Окислительно-восстановительные потенциалы. Окислительно-восстановительные потенциалы наблюдаются при окислительно-восстановительных реакциях, в результате которых окисляющаяся среда
Окислительно-восстановительные потенциалы наблюдаются при окислительно-восстановительных реакциях, в результате которых окисляющаяся среда, отдавая электроны, приобретает положительный заряд, а восстанавливающая, присоединяя электроны - отрицательный.
Разность этих потенциалов удовлетворяет уравнению:
где, К - константа равновесия реакции, протекающей в окислительно-восстановительной среде; с' и с"- концентрации веществ, находящихся в высшей и низшей степени
окисления.
Большие значения Еов наблюдаются в зонах сульфидной минерализации в результате окисления рудных минералов кислородом воздуха или растворенным в подземных водах (и буровом растворе). Примером может служить реакция окисления пирита: 2FeS2 +1О2 +2Н2О = 2FeSO4 + 2H2SO4.
Катионы Fe избирательно сорбируются на поверхности пирита, заряжая его положительно, а воды, насыщающие породу, за счет анионов
SO4-2 ~ приобретают отрицательный заряд.
Еов над рудными подсечениями в скважинах может достигать 300-400 мВ. Такая большая величина объясняется не только интенсивностью окислительно-восстановительных процессов, но и низким сопротивлением рудных тел электрическому току.
Аналогичные поля наблюдаются над углистыми сланцами, ископаемыми углями, графитом. Причиной их возникновения является окисление не только углей, но и вкраплений сульфидных минералов.
Окислительно-восстановительные поля распространяются на десятки метров от рудных тел или угольных пластов. В скважинах, пересекающих рудные залежи в зоне восстановления, полярность аномалий естественного поля может иметь обратный знак (рис. 10.8).
Интенсивные аномалии ПС наблюдаются также над обсадными трубами.
В общем случае аномалии ПС в скважинах могут быть обязаны действию не одной, а сразу нескольких причин. Например, на песчано-глинистых разрезах проявляются и диффузионно-адсорбционные, и фильтрационные процессы, а на бурых углях - и диффузионно-адсорбционные, и фильтрационные, и окислительно-восстановительные.
Контрольные вопросы
1. Перечислите физико-химические процессы, вызывающие образование естественных электрических полей в скважинах.
2. Напишите формулу Нэрнста и объясните значение всех параметров, входящих в нее.
3. Чем отличается подвижность ионов в растворе от скорости их движения?
4. Что такое "прямое" и что такое "обратное" поле ПС?
5. Какую интенсивность имеют аномалии ПС диффузионно-адсорбционного происхождения?
6. Какие условия необходимы для возникновения диффузионно-адсорбционных потенциалов?
7. От чего зависит знак фильтрационных потенциалов?
8. Какую величину имеют фильтрационные потенциалы?
9. Почему фильтрационные потенциалы на поверхности намного интенсивнее, чем в скважинах?
10. Объясните возникновение окислительно-восстановительных потенциалов.
11 .Какую величину имеют аномалии ПС окислительно-восстановительного происхождения?
12.Объясните, какой знак имеют аномалии ПС над обсадными трубами.
Л е к ц и я 1 1
Схема записи диаграмм ПС
Схема регистрации ПС приведена на рис. 11.1. Она крайне проста и содержит только 2 приемных электрода и измерительный канал регистратора. Дополнительно в схему вводят градуированный компенсатор поляризации ГКП, с помощью которого устанавливают масштаб записи и выводят блик гальванометра фоторегистратора на середину диаграммной ленты перед началом записи. Масштаб п диаграммы ПС равен постоянной измерительного канала по напряжению т, мВ/см .
Интересно отметить, что, несмотря на крайнюю простоту схемы, метод ПС появился на 2 года позднее метода КС, в 1929 году. До этого потенциалы ПС рассматривались только как помеха при записи КС и от них стремились избавиться, применяя компенсаторы поляризации при поточечной записи КС и пульсаторы при непрерывной. И только позднее было замечено, что если эту помеху регистрировать, то можно получить дополнительную информацию. С тех пор метод ПС стал применяться вместе с методом КС, причем была разработана аппаратура, позволяющая одновременно записывать обе диаграммы. Комплекс КС+ПС получил название стандартного электрического каротажа.