно, наш любимый метод!).В этой статье мы хотим больше сосредоточиться на «гео» части геофизики и взглянуть на некоторые значения удельного сопротивления для обычных материалов.

Видите ли, ERI работает лучше всего, когда вы хорошо знакомы с геологией вашего района исследований. Фактически, когда мы помогаем новым клиентам разработать их исследование или помогаем кому-то в этой области, геология местности является одним из наших первых вопросов.

Кроме того, если у вас есть хорошее представление о диапазонах удельного сопротивления исследуемых материалов, вы можете легко составить историю своего исследования.То, что может показаться подозрительным в ваших данных съемки, на самом деле может быть просто нормальной геологией (и наоборот). Зная эту информацию заранее, вы сможете сэкономить много времени в дальнейшем!

На удельное сопротивление материала влияет множество факторов. На удельное сопротивление влияют естественная геология, гидрогеология, минералогический состав, пористость, температура, давление, водонасыщенность, растворенные электролиты и другие факторы.

Типичные диапазоны удельного сопротивления для обычных материалов
Тип породы / материала	Диапазон удельного сопротивления (Ом · м)
Намыв	1–1 000
Базальт	10 – 1.3×10 7 (сухой)
Глина (включая влажную глину)	1-100
Кобальт	5,6х10 -8
Медь	0,0000002 (родной) – 1,7×10 -8
Буровой раствор или Hydraul-EZ	4,5
Пресная вода	10–100
Габбро	10 3 -10 6
Гнейс (разные)	6.8×10 4 (влажный) – 3×10 6 (сухой)
Золото	2,4х10 -8
Графит Порфир	4,5×10 3 (влажный) – 1,3×10 6 (сухой)
Гравий	100–10 000
Магматический	100–1 000 000
Известняк	100–10 000
Мрамор	10 2 – 2.5×10 8 (сухой)
Слюда	9×10 2 -10 14
Никель	7×10 -8
Соленая вода	0,1 – 1
Песок (сухой и влажный)	1–10 000
Песчаник	100–10 000
Сланец (известняк и слюда)	20–104
Сланец (графит)	10-102
Серебро	1.6×10 -8
Почва	1–10
Туфы	2×10 3 (влажный) – 10 5 (сухой)

Ссылка: (с изменениями, Telford W.M-1990)

Характеристики удельного электрического сопротивления каолиновой глины, загрязненной дизельным топливом, и метод обнаружения на основе удельного сопротивления

Поскольку диэлектрическая постоянная и проводимость нефтепродуктов отличаются от диэлектрической проницаемости и проводимости поровой воды в почве, характеристики удельного электрического сопротивления почвы, загрязненной нефтью, будут изменяться в зависимости от типа и содержания нефти.Образцы загрязненного грунта были приготовлены вручную методом статического уплотнения в лаборатории с использованием технической каолиновой глины и дизельного топлива. Влажность и сухая плотность первой группы образцов почвы контролировались на уровне 10% и 1,58 г / см (3). Соответствующие удельные электрические сопротивления загрязненных образцов были измерены при периодах отверждения 7, 14, 28 и 90, 120 и 210 дней на модифицированной ячейке одометра с измерителем LCR. Затем были обсуждены характеристики удельного электрического сопротивления каолиновой глины, загрязненной дизельным топливом.Для реализации метода обнаружения нефти на основе удельного сопротивления другая группа образцов каолиновой глины, загрязненной нефтью, также была изготовлена ​​и испытана, но начальное содержание воды, содержание нефти и плотность в сухом состоянии контролировались на уровне 0 ~ 18%, 0 ~ 18%, 1,30 ~ 1,95 г / см (3) соответственно. На основе данных испытаний была разработана искусственная нейронная сеть (ИНС) на основе удельного сопротивления. Установлено, что удельное электрическое сопротивление каолиновой глины снижается с увеличением содержания нефти. Более того, наблюдалась хорошая нелинейная зависимость между удельным электрическим сопротивлением и соответствующим содержанием нефти, когда содержание воды и плотность в сухом состоянии поддерживались постоянными.Скорость уменьшения удельного электрического сопротивления загрязненной нефтью каолиновой глины была выше до содержания нефти 12%, чем после 12%, что указывало на переход грунта от характеристик удельного электрического сопротивления, контролируемых пористой водой, к регулируемым нефтью. С помощью микроструктурного анализа снижение удельного электрического сопротивления можно объяснить увеличением степени насыщения вместе с разрушением двойного электрического слоя. Фотографии окружающей среды, полученные с помощью сканирующей электронной микроскопии (ESEM), показали, что дизельное топливо в каолиновой глине обычно имеет три типа эффектов, включая заполнение маслом, покрытие и образование мостиков.Наконец, модель ИНС на основе удельного сопротивления была создана на основе базы данных, собранной на основе данных экспериментов. Было доказано, что характеристики модели являются разумно приемлемыми, что позволяет предложить простой, экономичный и эффективный инструмент для определения содержания нефти в загрязненных глинистых почвах всего с четырьмя основными параметрами: влажная плотность, сухая плотность, измеренное содержание влаги и удельное электрическое сопротивление.

Влияние глины на тонкий пласт с индексом удельного сопротивления: случай из западной дельты Нигера.

Ключевые слова: Удельное сопротивление, насыщенность, глина.

Аннотация

Некоторые глины образуют микропористые частицы, которые удерживают относительно толстый слой воды и улучшают проводимость электрических токов за счет капиллярных сил. Показатель насыщенности (n) на месторождениях, богатых глиной, меньше значения 2, обычно принимаемого при каротажных исследованиях скважин.Для более точной оценки запасов необходимы точно определенные показатель насыщенности («n») с поправкой на глину и индекс удельного сопротивления.

В лаборатории проводится исследование глинистых включений зависимости удельного сопротивления насыщения от тонких и слоистых пластов. Показатели насыщения (n) измеряются на ряде образцов керна из нескольких скважин на месторождении Дельта реки Нигер. Метод емкости катионного обмена (CEC) используется для обнаружения глины в породах. Значения CEC находятся в диапазонах от 0,0278 до 0,0078 для интервала 5456. – 5574 фут.и 0,0025–0,0166 для 8600–8695 футов. Корреляция индекса удельного сопротивления и насыщения указывает на отклонения от «нормального», вызванные влиянием глинистых минералов, таких как каолинит, монтмориллонит и смектит. Присутствие глины приводит к изгибу в сторону низкой точки насыщения. Среднее поле «n» составляет 1,83, и приемлемый допуск ЕКО в неоднородных пластах находится в пределах глубины 0,2 фута. Чем больше ЕКО, тем больше подавление удельного сопротивления в скважине, и активные глины, такие как монтмориллониты, имеют большее влияние на отклик каротажа, чем каолинит.