Методы измерения диэлектрической проницаемости различных форм почвенной влаги и нефтесодержащих пород
Диссертация
В разделе 2.3 описаны конструкции конденсаторных ячеек. Приведены схемы включения и методы расчёта КДП сред для конденсатора, включенного в разрыв коаксиальной линии, с плоскими и цилиндрическими обкладками при подключении к выбранным измерителям. Описана методика определения паразитных параметров при использовании сред с известными параметрами. Вторая глава «Обоснование выбора состава аппаратуры… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Электрофизические и гидрофизические свойства почв и почвогрунтов
- 1. 1. Обзор современных методов исследования электрофизических параметров сред
- 1. 1. 1. Неразрушающие методы
- 1. 1. 2. Использование направленных структур
- 1. 1. 3. Измерения диэлектрической проницаемости и проводимости сред на низких частотах
- 1. 2. Характеристики воды в почвах и породах
- 1. 2. 1. Физические характеристики почв и горных пород
- 1. 2. 2. Классификация форм почвенной влаги
- 1. 2. 3. Поведение воды в почве
- 1. 2. 4. Гидрологические константы
- 1. 3. Диэлектрические свойства почв
- 1. 3. 1. Диэлектрические свойства почв в СВЧ диапазоне
- 1. 3. 2. Диэлектрические свойства почв в дециметровом и метровом диапазонах
- 1. 4. Диэлектрические свойства пород нефтегазовых коллекторов
- 1. 4. 1. Диэлектрическая проницаемость насыщенных пород нефтегазового коллектора
- 1. 4. 2. Влияние солености и температуры на электрофизические характеристики пород нефтегазовых коллекторов
- 1. 5. Выводы и постановка задачи
- 1. 1. Обзор современных методов исследования электрофизических параметров сред
- Глава 2. Обоснование выбора состава аппаратуры и методика измерений
- 2. 1. Обоснование выбора аппаратуры
- 2. 2. Ячейка в виде отрезка коаксиальной линии
- 2. 3. Измерительный конденсатор
- 2. 3. 1. Конструкция конденсатора
- 2. 3. 2. Измерение с помощью
- 2. 3. 3. Измерение с помощью измерителя ЬСЯ
- 2. 4. Тестирование измерительного комплекса и минимизация погрешностей измерения
- 2. 4. 1. Коаксиальные ячейки
- 2. 4. 2. Конденсатор, подключаемый к измерителю гУЛЕ
- 2. 4. 3. Измерение с помощью ЬСЫ-метра
- 2. 4. 4. Измерение КДП сред с высокими значениями действительной части ДП и различной удельной проводимостью
- 2. 5. Сопоставление результатов измерений, полученных разными методами
- Глава 3. Экспериментальное исследование и моделирование диэлектрических свойств почвенных смесей и почв различного гранулометрического состава
- 3. 1. Диэлектрическая проницаемость прочносвязанной, пленочной, капиллярной и гравитационной воды в бентоните и глинистых почвах
- 3. 2. Диэлектрическая проницаемость капиллярной и пленочной воды в увлажненных смесях, не содержащих глину
- 3. 3. Диэлектрическая проницаемость прочносвязанной, пленочной, капиллярной и гравитационной воды в смесях кварцевых порошков и бентонитовой глины
- 3. 4. Зависимость диэлектрических параметров типов почвенной влаги от гранулометрического состава
- Глава 4. Исследование диэлектрических свойств нефтенасыщенных пород
- 4. 1. Состав и физические свойства образцов
- 4. 2. Моделирование электрофизических характеристик смесей
Список литературы
- Публикации автора:
- Статьи в журналах из перечня ВАК:
- А1. Репин А. В., Бобров П. П., Миронов В. Л., Терентьев С. А. Зависимость диэлектрической проницаемости водно-песчаных смесей от размеров твёрдых частиц, частоты и температуры. //Известия высших учебных заведений. Физика. № 9/2. 2008 г, С. 120−123.
- А2. Epov M.I., Mironov V.L., Bobrov P.P., Savin I.V. and Repin A.V. Dielectric spectroscopy of oil-bearing rocks at 0.05−16 GHz // Russian Geology and Geophysics, Volume 50, Issue 5, May 2009, P. 462−466
- A3. Эпов М. И., Миронов В. Л., Бобров П. П., Савин И. В, Репин А. В. Исследование диэлектрической проницаемости нефтесодержащих пород в диапазоне частот 0.05−16 ГГц // Геология и геофизика, Том 50, № 5, 2009, С. 613 618
- А5. Эпов М. И., Бобров П. П., Миронов В. Л., Репин А. В. Диэлектрическая проницаемость нефтесодержащих глинистых пород в диапазоне частот 100 Гц 4 ГГц / Препринт Института физики им. Л. В. Киренского СО РАН № 837Ф, 2009. — 17 с.
- Прочие статьи и тезисы докладов:
- A8. Savin- li V., Mironov, V. L., Repin, A. V., Bobrov, P. P- Studies of the impact- of oil pollution ia top-soil on its dielectric parameters./ Proceed- of XI Internation. Confer. Reshetnevskie Chteniya, Krasnoyarsk, 2007. p. 98.
- Abdulla S. A., Mohammed А.-К. A., Al-Rizzo Н. М. The complex dielectric constant of Iraqi soils as a function of water content and texture. //IEEE 1 Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 1988. — V.26. — N.6. — P.882−885.
- BirchakJ. R., Gardner G. G., Hipp J. E., Victor J. M. High dielectric constant microwave probes for sensing soil moisture. //Proceeding IEEE. 1974. -V.62. N.l. — P.93−98:
- Blackham D. V., Pollard R. D. An improved technique for permittivity measurement using a coaxial probe. //IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 1997. — V.46. -N.5. — P. 1093−1099.
- Bobrov P.P., Galeyev O. W. Observed Effects of Soil Humus & Salt Contents on the Microwave Emissivity of Soils. //Proceed, of IGARSS 2000, Honolulu, Hawaii, USA. 2001.
- Bringhnrst S., Iskander M. F. Open-ended metallized ceramic coaxial probe for high-temperature dielectric properties measurements. //IEEE Transaction on Microwave Theory and Techniques. 1996. — V.44. — N.6. — P.926−935.
- Buff P. M., Steer M. В., and Lazzi G. Cole-Cokr dispersion, models for aqueous gelatin-syrup dielectric composites. //IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2006. — V.44. — N.2. — P.351−355.
- Burdette E. C., Cain F. L., Seals J. In vivo probe measurement technique for determining dielectric properties at VHF through microwave frequencies. //IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1980. — V. MTT-28.1. N.4. -P.414−427.
- Cametti C., Sciortino F., Tartaglia P., Rouch J., Chen S. H. Complex electrical conductivity of water-in-oil microemulsions. //Physical Review Letters. -1995. V.75. — N.3. — P.569−572.
- Campbell J. E. Dielectric properties and influence of conductivity in soils at one to fifty megahertz. // Soil Science Society of America Journal. 1990.- V.54.-P.332−341.
- Curtis J. O., Charles A. W. Jr., Everett J. B. Effect of soil composition on complex dielectric properties. /Technical Report EL-95−34. 1995.
- Curtis J. O. Moist effect on the dielectric properties of soils. //IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2001. — V.39. — N.l. -P.125−128.
- Dobson M. C., Kouyate F., Ulaby F. T. A reexamination of soil textural effects on microwave emission and backscattering. //IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 1984. — V. GE-22. -N.6. -P.530−535.
- Flaschke Т., Trankler H.-R. Dielectric soil water content measurements independent of soil properties //IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 1999. -V.48. -N.l. — P.37−41.
- Folgero K. A broad-band and high-sensitivity dielectric spectroscopy measurement system for quality determination of low-permittivity fluids. //Measurement Science and Technology. 1995. V.6. — P.995−1008.
- Folgero K. Bilinear calibration of coaxial transmission/reflection cells for permittivity measurement of low-loss liquids. //Measurement Science and Technology. 1996. V.7. — P.1260−1269.
- Folgero K. Broad-band dielectric spectroscopy of low-permittivity fluids using one measurement cell. //IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 1998. — V.47. -N.4. — P.881−885.
- Folgero K, Tjomsland T. Permittivity measurement of thin liquid layers using open-ended coaxial probes. //Measurement Science and Technology. 1996. V.7. -P.1164−1173.
- Hallikainen M. T., Dobson M. C., Ulaby F. T., El-Rayes M. A. Microwave dielectric behavior of wet soil part II: dielectric mixing models. //IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. — 1985. — V. GE-23. — N.l. -P.35−45.
- Hilland J. Simple sensor system for measuring the dielectric properties of saline solutions. //Measurement Science and Technology. 1997. V.8. — P.901−910.
- Hipp J.E. Soil electromagnetic parameters as function of frequency, foil density, and soil moisture. //Proceedings of the IEEE. 1974. — V.62. — N.l. -P.98−103.
- Hu Q., Shao Y., Guo H. Microwave Dielectric Behavior of Moist Salt Soil Experimental Observations and Impruved Dielectric Models // Proceedings of the IGARSS'2003.
- Klein L. A., Swift C. T. An improved model for the dielectric constant of sea water at microwave frequencies. //IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1977. — V. AP-25. — N. 1. — P. 104−111.
- Knight R. J., Nur A. The dielectric constant of sandstones, 60 kHz to 4 MHz. //Geophysics. 1987. — V.52. — N.5. — P.644−654.
- Knang W., Nelson S. O. Low-frequency dielectric properties of biological tissues: a review with some new insights. //American Society of Agricultural Engineers. 1998. — V.41. N.l. -P.173−184.
- Levitskaya T. M. and Sternberg B. K. Polarization processes in rocks //Radio Science. 1996. — V.31. — N.4. — P.755−779.
- Lundien J. R. Terrain analysis by electromagnetic means. /Technical report 3−727, U. S. Army Engineer Waterways Experiment Station, Vicksburg, MS, -1971.
- Nakhkash M., Huang Y., Al-Nuaimy W., and Fang M. T. C. An improved calibration technique for free-space measurement of complex permittivity. // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2001. — V.39 — N.2. -P.453−455.
- Newton R. W. Microwave remote sensing and its application to soil moisture detection. / Technical report RSC-81, Texas A&M University, College Station, TX, 1977.
- Mehran M., Arulanandan K. Low frequency conductivity dispersion in clay-water-electrolyte systems. //Clays and Clay Minerals. 1977. — V.25. — P.39−48.
- Meshkatoddini M. R. Aging Study and Lifetime Estimation of Transformer Mineral Oil. // American Journal of Engineering and Applied Sciences. 2008. -N.1(4). -P.384−388.
- Mironov V. L., Bobrov P. P., Ivchenko O. A., Krivaltsevitsh S. V., Jaschenko A. S. Dynamic radiobrightness for drying soils as a function of humus • content. //Proceeding of IGARSS'2005. Seoul, Korea, 2005. V.2. — P. l 127−1130.
- Mironov V.L., Bobrov P.P., Mandrygina V.N. Bound water spectroscopy for the soils with varying mineralogy. //Proceeding of the IGARSS'04, Anchorage, USA.-2004.
- Mironov VL., Bobrov P.P. Soil dielectric spectroscopic parameters dependence on humus content. // Proceeding of the IGARSS'03. Toulouse, France, 2003.-V.2. -P.l 106−1108.i
- Mironov V. L., Dobson M. C., Kaupp V. H, Komarov S. A., V. N. Kleshchenko Generalized refractive mixing dielectric model for moist soils. //IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing 2004.- V.42.- N.4. — P.773−785.
- Mironov V. L, Kosolapova L. G, Fomin S. V Physically and miner-alogically based’spectroscopic dielectric model* for moist soils. //IEEE Transactions on Geosciencc and Remote Sensing. 2009. — V.47. — N.7. — P.2059−2070.
- Mironov V. L, Kosolapova L. G, Fomin S. V Soil dielectric model accounting for contribution of bound water spectra through clay content. //PIERS Onlain. 2008. — V.4. -N.l. -P.31−35.
- Peplinski N.R., Ulaby F. T., Dobson M. C. Dielectric properties of soils in the 0,3−1,3 GHz range. //IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 1995. — V.33. — N.3. — P. 803−807.
- Takashima S., Casaleggio A, Giuliano F., Morando M., Arrigo P., Ridella S. Study of bound water of poly-adenine using high frequency dielectric measurements. //Biophysical Journal. 1986. -V.49. — P. 1003−1008.
- Sabburg J., Ball J. A. R., Hancock N. H. Dielectric behavior of moist swelling clay soils at microwave frequencies. //IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 1997. — V.35. — N.3. — P. 784−787.
- Shutko, A. M, Reutov, E. M. Mixture formulas applied in estimation of dielectric and radiative characteristics of soils and grounds at microwave frequencies. //IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 1982. — V.20. -N.l. — P.29−32.
- Sihvola A. H., Kong J. A. Effective permittivity dielectric mixtures. //IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing- 1988.- V.26.- N.4. -P.420−429.
- Sihvola A. H. Self-consistency aspect of dielectric mixing theories. //IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing- 1989.- V.27.- N.4. -P.403−415.
- Somaraju R., Trumpf J. Frequency, temperature and salinity variation of the permittivity of sea-water. //IEEE Transactions on Antennas and Propagation.- 2006. V.54. N. 11. — P.3441−3448.
- Stogryn A. Equations for calculating the dielectric constant of saline water. //IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1971. — V.19.- P.733−736.
- Wang J. R., Schmugge T. J. An empirical model for the complex dielectric permittivity of soils as a function of water content. //IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 1980. — V. GE-18. -N.4. -P.288−295.
- Wang J., Schmugge Т., Williams D. Dielectric constants of soils at microwave frequencies -II. /Technical report 1238, National Administration, NASA, -1978.
- Wobschall D. A theory of the complex dielectric permittivity of soil containing water: the semidisperse model. //IEEE on Geoscience Electronics. -1977. V. GE-15. -N.l. — P.49−57.
- Алексеева А. А., Солоугин H. Г., Ягудин Г. X. Измерение диэлектриков на СВЧ. М.: ИНИИ «Электроника», 1975. — С. 68.
- Ахадов Я.Ю. Диэлектрические свойства чистых жидкостей. М.: Изд-во стандартов, 1972. — 412 С.
- Бобров П. II. Микроволновое зондирование почв юга Западной Сибири: Диссертация на соискание учёной степени доктора физ. -мат. наук -Омск, 1999:-337 С:... —. г
- Бобров 11.П., Миронов В. Л., Ивченко O.A., Красноухова ВН. Спектроскопическая модель диэлектрической проницаемости ' почв, использующая стандартизованные агрофизические показатели. //Исследование Земли-из космоса. 2008- - № Г. — С. Г5−23., '
- Богородицкий Н.П., Волокобинский Ю. М., Воробьев A.A., Тареев Б. М. Теория диэлектриков.- М*.: Энергия, 1965. 342 С.
- Брандт А. А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. М.: Изд-во физ.-мат. лит, 1963. — 404 С.
- Брылкин Ю.Л., Дубман Л. И. О диэлектрической проницаемости влажных песчаных пород // Тр. СО АН СССР. -Новосибирск: Наука, 1979.-Вып. 442. С. 233−242.
- Бреховскых В.Л. Волны в слоистых средах. М.: Наука. 1973. — 343 С.
- Воронин А.Д. Основы физики почв. М.: МГУ. 1986. — 243 С.
- Воронин А.Д. Энергетическая концепция физического состояния почв. //Почвоведение. 1990. — № 5. — С.7−19.
- Воропаев В. И., Гаиин С. А., Костромин В. В., Попов М. Ф. Свойства диэлектриков на СВЧ. //Измерительная техника.- 2004. № 9. — С. 16−318.
- Всеволожский В А. Основы гидрогеологии: Учебник. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Изд-во МГУ, 2007. — 448 С, ил. — (Классический университетский учебник).
- Глобус А.М. Почвенно-гидрофизическое обеспечение агроэколо-гических математических моделей. JL: Гидрометеоиздат, 1987. — 427 С.
- Губкин А. Н. Физика диэлектриков. М.: Высшая школа, 1971. -272 С.
- Злочевская Р. И. Формы влаги в дисперсных системах. В кн. Поверхностные пленки воды в дисперсных структурах. М.: МГУ, 1988. С.68−75.
- Итенберг С. С. Интерпретация результатов геофизических исследований скважин: Учебное пособие для вузов. 2-еизданиеб переработанное и дополненное. — М.: Недра, 1987. — 375 С.
- Качннский H.A. Физика почвы. Часть 2. М.: Высшая школа, 1970. 358 С.
- Квлквидзе В. PL, Краснушкин A.B., Злочевская Р. И. //Поверхностные пленки воды в дисперсных структурах. Под ред. Е. Д. Щукина. М.: Изд-во МГУ, 1988. — С.48−67.
- Квливидзе В.И., Краснушкин A.B., Злочевская Р. И. Свойства поверхностных пленок и слоев воды. В кн. Поверхностные пленки воды в дисперсных структурах. М.: МГУ, 1988. — С.48−67.
- Квливидзе В.И. Структура поверхностных пленок и слоев воды. -В кн. Поверхностные пленки воды в дисперсных структурах. М.: МГУ, 1988.- С.32−47.
- Кобранова В. Н. Петрофизика. Учебник для вузов. — 2-е издание, переработанное и дополненное. -М.: Недра, 1986. 392 С.
- Комаров С.А., Миронов В. Л., Лукин Ю. И. Исследование диэлектрического спектра комплексной диэлектрической проницаемости влажных почвогрунтов. //Известия высших учебных заведений. Физика. 2006. — Т.49.- № 9. С.29−34.
- Комаров С.А., Миронов В. Л. Микроволновое зондирование почв. -Новосибирск: Наука, 2000. 259 С.
- Королёв В. А. Связанная вода в горных породах: новые факты и проблемы. //Соросовский образовательный журнал. 1996. — № 9. — С.79- 85.
- Короновский Н. В., Якушова А. Ф. Основы геологии. М.: Высшая школа, 1991.-416 С.
- Краппов С. Р., Рыженко Б. Н., Швец В. М. Геохимия подземных вод. М.: Наука, 2004. — 677 С.
- Легцанский Ю.И., Лебедева Г. Н., Шумилин В. Д. Электрические параметры песчаного и глинистого грунтов в диапазоне сантиметровых, дециметровых и метровых волн. //Известия высших учебных заведений. Радиофизика. -1971. Т. 14. — № 4. — С.562−569.
- Мандрыгина В. Н. Диэлектрическая проницаемость почв с различным содержанием гумуса и влияние на неё гидрофобных и гидрофильных загрязнителей: Дис.. канд. физ. мат. наук. Омск. 2004. — 165 С.
- Матвейчук В. Ф., Сибирцев С. И., Карга H. М. Измерения электромагнитных свойств материалов с низкими потерями на СВЧ методом диэлектрического резонатора. //Измерительная техника.- 2004. № 8. — С. 30−35.
- Матей Д.Л., Янг Л., Джонс Е.М. Т. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи. М.: Связь, 1971. — 440 С.
- Машкович М. Д. Электрические свойства неоднородных диэлектриков в диапазоне СВЧ. М.: Советское Радио, 1969. — 240 С.
- Мельчимое В.П., Башкуев Ю.Б, Ангархаееа Л. Х., Буянова Д. Г. Электрические свойства криолитозоны востока России в радиодиапазоне. — Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2006. -258 с.
- Миронов В.Л., Косолапова Л. Г., Фомин C.B. Метод создания спектроскопической базы данных диэлектрических свойств влажных почв в СВЧ-диапазоне. //Известия вузов. Радиофизика. 2007. Т.50. — № 4. — С.339−349.
- Миронов В.Л., Савин И. В. Метод калибровки полоскового резонатора при измерениях комплексной диэлектрической проницаемости влажных почв и грунтов. //Приборы и техника эксперимента, 2006, № 1. С. 128−134.
- Морозова Е. А. Совершенствование технологии геофизического контроля за выработкой запасов нефти в скважинах со стеклопластиковыми хвостовиками: Автореф. дис. канд. техн. наук. Уфа. 2009. 26 С.
- Нерпин C.B., Чудновский А. Ф. Энерго- и массообмен в системе растение-почва-воздух. — Л.: Госметеоиздат, 1986.— 361 С.
- Подковко Н.Ф. Модель комплексной диэлектрической проницаемости почвогрунтов в диапазоне СВЧ. //Вопросы радиоэлектроники. Серия -Общие вопросы радиоэлектроники. 1990. — В.1. — С.73−80.
- Романов А. Н. Влияние минералогического состава на диэлектрические свойства дисперсных смесей в микроволновом диапазоне. //Радиотехника и электроника. — 2003. Т.48. — № 5. — С. 537−544.
- Спиридонов В.И. Релаксационная модель диэлектрических свойств воды в гетерогенных смесях. //Измерительная техника. 1982. — № 5. — С.68−70.
- Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств. /Под ред. В. И. Вольмана. М.: Радио и связь, 1982, — 328 С.
- Технология исследования нефтегазовых скважин на основе ВИКИЗ. Методическое руководство. /Ред. Эпов М. И., Антонов Ю. Н. Новосибирск: Издательство СО РАН, НИЦ ОИГГМ СО РАН, 2000. 121 С.
- Усиков С. В. Электрометрия жидкостей. Л., «Химия», 1974. -144 С.
- Фельдман Ю. Д., Зуев Ю. Ф., Валитов В. М. Временная спектроскопия диэлектриков. //Приборы и техника эксперимента. 1979. — № 3. — С.5−20.
- Финкелъштейн М. И., Мендельсон В. Л., Кутев В. А. Радиолокация слоистых земных покровов. /Под ред. Финкелыптейна М. И. М.: Советское радио, 1977. — 176 С.
- Челидзе Т.П., Деревянко А. И., Куриленко О. Д. Электрическая, спектроскопия гетерогенных систем. Киев: Изд-во «Наукова думка», 1977. -231 С.
- Чудинова С.М. Диэлектрические показатели почвы и категории почвенной влаги. // Почвоведение. 2009. — № 4. — С.441−451.
- Шарков Е. А. Анализ и развитие релаксационных моделей диэлектрических свойств воды для задач дистанционного зондирования. //Исследование Земли из космоса. 1995. — № 6. — С. 18−27.
- Шеин Е.В. Курс физики почв. М.: Изд-во МГУ, 2005. 432 С.
- Шутко А. М. СВЧ-радиометрия водной поверхности и почвог-рунтов. -М.: Наука, 1986. 190 С.
- Щукин Е.Д., Перцов A.B., Амелина Е. А. Коллоидная химия. М.: Высшая школа, 2006. — 444 С.
- Эпов М.И., Глинских В. Н. Электромагнитный каротаж: моделирование и инверсия.- Новосибирск: Академическое издательство «Гео», 2005. -100 С.
- Эпов М.И., Миронов В. Л., Комаров С. А., Музалевский КВ. Электромагнитное зондирование флюидонасьпценного слоистого коллектора на-носекундными импульсами. //Геология и геофизика. 2007. Т.48. — № 12. -С.1357−1365.
- Якубова О.В., Телъпуховский Е. Д., Якубов В. П. Спектроскопия взаимодействия сверхширокополосного излучения со средами нефтегазового коллектора. // Известия высших учебных заведений. Физика. 2008. — № 9/2. -С. 98−100.