19. Естественная поляризация гп. Виды поляризации

Естественная поляризация

Фильтрационная поляризация. При фильтрации электролита, находящегося в порах, через образец породы возникают потоки ионов в направлении градиента давления. Так как противоионы движутся интенсивнее, чем коионы, то на концах капилляров породы создаются разность свободных зарядов, разность потенциалов и протекает поверхностный ток. В результате возникает разность потенциалов по длине образца и встречный ток по всему его объему, возрастающий до стационарного значения, и разность потенциалов фильтрации (течения) становится постоянной.

Диффузионно - адсорбционная поляризация. На контакте влажной породы с электролитом или при соприкосновении неодинаковых влажных пород возникают электрические потенциалы, называемые диффузионно-адсорбционными.

Диффузионные потенциалы. Такие потенциалы наблюдаются при непосредственном контакте электролитов, неодинаковых по концентрации или химическому составу. Они обусловливаются разной подвижностью ионов, диффундирующих из более в менее концентрированный раствор.

Диффузионно-адсорбционные потенциалы. Значения электрохимических диффузионно-адсорбционных потенциалов на контакте разных влажных пород или породы и электролита определяют адсорбционные и диффузионные процессы. Адсорбция способствует образованию в порах влажных пород у фазовых границ раздела двойного электрического слоя. Так как подвижность противоионов и особенно коинов ДЭС меньше, чем ионов свободного порового электролита, то средние или эффективные подвижности анионов и катионов порового электролита меньше их подвижности в свободном растворе.

Электрохимическая диффузионно-адсорбционная активность. Способность пород поляризоваться на контакте с электролитом или другой влажной породой и создавать в этих условиях разные диффузионно-адсорбционные потенциалы называется электрохимической диффузионно-адсорбционной активностью.

Различают следующие виды паляризации:

Поляризация смещения (упругая). Возникает в породах, содержащих заряженные и взаимосвязанные частицы, способные смещаться относительно друг друга под действием поля.

Релаксационная (тепловая) поляризация. Возникает у пород, содержащих слабосвязанные частицы, которые при тепловом движении изменяют положение равновесия.

Миграционная поляризация возникает у пород, проводящие компоненты которых разделены непроводящими или воздухом.

Концентрационно-диффузионная поляризация. Возникает в ионно-проводящих породах в электрическом поле при резкой неоднородности сечений их поровых каналов, заполненных электролитом.

Электролитическая поляризация. Возникает совместно с концентрационно-диффузиоиной при прохождении электрического тока через электронно-ионно-проводящие породы (графит, угли, сульфидные, железные и другие руды).

Электроосмотическая поляризация. Возникает в результат электроосмоса – явления переноса электролита через породы градиентом электрического поля Е.

20.Деформация гп

Деформация горных пород зависит от продолжительности и ве­личины напряжения, вызванного нагрузкой.

При медленномнагружении деформация отклоняется от закона Гука прямой пропорциональности. При длительном действии нагруз­ки горная порода обнаруживает ползучесть и деформируется.

При быстрых нагрузках, 10-15 % от разрушающих, не возникает остаточной деформации у большей части пород. Твердые горные по­роды сохраняют упругие свойства и при напряжениях, составляющих 70-75 %от разрушающих.

Горные породы условно разделяются на твердые, пластичные, сыпучие. Однако эти свойства зависят от условий приложения на­грузки. Так, при растяжении, изгибе, одноосном сжатии пластические свойства пород почти не проявляются. Но при всестороннем сжатии многие хрупкие породы приобретают пластические свойства. Дли­тельность воздействия нагрузки также способствует проявлению пла­стических деформаций. Часто наблюдаются псевдопластические де­формации в результате возникновения многочисленных микротрещин и скольжения породы по их плоскостям.

При увеличении напряжений будут наблюдаться три области деформаций: упругие, пластические, разрушительные.

Прочность пород на растяжение меньше, чем на сжатие. В усло­виях всестороннего сжатия прочность пород увеличивается в 10-20 раз. За пределами упругости тело начинает пластически течь.

Высокопрочные, но хрупкие породы значительно легче подда­ются динамическому разрушению. Наличие кварцевых зерен и поле­вого шпата в породе уменьшают её пластичность. Пластические де­формации у известняков и алевролитов появляются при всестороннем давлении 500 атм, ангидритов - 1000 атм, песчаников - 4000 атм.

Увлажнение пород понижает их прочность. Вода проникает в самые мелкие трещины. Они не могут сомкнуться, и количество раскрытых трещин возрастает. Поверхностно-активные вещества в воде увеличивают её подвижность, а значит, снижается прочность пород.

Глинистые породы, поглощая воду, увеличивают свой объем в 1,5-2 раза. Это свойство носит название набухания. Вода проникает между пакетами кристаллических решеток глинистых минералов и раздвигает их. Прочность глинистых пород изменяется во времени от начальной в данных условиях до увлажненной породы, так же как и изменяется физико-химическое и механическое состояние. Для пре­дупреждения негативных явлений в буровые растворы вводят элек­тролит, приготавливают его на углеводородной основе, применяют известково-битумный раствор.

Горным породам присуща анизотропия механических свойств. Они различно реагируют вдоль и поперек напластования, при сжатии и растяжении.