Petrophysical approach to electrical properties of loose soils
- 1 — Moscow State University
- 2 — Moscow State University
- 3 — VSEGINGEO
Abstract
The paper focuses on the relation between geoelectrical characteristics of the soil: resistivity, polarizability and normalized polarizability (ρ, η, M n ) – and its superficial conductivity (SC or σ") using methods of vertical electrical sounding with induced polarization (VES-IP), electric profiling with induced polarization (EP-IP) and frequency characteristic (FC-IP). The authors demonstrate that superficial conductivity can be determined not only from spectral IP data, but also from soil resistivity obtained through petrophysical measurements. In this case normalized polarizability (M n ) is equal to superficial conductivity (SC). Superficial conductivity, in its turn, is proportionate to clay content of the soil. Increasing clayiness reduces hydraulic conductivity. It has been demonstrated that interpretation of EP-IP results benefits from combined study of the plots of three abovementioned parameters (ρ, η, M n ). In the aeration zone, incomplete humidity has a significant effect on geoelectrical parameters of the soil. Petrophysical modelling helps to investigate the impact of humidity.
References
- Лыков A.B. Тепломассообмен: Справочник. 2-e изд, переpaб. и доп. M.: Энергия, 1978. 480 с.
- Матвеев B.C. Геофизическое обеспечение региональных гидрогеологических, инженерно-геологических, геокриологи-ческих и геоэкологических исследований / B.C.Матвеев, А.А.Рыжов // Разведка и охрана недр. 2006. № 2. С. 50-57.
- Модин И.Н. Обработка данных ВП для выделения и оценки перспектив слабых аномалий поляризуемости / И.Н.Модин, В.А.Шевнин // Прикладная геофизика. 1985. Вып. 113. С. 33-42.
- Рыжов А.А. О повышенной поляризуемости песка, вызванной влажностью / А.А.Рыжов, В.А.Шевнин // Геофизика. 2014. № 6. С. 30-38.
- Рыжов А.А. Петрофизический подход к данным малоглубинной электроразведки / А.А.Рыжов, В.А.Шевнин, Д.А.Квон // Инженерная, угольная и рудная геофизика – 2015: Материалы конференции. М.: Межрегиональная общественная организация Евро-Азиатское геофизическое общество, 2015. С. 26-30.
- Рыжов А.А. Расчет удельной электропроводности песчано-глинистых пород и использование функциональных за-висимостей при решении гидрогеологических задач / А.А.Рыжов, А.Д.Судоплатов // Научно-технические достижения и передовой опыт в области геологии и разведки недр: Науч.-техн. информ. сб. М.: ВИЭМС, 1990. С. 27-41.
- Шарапанов Н.Н. Методика геофизических исследований при гидрогеологических съемках с целью мелиорации земель / Н.Н.Шарапанов, Г.Я.Черняк, В.А.Барон. М.: Недра, 1974. 178 с.
- Шевнин В.А. Лабораторные измерения сопротивления и параметров вызванной поляризации рыхлых грунтов для определения литологического строения разреза / В.А.Шевнин, А.А.Бобачев, К.И.Баранчук // Инженерные изыскания. 2014. № 09-10. С. 53-58.
- Borner F.D. Evaluation of transport and storage properties in the soil and groundwater zone from induced polarization measurements / F.D.Borner, R.Schopper, A.Weller // Geophysical Prospecting. 1996. 44. 583-601.
- Clavier C. Theoretical and Experimental Bases for the Dual-Water Model for Interpretation of Shaly Sands / C.Clavier, G.Coates, J.Dumanoir // Journal SPE. 1984 April. P. 153-168.
- Estimation of soil superficial conductivity in a zone of mature oil contamination using DC resistivity / V.Shevnin, O.Delgado-Rodríguez, A.Mousatov, A.Ryjov // SAGEEP-2006, Seattle. P. 1514-1523.
- Slater L.D. Controls on induced polarization in sandy unconsolidated sediments and application to aquifer characterization / L.D.Slater, D.R.Glaser // Geophysics. 2003. Vol. 68. N 5 (September-October). P. 1547-1558.
- Slater L. Near Surface Electrical Characterization of Hydraulic Conductivity: From Petrophysical Properties to Aquifer Geometries – A Review // Surv. Geophys. 2007. 28:169-197.
- Vinegar H.J. Induced polarization of shaly sands / H.J.Vinegar, M.H.Waxman // Geophysics. 1984. 49. 1267-1287.
- Weller A. On the relationship between induced polarization and surface conductivity: Implications for petrophysical inter-pretation of electrical measurements / A.Weller, L.Slater, S.Nordsiek // Geophysics. 2013. Vol. 78. N 5 (September-October). P. D315-D325.