CC BY
57
Интернет-журнал «Науковедение» ISSN 2223-5167 http ://naukovedenie. ru/ Том 7, №1 (2015) http://naukovedenie.ru/index.php?p=vol7-1 URL статьи: http://naukovedenie.ru/PDF/04TVN115.pdf DOI: 10.15862/04TVN115 (http://dx.doi.org/10.15862/04TVN115)
УДК 550.837
Московский Игорь Георгиевич
ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»
Россия, Саратов1 Доцент, кандидат физико-математических наук
E-mail: [email protected]
Балабан Олег Михайлович
ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»
Россия, Саратов
Доцент кафедры «Прикладная математика и системный анализ»
Кандидат технических наук E-mail: [email protected]
Федорова Ольга Сергеевна
ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»
Россия, Саратов
Доцент кафедры «Прикладная математика и системный анализ»
Кандидат физико-математических наук E-mail: [email protected]
Кочетков Андрей Викторович
ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
Россия, г. Пермь Профессор, доктор технических наук E-mail: [email protected]
Математическое моделирование сейсмоэлектрического эффекта второго рода, порождаемого плоскими упругими волнами в пористых влагонасыщенных средах
1 410054, Саратов, ул. Политехническая, 77. 1
Аннотация. В рамках низкочастотной модели сейсмоэлектрического эффекта второго рода получены аналитические решения для электромагнитного поля этого эффекта при возбуждении плоских продольных упругих волн в трехслойной среде с латерально-неоднородным влагонасыщенным вторым слоем. Рассмотрена методика построения аналитических решений сейсмоэлектрического эффекта в низкочастотном приближении, основанная на последовательном решении задач теории упругости в сплошной среде, флюидодинамики в пористой влагонасыщенной проницаемой среде, электрокинетики и электродинамики.
Проведен анализ полученных аналитических решений, показано что, если в горизонтально-слоистой среде первый слой не содержит влаги, то сейсмоэлектрический эффект второго рода на дневной поверхности и в первом слое наблюдается только при условии, если параметры влагонасыщенного слоя изменяются по латерали. На основании полученных результатов высказаны рекомендации по использованию регистрации сейсмоэлектрического эффекта второго рода для локализации областей резких изменений петрофизических свойств влагонасыщенных пластов.
Ключевые слова: сейсмоэлектрический эффект второго рода; влагонасыщенные горные породы; плоские упругие волны; электромагнитные поля; латерально-неоднородные среды; проницаемость горных пород; аналитические решения.
Ссылка для цитирования этой статьи:
Московский И.Г., Балабан О.М., Федорова О.С., Кочетков А.В. Математическое моделирование сейсмоэлектрического эффекта второго рода, порождаемого плоскими упругими волнами в пористых влагонасыщенных средах // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 7, №1 (2015) http://naukovedenie.ru/PDF/04TVN115.pdf (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус., англ. DOI: 10.15862/04ГУШ15
http://naukovedenie.ru 041УШ15
Введение
Сейсмоэлектрический эффект второго рода представляет собой явление возбуждения электромагнитного поля при распространении механических колебаний в пористых влагонасыщенных горных породах. Электромагнитные поля этого эффекта, измеряемые на поверхности Земли, либо внутри скважины несут информацию о глубине залегания влагонасыщенной породы, ее флюидосодержании, пористости, проницаемости и других петрофизических параметрах. Данная связь определяет стремление использовать сейсмоэлектрический эффект при решении разнообразных прикладных задач инженерной и нефтегазовой геологии, геофизики и геодинамики.
Сейсмоэлектрический эффект второго рода экспериментально открыт А.Г. Ивановым в 1939 г. [1]. Теория сейсмоэлектрического эффекта второго рода основывается на работах Я.И. Френкеля [2] и М. Био [3]. В дальнейшем теория получила свое развитие в работах С. Прайда и М. Хаартсена [4, 5]. Согласно вышеперечисленным работам определение упругих и электромагнитных полей сейсмоэлектрического эффекта сводится к решению самосогласованной задачи, где учитывается взаимное влияние полей. Решение такой задачи возможно только численными методами, кроме того, модель Био, распространения упругих волн в пористых средах, является высокочастотной, что не отвечает применяемым в наземной геофизике источникам возбуждения упругих волн.
В работах [6, 7] предложена низкочастотная математическая модель сейсмоэлектрического эффекта второго рода, в которой задача о нахождении полей данного эффекта распадается на три последовательно решаемые подзадачи:
1) теории упругости в сплошной среде;
2) флюидодинамики в пористой влагонасыщенной проницаемой среде и электрокинетики (нахождение тока, возникающего при движении минерализованной жидкости в пористой среде);
3) электродинамики (нахождение электромагнитного поля, возбуждаемого электрокинетическим током).
Преимущество такого подхода по сравнению с ранее известными [2-5] состоит в существенном упрощении расчета электромагнитного поля в низкочастотном приближении и за счет пренебрежения обратным воздействием порождаемых в этой цепочке физических полей. В данной статье на основе низкочастотной математической модели [6, 7] получены аналитические решения для электромагнитного поля сейсмоэлектрического эффекта второго рода при возбуждении плоских продольных упругих волн в пористых влагонасыщенных горизонтально-слоистых средах. На основе полученных решений проведены расчеты компонент упругого и электромагнитного полей при гармоническом и импульсном возбуждении упругих волн плоским источником.
1. Низкочастотная математическая модель
сейсмоэлектрического эффекта второго рода
Согласно [6, 7], задача расчета компонент электромагнитного поля сейсмоэлектрического эффекта второго рода в низкочастотном приближении распадается на три последовательно решаемые подзадачи.
На первом этапе решается задача теории упругости сплошных сред для эффективных параметров пористой флюидонасыщенной среды Гассмана [8], которой является горная порода, состоящая из твердой фазы (скелета) и пор, заполненных электролитом. Эффективные параметры среды определяются по формулам:
р = тоР1 + (1 - то)Р",
К = К&
т0К'К - (1 + т0)К1 К + К1 К
Л —
т0К'~К + (1 - т )К1 К3 - К1 К
ц = ц,
где р, К и Ц - эффективные плотность, модули всестороннего сжатия и сдвига, соответственно; р , К - плотность и модуль всестороннего сжатия твердой матрицы; р ,
г —
К - плотность и модуль всестороннего сжатия электролита; то - пористость породы; К , Ц - модули всестороннего сжатия и сдвига скелета породы (т.е. сухой горной породы, поры которой заполнены, например, газом).
Вектор смещения и в твердой матрице влагонасыщенного пласта для гармонически изменяющихся полей (фактор изменения во времени е т1) определяется из уравнения Ламе:
+ 2ц)§гаёёгуи3 -цгоггоги3 + рю2и3 + рР = 0, (1)
где
^ = К - (2/3)ц
и Ц - параметры Ламе (Ц совпадает с модулем сдвига), а Р -вектор плотности внешних объемных сил. Уравнение (1) дополняется условиями сопряжения на поверхностях раздела слоев, обеспечивающими жесткость сцепления между слоями и равенство приложенных к границе сил.
Задавая обычное на дневной поверхности краевое условие и условие на бесконечности, получаем полную формулировку упругой задачи для горизонтально-слоистой среды,
позволяющую найти вектор смещения твердой фазы и .
На втором этапе используя результаты работы [9], находится решение задачи флюидодинамики в пористой среде:
Г 1 1 Ь 3 V -1 = — э"аа р +—V , а а
Шу V ? = -гюср + d &у V3
(2)
(3)
г1
где V , V - скорости смещения твердой и жидкой фаз; р - поровое давление в жидкости. Промежуточные параметры а , Ь , С, d определяются равенствами
Лто . / Л то а = —о - гюр-1, Ь = -!—°,
к к
С
тК
К
К
- (1 - то) - то ^
d =
1
тп
К
К
- (1 - то)
где к - проницаемость среды, Л - динамическая вязкость жидкости.
1
f
Исключая из уравнений (2) и (3) скорость V , получаем скалярное уравнение относительно p :
Л p + %2 p = A div V5, (4)
где % = -mca, A = b - ad.
Уравнение (4) для влагонасыщенного слоя дополняется краевыми условиями на границах пласта, допускающих свободное истечение жидкости (например, на дневной поверхности):
p = о,
и непроницаемых для жидкости:
5p = bvs
~ ^ ГП '
on
S S
где V - компонента скорости V перпендикулярная к границе пласта. Дополняя эти условия условием на бесконечности: p —> 0, получаем полную формулировку скалярной задачи для давления в жидкости. Определив поровое давление p, из соотношения (2) можно
найти скорость движения жидкости Vf. Тогда плотность электрокинетического тока j, порождающего сейсмоэлектрический эффект второго рода может быть найдена из равенства
j = -Q0(vf - vS ),
где Q - поверхностная плотность электрического заряда, адсорбированного на поверхности твердой матрицы, 0 = Sw / V - удельная поверхность пор; Sw - площадь поверхности, отделяющей твердую матрицу от флюида в объеме V .
На последнем этапе определяются электромагнитные поля, возбуждаемые электрокинетическим током j, из решения системы уравнений Максвелла
rot H = aE + j, (5)
rot E = /юц 0 H, (6)
с известными условиями сопряжения на поверхностях раздела сред с различными физическими свойствами и условиями в бесконечности. В уравнениях (5) и (6) E и H -напряженности электрического и магнитного полей, a - электропроводность среды, Ц о -магнитная проницаемость вакуума.
2. Электромагнитное поле сейсмоэлектрического эффекта второго рода при возбуждении плоских продольных упругих волн во влагонасыщенном полупространстве
Пусть в однородном влагонасыщенном полупространстве (рис. 1) возбуждается монохроматическая плоская продольная упругая волна с круговой частотой Ю вектором Р внешних объемных сил
Р = е Л5( г )в~ш,
где е 2 - единичный орт, направленный вдоль оси О2, Р0 - амплитуда силы, действующей на единицу поверхности 2 = 0, 8( 2) - функция Дирака, ^ - время. Поверхность 2 = 0 будем полагать непроницаемой для жидкости.
Рис. 1. Влагонасыщенное полупространство
Комплексная амплитуда и вектора смещения имеет лишь вертикальную компоненту,
равную
и.
о 1кр2
и„в
(7)
где и
.0
р
Юд/р(Х + 2ц)
; кр = Ю^/р/(X + 2ц) - волновое число продольной волны;
2
X = К — — ц - коэффициент Ламе; р, К и ц - эффективные плотность, модули
всестороннего сжатия и сдвига влагонасыщенного полупространства. В этом случае нетрудно показать [7], что будет возбуждаться только вертикальная компонента электрического поля Е 2 в области локализации сторонних токов:
Е2 =
к эи р
ао
Л1в
1кр2 + л2 е* 2
(8)
где кэ = QQ, A1 =
f ■ i2 А \
2 , iwkpA юр3 -
V
X
.2
'I J
A2 = iw
7 kpA
b + — p
X
к
; X
=V—i
iwac.
p J
1ш %> 0 - волновое число флюидодинамической волны порового давления, О -электропроводность влагонасыщенного полупространства.
Из (8) следует существование двух типов волн. Волновому числу кр соответствует
электрическая волна, порожденная продольной упругой волной и распространяющаяся вместе с ней («вмороженная» в нее), а волновому числу % - «медленная» волна (в терминологии Био), порожденная волной порового давления.
С помощью аналитического решения (8) для полупространства с параметрами
р* = 2700кг/м3, р7 = 1000 кг/м3, К* = 1010Па, К1 = 2.2 • 109Па, К = 2.85-109
Па, Ц = 1010Па, m0 = 0.05 , а = 10См/м, Л = 10"3Па с, к = 10"9 м2, Q = 1Кл/м2,
0 = 1 м, P0 = 2000 н рассчитана компонента E z напряженности электрического поля во временной области для импульса Берлаге f (t) = Ft1 e at sin (3t в случае F = (a2 + p2 )/(3
, у = 0, a = 1000 с , ß = 1000 с
На рис. 2 изображена электрограмма компоненты Ez для различных расположений
приемника по глубине. Линия В-В - годограф «вмороженной» волны. Эта волна возбуждается в момент прихода плоской упругой волны в точку приемника. Линия М-М - годограф «медленной» волны, скорость которой значительно меньше «вмороженной», т.е. скорости продольной упругой волны.
-1
2
О 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 С
Рис. 2. Электрограмма при возбуждении плоских продольных упругих волн во влагонасыщенном полупространстве
Нетрудно показать, что при возбуждении плоских продольных упругих волн электрическое поле возбуждается только во влагонасыщенном слое, следовательно, при наличии первого «сухого» слоя регистрация сейсмоэлектрического эффекта на дневной
поверхности в горизонтально-слоистых средах невозможна. Следует здесь заметить, что при возбуждении в среде с первым «сухим» слоем плоских поперечных упругих волн регистрация на дневной поверхности электромагнитных полей сейсмоэлектрического эффекта возможна
[7].
3. Электромагнитное поле сейсмоэлектрического эффекта второго рода при возбуждении плоских продольных упругих волн в трехслойной среде с латерально-неоднородным влагонасыщенным вторым слоем
Для изучения влияния латерального изменения параметров влагонасыщенного слоя на электромагнитное поле сейсмоэлектрического эффекта второго рода при возбуждении плоских упругих волн рассмотрим трехслойную модель среды показанную на рис. 3. Пусть все три слоя имеют одинаковые упругие и электромагнитные свойства, т.е.
Р1 =Р2 =Р3 =Р , К1 = К 2 = К з = К,
Ц = Ц 2 = Ц = Ц ,
= ^ 2 = ^3 = ^,
где р 1, К, Ц, <31 - плотность, модуль всестороннего сжатия, модуль сдвига и электропроводность / -го слоя (I = 1, 2, 3), но электрокинетические параметры влагонасыщенного слоя меняются вдоль оси Ох по закону
К =
кэ1, х < 0, кЭ2,х > °
(9)
то есть либо поверхностная плотность адсорбированного заряда, либо удельная поверхность пор меняются скачком по латерали.
Рис. 3. Трехслойная среда с латерально-неоднородным влагонасыщенным вторым слоем
<
Рассмотрим в такой среде возбуждение плоских продольных упругих волн нормально к дневной поверхности. Вектор смещения упругого поля будет в этом случае иметь только
вертикальную компоненту Щ определяемую выражением (7), а электромагнитное поле -
компоненты Ех, Ег и Ну :
3 а sh 4 %
Ну (х %) = Ф/ (4)с08 к^к,
/=1 ^ 0 4
т. да
3 а -
Ех(x, %) = Ich4% Ф/ (4)С08 кхХ^х , (10)
/=1 0
(х, %) = £^]к^ф/(4)вт кххйкх , /=1 0 4
где
42 = к\ - к], Яе4 > 0; ке /юц0о , 1ш ке > 0;
ф1(4) = е(/х-4)Л* (е^-4^2 -1),
ф2(4) = е"(/х+4)А1 (е"(/%+4)А2 -1), ф (4) = е{1кр -4Ж (е(к -4)'2 -1);
В
а = (кэ2 - кэ1)В /«, / = 1,2,3;
(кР Ь1 .(¿кРЬ2 - )
28Ш ^ ''
В,
- В
В,
2 О
/ю Акри р
28т ук2
Л ,0
-е
/ (кр +х)Й1 /крк2
(е'крк2 - е^2 ),
X
2 ¿2 ЮР ир ■
В = -ю и
к
Ак
2 Л
+
X2 - к
р У
Если в выражениях (10) положить кэ1 = кэ2 = кэ, то, в соответствии с вышеизложенными результатами, электромагнитное поле в области (0 < 2 < ) равно нулю. Из решения (10) видно также, что на дневной поверхности отлична от нуля только тангенциальная компонента напряженности электрического поля Ех. Кроме того, как следует из (10), в случае распространения плоской продольной упругой волны в среде с первым «сухим» слоем электромагнитное поле сейсмоэлектрического эффекта регистрируется на дневной поверхности только при латеральном изменении параметров среды и представлено
0
2
«быстрыми» волнами, т.е. электромагнитными волнами, регистрируемыми в приемнике в момент прихода упругой волны к кровле влагонасыщенного слоя [10, 11].
4. Зависимость сейсмоэлектрического эффекта второго рода
от петрофизических параметров влагонасыщенного пласта
Для изучения зависимости сейсмоэлектрического эффекта второго рода от петрофизических параметров горных пород проведены расчеты компонент упругого и электромагнитного полей сейсмоэлектрического эффекта при гармоническом возбуждении продольных упругих волн плоским источником во влагонасыщенном полупространстве и в трехслойной среде с латерально-неоднородным влагонасыщенным вторым слоем. В расчетах использовались аналитические решения (7), (8), (10).
На рис. 4а показана зависимость от проницаемости отношения амплитуд электрического и упругого полей в гармоническом режиме: кривые 1, 2, рассчитаны, соответственно для частот 10, 100Гц при г = 0 и кривые 3, 4, рассчитаны, соответственно для частот 10, 100Гц при г = 1 м. При расчетах учитывалось, что при увеличении проницаемости соответственно уменьшается удельная поверхность пор. Зависимость проницаемости от удельной поверхности пор полагали
согласно [12] к = с/е2 , где коэффициент выбирался С = 1. Из рис. 4а видно, что при
измерении полей на дневной поверхности (кривые 1, 2) сейсмоэлектрический эффект растет с уменьшением проницаемости. При измерении полей в среде (кривые 3, 4) сейсмоэлектрический эффект второго рода максимален для некоторой полосы значений проницаемости и спадает при уменьшении или увеличении к . Отметим, что данные результаты расчетов (рис. 4а) хорошо подтверждают результаты лабораторных исследований сейсмоэлектрического эффекта [13].
(а) (б)
Рис. 4. Зависимость от проницаемости отношения модулей компонент электрического и упругого полей при возбуждении плоских продольных упругих волн во влагонасыщенном полупространстве (а) и в среде с латеральной неоднородностью (б)
При распространении продольных упругих волн в латерально-неоднородной среде (рис. 3) наблюдается (рис. 4б) высокая чувствительность эффекта к изменению проницаемости среды (кривые 1,2,3 рассчитаны, соответственно для частот 20, 100, 200Гц).
Полученные результаты могут быть использованы в соответствии с подходом, предложенным в работе [14], состоящим в измерении аномалий сейсмоэлектрического эффекта в частотном режиме при проведении профилирования и объяснении их изменением петрофизических свойств среды. Так, увеличение амплитуды сейсмоэлектрического эффекта второго рода по профилю при возбуждении продольных упругих волн можно объяснить уменьшением проницаемости влагонасыщенной среды.
На рис. 5 показана зависимость от координаты X отношения амплитуд электрического и упругого полей в гармоническом режиме при возбуждении продольных упругих волн в среде с латеральной неоднородностью: кривые 1, 2, 3 рассчитаны, соответственно для частот 40, 60, 80Гц. Параметры среды взяты такие же, как в расчетах для полупространства, но
2 2 адсорбированный заряд Q = 1 Кл/м при X < 0 и Q = 0.1 Кл/м при X > 0 . Как видно из
рис. 5, сейсмоэлектрический эффект максимален в окрестности X = 0, то есть в области разрыва Q и с удалением от этой области стремится к нулю.
Щ, JL
I uz Г м2
6Ю6
4Ю6
2Ю6
100 О 100 Л", м
Рис. 5. Зависимость отношения модулей компонент электрического и упругого полей от координаты X при возбуждении плоских продольных упругих волн в среде с
латеральной неоднородностью
На основании полученных результатов можно рекомендовать использовать регистрацию сейсмоэлектрического эффекта второго рода при возбуждении плоских продольных упругих волн для локализации областей резких изменений петрофизических свойств влагонасыщенного пласта, в частности, для нахождения его вертикальных границ.
Выводы
1. Для низкочастотного приближения задачи о сейсмоэлектрическом эффекте второго рода получены аналитические решения для трехслойной среды с латерально-неоднородным влагонасыщенным слоем при возбуждении плоских продольных упругих волн.
2. Из аналитических решений следует, что плоские продольные упругие волны в горизонтально-слоистой среде возбуждают электрическое поле только в пределах влагонасыщенного слоя, и если первый слой не содержит влаги, то сейсмоэлектрический эффект на дневной поверхности и в первом слое наблюдаться не будет. Если параметры влагонасыщенного слоя изменяются по латерали, то в первом слое и на дневной поверхности будет возбуждаться электромагнитное поле.
3. На основании полученных результатов рекомендуется использовать регистрацию сейсмоэлектрического эффекта второго рода при возбуждении плоских продольных упругих волн для нахождения области резких изменений петрофизических свойств влагонасыщенного пласта.
ЛИТЕРАТУРА
1. Иванов, А.Г. Эффект электризации пластов земли при прохождении через них упругих волн // Докл. АН СССР. 1939, 24, № 1. - С. 41 - 43.
2. Френкель Я.И. К теории сейсмических и сейсмоэлектрических явлений во влажной почве // Изв. АН СССР, сер. Геогр. и геофиз., 1944, т. 8, № 4. - С. 134 -149.
3. Biot M.A. Theory of propagation of elastic waves in a fluid-saturated porous solids // J. Acoustic. Soc. Amer., 1956, V. 28. P. 168 - 186.
4. Pride S.R. Governing equations for the coupled electromagnetics and acoustics of porous media // Phys. Review. B., 1994, V. 50, P. 15678 - 15696.
5. Haartsen M.W. Electroseismic waves from point sources in layered media / M.W. Haartsen, S.R. Pride // J. Geophysical Res., 1996, V. 102, P. 24745 - 24769.
6. Светов, Б.С. Электромагнитное поле механо-электрического происхождения в пористых влагонасыщенных горных породах. I. Постановка задачи / Б.С. Светов, В.П. Губатенко // Физика Земли. 1999, № 10. - С. 67 - 73.
7. Губатенко, В.П. Электромагнитное поле механо-электрического происхождения в пористых влагонасыщенных горных породах. II. Расчеты в горизонтально-слоистых средах / В.П. Губатенко, Б.С. Светов, И.Г. Московский // Физика Земли. 2002, № 2. - С. 34 - 50.
8. Уайт Дж. Э. Возбуждение и распространение сейсмических волн. - М. : Недра, 1986. - 261 с.
9. Николаевский, В.Н. Геомеханика и флюидодинамика. - М. : Недра, 1996. - 447 с.
10. Московский, И.Г. Типы электромагнитных волн, порождаемых сейсмоэлетрическим эффектом второго рода / И.Г. Московский, В.П. Губатенко, Б.С. Светов // РГЖ, 2002, Вып. 25-26. - С. 4 - 7.
11. Московский, И.Г. Кинематика электромагнитных волн сейсмоэлектрического эффекта второго рода в двухслойной среде / И.Г. Московский, Г.А. Московский // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Науки о Земле, 2009, Т. 9, Вып. 2. - С. 36 - 39.
12. Кобранова, В.Н. Петрофизика. - М. : Недра, 1986. - 392 с.
13. Агеева, О.А. Результаты лабараторных и скважных исследований сейсмоэлектрических явлений в горных породах / О.А. Агеева, Б.С. Светов, С.В. Шипулин, В.С. Лисицын // Тезисы международной конференции «Неклассическая геофизика», Саратов: НВ НИИГГ, 2000. - С. 63 - 64.
14. Светов, Б.С. Экспериментальные полевые исследования сейсмоэлектрического эффекта 2 рода / Б.С. Светов, В.В. Агеев, С.Е. Баландина // Тезисы международной конференции «Неклассическая геофизика», Саратов: НВ НИИГГ, 2000. - С. 49 - 50.
Рецензент: Кокодеева Наталия Евсегнеевна, профессор, доктор технических наук.
Moskowsky Igor Georgievich
Saratov State technical university Russia, Saratov E-mail: [email protected]
Balaban Oleg Michailovich
The Yuri Gagarin State Technical University of Saratov
Russia, Saratov E-mail: [email protected]
Fedorova Olga Sergeevna
The Yuri Gagarin State Technical University of Saratov
Russia, Saratov E-mail: [email protected]
Kochetkov Andrey Viktorovich
Perm national research polytechnical university
Russia, Perm E-mail: [email protected]
Mathematical modeling of seismoelectric effect of the second sort generated by flat elastic waves in porous moisture saturated environments
Abstract. Within low-frequency model of seismoelectric effect of the second sort analytical decisions for an electromagnetic field of this effect at excitement of flat longitudinal elastic waves in the three-layer environment with a lateral and non-uniform moisture saturated second layer are received. The technique of creation of analytical solutions of seismoelectric effect in low-frequency approach based on the consecutive solution of tasks of the theory of elasticity in the continuous environment, flyuidodinamik in the porous moisture saturated permeable environment, electrokinetics and electrodynamics is considered.
The analysis of the received analytical decisions is carried out, is shown that if the first layer doesn't contain moisture in the horizontally layered environment, the seismoelectric effect of the second sort on a day surface and in the first layer is observed only under a condition if parameters of a moisture saturated layer change on lateral. On the basis of the received results recommendations about use of registration of seismoelectric effect of the second sort for localization of areas of sharp changes of petrophysical properties of moisture saturated layers are stated.
Keywords: seismoelectric effect of the second sort; moisture saturated rocks; flat elastic waves; electromagnetic fields; lateral and non-uniform environments; permeability of rocks; analytical decisions.
REFERENCES
1. Ivanov, A.G. Effekt elektrizatsii plastov zemli pri prokhozhdenii cherez nikh uprugikh voln // Dokl. AN SSSR. 1939, 24, № 1. - S. 41 - 43.
2. Frenkel' Ya.I. K teorii seysmicheskikh i seysmoelektricheskikh yavleniy vo vlazhnoy pochve // Izv. AN SSSR, ser. Geogr. i geofiz., 1944, t. 8, № 4. - S. 134 - 149.
3. Biot M.A. Theory of propagation of elastic waves in a fluid-saturated porous solids // J. Acoustic. Soc. Amer., 1956, V. 28. P. 168 - 186.
4. Pride S.R. Governing equations for the coupled electromagnetics and acoustics of porous media // Phys. Review. B., 1994, V. 50, P. 15678 - 15696.
5. Haartsen M.W. Electroseismic waves from point sources in layered media / M.W. Haartsen, S.R. Pride // J. Geophysical Res., 1996, V. 102, P. 24745 - 24769.
6. Svetov, B.S. Elektromagnitnoe pole mekhano-elektricheskogo proiskhozhdeniya v poristykh vlagonasyshchennykh gornykh porodakh. I. Postanovka zadachi / B.S. Svetov, V.P. Gubatenko // Fizika Zemli. 1999, № 10. - S. 67 - 73.
7. Gubatenko, V.P. Elektromagnitnoe pole mekhano-elektricheskogo proiskhozhdeniya v poristykh vlagonasyshchennykh gornykh porodakh. II. Raschety v gorizontal'no-sloistykh sredakh / V.P. Gubatenko, B.S. Svetov, I.G. Moskovskiy // Fizika Zemli. 2002, № 2. - S. 34 - 50.
8. Uayt Dzh. E. Vozbuzhdenie i rasprostranenie seysmicheskikh voln. - M. : Nedra, 1986. - 261 s.
9. Nikolaevskiy, V.N. Geomekhanika i flyuidodinamika. - M. : Nedra, 1996. - 447 s.
10. Moskovskiy, I.G. Tipy elektromagnitnykh voln, porozhdaemykh seysmoeletricheskim effektom vtorogo roda / I.G. Moskovskiy, V.P. Gubatenko, B.S. Svetov // RGZh, 2002, Vyp. 25-26. - S. 4 - 7.
11. Moskovskiy, I.G. Kinematika elektromagnitnykh voln seysmoelektricheskogo effekta vtorogo roda v dvukhsloynoy srede / I.G. Moskovskiy, G.A. Moskovskiy // Izvestiya Saratovskogo universiteta. Novaya seriya. Seriya Nauki o Zemle, 2009, T. 9, Vyp. 2. -S. 36 - 39.
12. Kobranova, V.N. Petrofizika. - M. : Nedra, 1986. - 392 s.
13. Ageeva, O.A. Rezul'taty labaratornykh i skvazhnykh issledovaniy seysmoelektricheskikh yavleniy v gornykh porodakh / O.A. Ageeva, B.S. Svetov, S.V. Shipulin, V.S. Lisitsyn // Tezisy mezhdunarodnoy konferentsii «Neklassicheskaya geofizika», Saratov: NV NIIGG, 2000. - S. 63 - 64.
14. Svetov, B.S. Eksperimental'nye polevye issledovaniya seysmoelektricheskogo effekta 2 roda / B.S. Svetov, V.V. Ageev, S.E. Balandina // Tezisy mezhdunarodnoy konferentsii «Neklassicheskaya geofizika», Saratov: NV NIIGG, 2000. - S. 49 - 50.
