Журналов:     Статей:        

Радиопромышленность. 2018; 28: 18-26

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ С МАЛОЙ СТЕПЕНЬЮ ФЛЮИДОНАСЫЩЕНИЯ

Чеботарева И. Я., Камшилин А. Н.

https://doi.org/10.21778/2413-9599-2018-1-18-26

Аннотация

Список литературы

1. Иванов А.Г. Эффект электризации пластов земли при прохождении через них упругих волн // Доклады АН СССР. 1939. № 1. С. 41–43.

2. Светов Б.С. Основы геоэлектрики. М.: Изд-во ЛКИ, 2008. 656 с.

3. Светов Б.С., Губатенко В.П. Электромагнитное поле механоэлектрического происхождения в пористых влагонасыщенных горных породах. Постановка задачи // Физика Земли. 1999. № 10. С. 67–73.

4. Френкель Я.И. К теории сейсмических и сейсмоэлектрических явлений во влажной почве // Известия АН СССР. География и геофизика. 1944. Т. 8. № 4. С. 134–149.

5. Biot M.A. Theory of propagation of elastic waves in a fluid-saturated porous solids. J. Acoustic. Soc. Amer, 1956, vol. 28, pp. 168–186.

6. Черняк Г.Я. Электромагнитные методы в гидрогеологии и инженерной геологии. М.: Недра, 1987. 214 с.

7. Черняк Г.Я. О прямом и обратном сейсмоэлектрических эффектах в осадочных породах при синусоидальном возбуждении // Известия АН СССР. Физика Земли. 1975. № 7. С. 117–121.

8. Черняк Г.Я. О физической природе сейсмоэлектрического эффекта горных пород // Известия АН СССР. Физика Земли. 1976. № 2. С. 108–112.

9. Зейгарник В.А., Ключкин В.Н. Физическое моделирование электросейсмического эффекта в горных породах. Триггерные эффекты в геосистемах // Материалы III Всероссийского семинара-совещания, Москва, 16–19 июня 2015 г. M.: GEOS, С. 252–258.

10. Иванов А.Г. Физика в разведке недр. М.: Недра, 1971. 199 с.

11. Изучение механоэлектрических явлений в сейсмоактивном районе. Физика очага землетрясений / Г.А. Соболев, В. Н. Богаевский, Р.А. Лементуева, Н.И. Мигунов, А.А. Хромов / под ред. М.А. Садовского. М.: Наука, 1975. С. 184–222.

12. Обнаружение и корреляция рудных тел сейсмоэлектрическим методом из штолен. Методика и техника разведки / С.Г. Назарный, В.Г. Радченко, Н.Д. Суворов, В.И. Могильников. Л.: ОНТИ ВИТР, 1975. Вып. 95. С. 28–32.

13. Соболев Г.А., Демин В.М. Механоэлектрические явления в Земле. М.: Наука, 1980. 215 с.

14. Соболев Г.А. Изучение связи электрических и механических явлений в сейсмоактивных районах и на образцах пород в связи с проблемой прогноза землетрясений. М.: ИФЗ РАН, 1968. 120 с.

15. Гохберг М.Б., Гуфельд И.Л., Добровольский И.Л. Источники электромагнитных предвестников землетрясений // Доклады АН СССР. 1980. Т. 250. № 2. С. 323–326.

16. Гохберг М.Б., Моргунов В.А., Похотелов О.А. Сейсмоэлектромагнитные явления / отв. ред. М.А. Садовский. М.: Наука, 1988. 169 с.

17. Яковицкая Г.Е. Электромагнитное излучение и автоколебательный процесс предразрушающего состояния горных пород // Вулканология и сейсмология. 2006. № 6. С. 44–51.

18. Беспалько А.А., Яворович Л.В., Федотов П.И. Связь параметров электромагнитных сигналов с электрическими характеристиками горных пород при акустическом и квазистатическом воздействиях // Известия ТПУ. 2005. Т. 308. № 7. С. 18–23.

19. Хмелевской В.К., Костицын В.И. Основы геофизических методов. Пермь: Пермский ун-т, 2010. 400 с.

20. Воларович М.П., Пархоменко Э.И., Соболев Г.А. Исследование пьезоэлектрического эффекта горных пород в полевых условиях // Доклады АН СССР. 1959. Т. 128. № 3. С. 525–528.

21. Воларович М.П., Соболев Г.А., Пархоменко Э.И. Пьезоэлектрический эффект кварцевых и пегматитовых жил // Известия АН СССР. Серия «Геофизика». 1962. № 2. C.145–152

22. Соболев Г.А., Демин В.М., Лось В.Ф., Майбук Ю.-З.Я. Возникновение заряда полиметаллических руд в естественных условиях под действием упругой волны // Доклады АН СССР. 1982. Т. 267. № 6. С. 1340–1343.

23. Сочельников В.В., Небрат А.Г. Теоретические оценки сейсмоэлектрического эффекта и его влияние на переходные характеристики становления поля // Известия АН СССР. Геофизика. 1997. № 2. С. 28–38.

24. Чеботарева И.Я. Методы пассивного исследования геологической среды с использованием сейсмического шума // Акустический журнал. 2011. Т. 57. № 6. С. 844–853.

25. Чеботарева И.Я. Трассировка лучей в методе сейсмической эмиссионной томографии // Радиопромышленность. 2017. № 1. С. 19–25.

26. Чеботарева И.Я., Володин И.А. Образы процесса гидроразрыва пласта в сейсмическом шуме // Доклады РАН. 2012. Т. 444. № 2. С. 202–207.

27. Чеботарева И.Я. Мониторинг слабых эндогенных источников сейсмической эмиссии в присутствии интенсивных техногенных помех [Электронный ресурс] // Ученые записки физического факультета Московского университета 2014. № 6. С. 146310-1 – 146310-8. URL: http://uzmu.2phys.sunmarket.com

28. Чеботарева И.Я., Володин И.А., Дрягин В.В. Акустические эффекты при деформировании структурно неоднородных сред // Акустический журнал. 2017. Т. 63. № 1. С. 84–93.

29. Kamshilin A.N., Volkova E.N., Kuzichkin O.R., Sokolnikov M.A. Self-oscillations in rocks, results of laboratory experiments. Annals of geophysics, 2004, vol. 47, no. 1, pp. 93–100.

30. Камшилин А.Н., Казначеев П.А. Флюиды как управляющий параметр механоэлектрических колебаний. Триггерные эффекты в геосистемах // Материалы III Всероссийского семинара-совещания. Москва, 16–19 июня 2015 г. М.: ГЕОС, 2015. С. 273–278.

31. Пилипенко Ю.Н., Дякун Р.А. Геофизический контроль трещинообразования при разрушении флюидонасыщенного угля и горных пород. Геотехническая механика: межведомственный сборник научных трудов. Днепропетровск: ИГТМ НАНУ. 2012. Вып. 104. С. 69–81.

32. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. М.: Мир, 1978. 847 с.

33. Marple S. Digital Spectral Analysis with Applications. Englewood Cliffs, N.J. Prentice-Hall, 1987, 492 p.

34. Welch P.D. The use of Fast Fourier Transformation for the estimation of power spectra: based on time averaging over short modified periodograms. IEEE Trans. Audio and Electroacoustics, 1967, AU-15, pp. 70–79.

35. Агеева О.А. Использование сейсмоэлектрических преобразований в породах для прогнозирования характера насыщения порового пространства // Геофизика. 2008. № 1. С. 16–21.

Radio industry (Russia). 2018; 28: 18-26

RESEARCH OF MECHANOELECTRIC TRANSFORMATIONS IN ROCK WITH A SMALL DEGREE OF FLUID SATURATION

Chebotareva I. Ya., Kamshilin A. N.

https://doi.org/10.21778/2413-9599-2018-1-18-26

Abstract

The paper describes an experimental plant and data processing technique for investigations of acoustoelectric transformations in rock samples with varying degrees of moistening. The results of investigations are presented for dry and moistened with kerosene core of Berea Grey sandstone under acoustic effect produced by linearly frequencymodulated signal in 0,7–10 kHz band. The was discovered a strong effect nonlinearity expressing itself in the second and third harmonics emerging, and an increase in the amplitude of the response of the electric signal. In the lower frequency band the amplitude of the second harmonic of the electric field intensity oscillations is comparable with the amplitude of the first one and can even exceed it. With the dropwise addition of kerosene, the power of the electrical signal varies at many times with a strong change in the shape of the signal spectrum. Therewith the shape of the acoustic signal spectrum is practically unchanged. The strong sensitivity of the coefficient of acoustoelectric transformation of rocks to moistening, which significantly changes the amplitude and phase of the response, is interesting from the point of view of developing remote methods for identifying the type of fluid saturation of rocks and methods for predicting geophysical catastrophes.
References

1. Ivanov A.G. Effekt elektrizatsii plastov zemli pri prokhozhdenii cherez nikh uprugikh voln // Doklady AN SSSR. 1939. № 1. S. 41–43.

2. Svetov B.S. Osnovy geoelektriki. M.: Izd-vo LKI, 2008. 656 s.

3. Svetov B.S., Gubatenko V.P. Elektromagnitnoe pole mekhanoelektricheskogo proiskhozhdeniya v poristykh vlagonasyshchennykh gornykh porodakh. Postanovka zadachi // Fizika Zemli. 1999. № 10. S. 67–73.

4. Frenkel' Ya.I. K teorii seismicheskikh i seismoelektricheskikh yavlenii vo vlazhnoi pochve // Izvestiya AN SSSR. Geografiya i geofizika. 1944. T. 8. № 4. S. 134–149.

5. Biot M.A. Theory of propagation of elastic waves in a fluid-saturated porous solids. J. Acoustic. Soc. Amer, 1956, vol. 28, pp. 168–186.

6. Chernyak G.Ya. Elektromagnitnye metody v gidrogeologii i inzhenernoi geologii. M.: Nedra, 1987. 214 s.

7. Chernyak G.Ya. O pryamom i obratnom seismoelektricheskikh effektakh v osadochnykh porodakh pri sinusoidal'nom vozbuzhdenii // Izvestiya AN SSSR. Fizika Zemli. 1975. № 7. S. 117–121.

8. Chernyak G.Ya. O fizicheskoi prirode seismoelektricheskogo effekta gornykh porod // Izvestiya AN SSSR. Fizika Zemli. 1976. № 2. S. 108–112.

9. Zeigarnik V.A., Klyuchkin V.N. Fizicheskoe modelirovanie elektroseismicheskogo effekta v gornykh porodakh. Triggernye effekty v geosistemakh // Materialy III Vserossiiskogo seminara-soveshchaniya, Moskva, 16–19 iyunya 2015 g. M.: GEOS, S. 252–258.

10. Ivanov A.G. Fizika v razvedke nedr. M.: Nedra, 1971. 199 s.

11. Izuchenie mekhanoelektricheskikh yavlenii v seismoaktivnom raione. Fizika ochaga zemletryasenii / G.A. Sobolev, V. N. Bogaevskii, R.A. Lementueva, N.I. Migunov, A.A. Khromov / pod red. M.A. Sadovskogo. M.: Nauka, 1975. S. 184–222.

12. Obnaruzhenie i korrelyatsiya rudnykh tel seismoelektricheskim metodom iz shtolen. Metodika i tekhnika razvedki / S.G. Nazarnyi, V.G. Radchenko, N.D. Suvorov, V.I. Mogil'nikov. L.: ONTI VITR, 1975. Vyp. 95. S. 28–32.

13. Sobolev G.A., Demin V.M. Mekhanoelektricheskie yavleniya v Zemle. M.: Nauka, 1980. 215 s.

14. Sobolev G.A. Izuchenie svyazi elektricheskikh i mekhanicheskikh yavlenii v seismoaktivnykh raionakh i na obraztsakh porod v svyazi s problemoi prognoza zemletryasenii. M.: IFZ RAN, 1968. 120 s.

15. Gokhberg M.B., Gufel'd I.L., Dobrovol'skii I.L. Istochniki elektromagnitnykh predvestnikov zemletryasenii // Doklady AN SSSR. 1980. T. 250. № 2. S. 323–326.

16. Gokhberg M.B., Morgunov V.A., Pokhotelov O.A. Seismoelektromagnitnye yavleniya / otv. red. M.A. Sadovskii. M.: Nauka, 1988. 169 s.

17. Yakovitskaya G.E. Elektromagnitnoe izluchenie i avtokolebatel'nyi protsess predrazrushayushchego sostoyaniya gornykh porod // Vulkanologiya i seismologiya. 2006. № 6. S. 44–51.

18. Bespal'ko A.A., Yavorovich L.V., Fedotov P.I. Svyaz' parametrov elektromagnitnykh signalov s elektricheskimi kharakteristikami gornykh porod pri akusticheskom i kvazistaticheskom vozdeistviyakh // Izvestiya TPU. 2005. T. 308. № 7. S. 18–23.

19. Khmelevskoi V.K., Kostitsyn V.I. Osnovy geofizicheskikh metodov. Perm': Permskii un-t, 2010. 400 s.

20. Volarovich M.P., Parkhomenko E.I., Sobolev G.A. Issledovanie p'ezoelektricheskogo effekta gornykh porod v polevykh usloviyakh // Doklady AN SSSR. 1959. T. 128. № 3. S. 525–528.

21. Volarovich M.P., Sobolev G.A., Parkhomenko E.I. P'ezoelektricheskii effekt kvartsevykh i pegmatitovykh zhil // Izvestiya AN SSSR. Seriya «Geofizika». 1962. № 2. C.145–152

22. Sobolev G.A., Demin V.M., Los' V.F., Maibuk Yu.-Z.Ya. Vozniknovenie zaryada polimetallicheskikh rud v estestvennykh usloviyakh pod deistviem uprugoi volny // Doklady AN SSSR. 1982. T. 267. № 6. S. 1340–1343.

23. Sochel'nikov V.V., Nebrat A.G. Teoreticheskie otsenki seismoelektricheskogo effekta i ego vliyanie na perekhodnye kharakteristiki stanovleniya polya // Izvestiya AN SSSR. Geofizika. 1997. № 2. S. 28–38.

24. Chebotareva I.Ya. Metody passivnogo issledovaniya geologicheskoi sredy s ispol'zovaniem seismicheskogo shuma // Akusticheskii zhurnal. 2011. T. 57. № 6. S. 844–853.

25. Chebotareva I.Ya. Trassirovka luchei v metode seismicheskoi emissionnoi tomografii // Radiopromyshlennost'. 2017. № 1. S. 19–25.

26. Chebotareva I.Ya., Volodin I.A. Obrazy protsessa gidrorazryva plasta v seismicheskom shume // Doklady RAN. 2012. T. 444. № 2. S. 202–207.

27. Chebotareva I.Ya. Monitoring slabykh endogennykh istochnikov seismicheskoi emissii v prisutstvii intensivnykh tekhnogennykh pomekh [Elektronnyi resurs] // Uchenye zapiski fizicheskogo fakul'teta Moskovskogo universiteta 2014. № 6. S. 146310-1 – 146310-8. URL: http://uzmu.2phys.sunmarket.com

28. Chebotareva I.Ya., Volodin I.A., Dryagin V.V. Akusticheskie effekty pri deformirovanii strukturno neodnorodnykh sred // Akusticheskii zhurnal. 2017. T. 63. № 1. S. 84–93.

29. Kamshilin A.N., Volkova E.N., Kuzichkin O.R., Sokolnikov M.A. Self-oscillations in rocks, results of laboratory experiments. Annals of geophysics, 2004, vol. 47, no. 1, pp. 93–100.

30. Kamshilin A.N., Kaznacheev P.A. Flyuidy kak upravlyayushchii parametr mekhanoelektricheskikh kolebanii. Triggernye effekty v geosistemakh // Materialy III Vserossiiskogo seminara-soveshchaniya. Moskva, 16–19 iyunya 2015 g. M.: GEOS, 2015. S. 273–278.

31. Pilipenko Yu.N., Dyakun R.A. Geofizicheskii kontrol' treshchinoobrazovaniya pri razrushenii flyuidonasyshchennogo uglya i gornykh porod. Geotekhnicheskaya mekhanika: mezhvedomstvennyi sbornik nauchnykh trudov. Dnepropetrovsk: IGTM NANU. 2012. Vyp. 104. S. 69–81.

32. Rabiner L., Gould B. Teoriya i primenenie tsifrovoi obrabotki signalov. M.: Mir, 1978. 847 s.

33. Marple S. Digital Spectral Analysis with Applications. Englewood Cliffs, N.J. Prentice-Hall, 1987, 492 p.

34. Welch P.D. The use of Fast Fourier Transformation for the estimation of power spectra: based on time averaging over short modified periodograms. IEEE Trans. Audio and Electroacoustics, 1967, AU-15, pp. 70–79.

35. Ageeva O.A. Ispol'zovanie seismoelektricheskikh preobrazovanii v porodakh dlya prognozirovaniya kharaktera nasyshcheniya porovogo prostranstva // Geofizika. 2008. № 1. S. 16–21.