專利名稱：一種穩(wěn)定含水率巖石試塊的電阻率測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種巖石試塊的電阻率測定方法，特別涉及一種穩(wěn)定含水率巖石試塊的電阻率測定方法。
背景技術(shù)：
巖石的電阻率是表征巖石導(dǎo)電性的基本參數(shù)，是反映巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)與成份的一個(gè)物理量。它與巖石彈性模量、密度及裂隙賦存狀態(tài)密切相關(guān)，并能夠有效地反映巖石內(nèi)部微裂隙的變化，對(duì)研究巖石的固有特性和賦存狀態(tài)有著重要的作用。在地球物理勘探中，電阻率法在礦產(chǎn)普查、能源勘查、研究地質(zhì)構(gòu)造、工程地質(zhì)調(diào)查等方面有著廣泛的應(yīng)用，其物質(zhì)基礎(chǔ)就是地殼中巖石和礦石之間的電阻率存在差異。在石油測井領(lǐng)域，實(shí)驗(yàn)室中測量的巖石電阻率值對(duì)于阿爾奇公式中m、a、n、b等參數(shù)的確定有著很大影響，進(jìn)而對(duì)于油田利用測井資料確定地層含油飽和度、計(jì)算地質(zhì)儲(chǔ)量來說也是至關(guān)重要的。因此，尋找一種可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)較準(zhǔn)確地測定巖石電阻率的方法是非常有必要的?，F(xiàn)有的巖石電阻率測試方法，主要有二極法和四極法兩種。二極法是把電極對(duì)稱布置在巖石試塊的兩端面上，直接測試巖石試塊的歐姆電阻，然后求電阻率，但由于接觸電阻的存在，會(huì)引起較大的測量誤差。目前用的較多的是四極法，利用打孔的方法在巖石試塊中插入四個(gè)電極，然后根據(jù)供電電極流過的電流和測量電極間的電位差來計(jì)算巖石試塊電阻率。四極法的優(yōu)點(diǎn)在于它可以消除接觸電阻的影響，但測試結(jié)果受電極位置處電流密度分布不均勻的影響較大，難以全面反映巖石試塊整體的電阻率情況。另一方面，現(xiàn)有的巖石電阻率測量技術(shù)，大都針對(duì)的是自然狀態(tài)下的巖石試塊，很少有專門關(guān)于一定含水率狀態(tài)下巖石試塊的電阻率測量方法，但在巖土力學(xué)、地球物理以及石油測井等領(lǐng)域的研究中，對(duì)不同含水率條件下巖石試塊的電阻率進(jìn)行測量是非常有必要的。同時(shí)，如何防止一定含水率巖石試塊在電阻率測量過程中的水分散失，獲得較為穩(wěn)定的電阻率測量數(shù)據(jù)，也是一個(gè)需要解決的難題。綜上所述，現(xiàn)有的巖石電阻率測定方法存在如下問題①二極法由于受到接觸電阻的影響，會(huì)引起較大的測量誤差；②由于電流線密度分布受到巖石試塊形狀的影響，并非是均勻分布的，導(dǎo)致四極法測試結(jié)果受電極位置處電流密度分布不均勻的影響較大，難以全面反映巖石整體的電阻率情況；③缺少專門針對(duì)一定含水率巖石試塊電阻率的測量方法，同時(shí)，如何防止一定含水率巖石試塊在電阻率測量過程中的水分散失，獲得較為穩(wěn)定的電阻率測量數(shù)據(jù)，也是一個(gè)需要解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種穩(wěn)定含水率巖石試塊的電阻率測定方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種穩(wěn)定含水率巖石試塊的電阻率測定方法，主要包括以下幾個(gè)步驟
(I)按照《GB/T50266-99工程巖體試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》制作巖石試塊；(2)在巖石試塊表面鉆多個(gè)孔；(3)制作一定含水率的巖石試塊；(4)在巖石試塊上打好的孔中填充耦合劑；(5)對(duì)巖石試塊臘封；(6)布置供電電極；(7)布置測量電極；(8)將供電電極、測量電極與測量裝置連接形成閉合電路；(9)電阻率測量，并記錄測量數(shù)據(jù)；(10)數(shù)據(jù)處理，據(jù)公式
權(quán)利要求
1.一種穩(wěn)定含水率巖石試塊的電阻率測定方法，其特征是，主要包括以下幾個(gè)步驟 (1)按照《GB/T50266-99工程巖體試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》制作巖石試塊； (2)在巖石試塊表面鉆多個(gè)孔； (3)制作一定含水率的巖石試塊； (4)在巖石試塊上打好的孔中填充耦合劑； (5)對(duì)巖石試塊臘封； (6)布置供電電極； (7)布置測量電極； (8)將供電電極、測量電極與測量裝置連接形成閉合電路； (9)電阻率測量，并記錄測量數(shù)據(jù)； (10)數(shù)據(jù)處理，據(jù)公式
2.如權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定含水率巖石試塊的電阻率測定方法，其特征是，所述步驟(2)中，所述巖石試塊表面鉆孔每排多個(gè)，共有多排，每個(gè)鉆孔直徑約3_，孔深約8_，相鄰兩排鉆孔之間夾角為90°，呈十字型對(duì)稱分布。
3.如權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定含水率巖石試塊的電阻率測定方法，其特征是，所述步驟(3)中，將制作好的巖石試塊放入烘箱中，在105 110°C恒溫下烘干24h，然后放入干燥器內(nèi)冷卻至室溫，稱重，精確至O. Olg，得到質(zhì)量為Hi1的干燥巖石試塊，再將干燥的巖石試塊泡水，一段時(shí)間后取出，將巖石試塊表面水分擦干，然后稱重，精確至O. Olg,得到一定含水率的巖石試塊，質(zhì)量記作m2，具體的含水率由公式
4.如權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定含水率巖石試塊的電阻率測定方法，其特征是，所述步驟(5)中，所述蠟封過程為在試塊上系一細(xì)線，置于60°C左右的熔蠟中約Hs，使巖石試塊表面涂抹上一層厚度約1_的均勻蠟?zāi)ぃ?dāng)巖石試塊表面的蠟?zāi)び袣馀荽嬖跁r(shí)，應(yīng)用熱針刺穿并用蠟液涂平即可。
5.如權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定含水率巖石試塊的電阻率測定方法，其特征是，所述步驟(6)中，所述供電電極是直徑3cm的圓形，圓心附近涂滿耦合劑，四周邊沿涂有302膠，粘貼在巖石試塊的上下端面。
6.如權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定含水率巖石試塊的電阻率測定方法，其特征是，所述步驟(7)中，測量電極布置過程為取導(dǎo)線一端剝開導(dǎo)線外皮，露出約5 8mm長的銅絲，將其扭成一股作為測量電極，然后刮去鉆孔處的蠟?zāi)?，同時(shí)把導(dǎo)線的銅絲端插入鉆孔，與耦合劑緊密接觸，之后再用302膠封堵鉆孔周圍區(qū)域。
7.如權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定含水率巖石試塊的電阻率測定方法，其特征是，所述步驟(8)中，所述測量裝置包括100Ω定值電阻和干電池箱、多路數(shù)據(jù)采集卡，測量電極與多路數(shù)據(jù)采集卡鏈接，供電電極一端與干電池箱連接，另一端經(jīng)100 Ω定值電阻與干電池箱連接；同時(shí)多路數(shù)據(jù)采集卡還與100 Ω定值電阻兩端連接。
8.如權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定含水率巖石試塊的電阻率測定方法，其特征是，所述步驟(9 )中，正式測量前應(yīng)先持續(xù)供電幾分鐘，然后控制多路數(shù)據(jù)采集卡同時(shí)采集每排相鄰兩測量電極之間的電位差A(yù)U1，以及100Ω定值電阻兩端的電位差ΛU2，并將兩者記錄下來，重復(fù)測量多次，共得到供電電壓條件下、該排電極間電位差數(shù)據(jù)的多次測量值；然后，再通過連接干電池箱不同的接線柱，依次測量不同供電電壓條件下、該排電極間的電位差數(shù)據(jù)，并分別記錄下來； 重復(fù)步驟(8)和(9)，依次測量下一排電極間的電位差數(shù)據(jù)，直至各排電極測量完畢，這樣就能得到各排電極不同供電電壓條件下的電位差數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定含水率巖石試塊的電阻率測定方法，其特征是，將測量得到的數(shù)據(jù)繪制成散點(diǎn)圖，通過數(shù)據(jù)的最小二乘法擬合，得到一條直線，直線斜率即為巖石試塊電阻R，然后計(jì)算出巖石試塊的電阻率值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種穩(wěn)定含水率巖石試塊的電阻率測定方法，可有效防止一定含水率巖石試塊在電阻率測量過程中的水分散失，保證含水率的穩(wěn)定性，從而獲得較為穩(wěn)定的電阻率測量數(shù)據(jù)。主要包括以下幾個(gè)步驟(1)按照《GB/T50266-99工程巖體試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》制作巖石試塊；(2)在巖石試塊表面鉆多個(gè)孔；(3)制作一定含水率的巖石試塊；(4)在巖石試塊上打好的孔中填充耦合劑；(5)對(duì)巖石試塊蠟封；(6)布置供電電極；(7)布置測量電極；(8)將供電電極、測量電極與測量裝置連接形成閉合電路；(9)電阻率測量，并記錄測量數(shù)據(jù)；(10)數(shù)據(jù)處理，據(jù)公式其中，D是巖石試塊直徑，L是測量電極間距的平均值，計(jì)算出巖石試塊的電阻率值ρ。
文檔編號(hào)G01R27/14GK103018568SQ20121051979
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者劉斌, 許新驥, 李術(shù)才, 劉征宇, 聶利超, 宋杰, 孫懷鳳, 王傳武, 徐磊, 郝亭宇, 周浩, 林春金 申請(qǐng)人:山東大學(xué)