СТАБИЛИЗАЦИЯ ВЛАГОНАСЫЩЕННОСТИ НЕПОЛЯРИЗУЮЩИХСЯ ЭЛЕКТРОДОВ
MOISTURE SATURATION STABILIZATION OF NON-POLARIZING ELECTRODES

Способ относится к геофизической электроразведке применительно к датчикам электрического поля типа заземленный диполь, в которых неполяризующиеся электроды используются как заземлитель. Предлагаемый способ стабилизации влагонасыщенности любых типов водосодержащих деполяризаторов в неполяризующихся электродах путем введения в состав деполяризаторов абсорбента, а также в грунт, повышает стабильность контактного сопротивления электрод-грунт и межэлектродного потенциала датчиков электрического поля, снижает загрязнение почвы солями цветных металлов.
В датчиках электрического поля для геофизической электроразведки в качестве заземлителей применяются неполяризующиеся электроды на основе графитового стержня с увлажненным деполяризатором из графитового порошка (RU 2277324 2004; RU 90224 2009; RU 123979 2012) и электроды на основе серебра, свинца, меди с водным раствором электролита из солей этих же металлов (Корепанов, 2007; Petiau, 1980.; Вольвовский Б.С., 1977; Хмелевский В.К., 1989). Общим для конструкций обоих типов электродов является наличие влагопроницаемого диэлектрического корпуса и находящаяся в составе деполяризатора (электролита) вода.
По технологии геофизических работ неполяризующиеся электроды устанавливаются в землю в ямках с предварительно увлажненным грунтом. Электрический контакт всех указанных типов электродов с грунтом осуществляется посредством содержащихся в деполяризаторах электродов водных растворов через влагопроницаемые элементы конструкции диэлектрических корпусов: пористые стенки, мембраны, щели и пр. Обеспечивая контакт заземлителя с грунтом, эти элементы одновременно являются причиной утечки растворов, при уменьшении количества которых и высыхании грунта ухудшается электрический контакт, и соответственно, параметры заземлителя, появляются скачкообразные изменения межэлектродного потенциала.
Решаемая предлагаемым изобретением задача и ожидаемый технический результат заключаются в повышении долговременной устойчивости электрических параметров неполяризующихся электродов с любыми водосодержащими деполяризаторами путем повышения стабильности их проводящих свойств количественной стабилизацией содержащейся в них влаги, а также снижении загрязнения почвы солями цветных металлов.
Одним из способов уменьшения утечки жидкостей используется предварительная, перед установкой электрода в землю, обмазка его корпуса бентонитовой глиной. Известен способ, являющийся прототипом, использованный в неполяризующемся электроде для наземной геофизической электроразведки (RU 123979 2012), в котором предприняты меры по влагоудержанию: деполяризатор пропитан влагоудерживающим веществом - загущенным водным раствором крахмала. Загуститель снижает процесс вытекания влаги через контактную щелевую поверхность корпуса, но свойства крахмала по ее накоплению незначительны.
Предлагаемое решение заключается в том, что в состав водосодержащего деполяризатора неполяризующихся электродов любого типа, не только графитовых, вводится полимерный абсорбент.
Полимерные абсорбенты на основе полиакриламида, полиакрилата и биополимеров (RU 2378290 2006/01; Клицов С., 2001; Куренков В.Ф., 1992) обладают уникальным свойством многократной обратимой реакции накапливать и отдавать воду в 100-500 раз больше собственной массы. Благодаря этим свойствам они нашли применение в сельском хозяйстве - в растениеводстве, в быту - например подгузники, медицине - имплантаты т.д. В растениеводстве при внесении в грунт абсорбенты накапливают воду при поливе и отдают при высыхании, причем более эффективным в условиях почвы (т.е. засоленной, минерализованной, щелочной воды и пр.) является абсорбент на основе акрилатов, способный поглощать и отдавать в таких условиях до 0.1 л воды на 1 г сухого вещества.
Абсорбенты, являясь инертными веществами, нетоксичны, стерильны, сохраняют свои свойства при высоких и низких температурах несколько лет (Куренков В.Ф., 1992).
Для удержания достаточного количества воды в деполяризаторе достаточно ввести в его состав подобные абсорбенты в соотношениях менее 1/200 от объема графитового и 1/100 электролитного деполяризаторов. Также, добавка абсорбента в грунт в местах установки электродов способствует улучшению их влагонасыщенности.
В данном решении, абсорбент благодаря своим свойствам выступая в качестве накопителя большего объема воды и за счет впитывания извне (и последующей отдаче) при длительной работе обеспечивает продление периода сохранения влаги, тем самым стабилизируя проводящие свойства деполяризатора (электролита), в отличие от крахмала в прототипе.
Технический результат состоит в улучшении стабильности электрических параметров неполяризующихся электродов с любыми водосодержащими деполяризаторами: переходного контактного сопротивления электрод - грунт и межэлектродного потенциала датчиков электрического поля; снижении загрязнения почвы солями цветных металлов, что не следует явным образом из области применения абсорбентов.
Литература
1. RU 123979 2012 г., МПК G01V 3/00 (2006.01)
2. RU 90224 2009 г., МПК G01V 3/00 (2006.01)
3. RU 2277324 2004 г., МПК A01G 7/00 (2006.01), G01V 3/04 2006.01)
4. Корепанов В.Е., Свенсон А.Н. Высокоточные неполяризующиеся электроды для наземной геофизической разведки., Киев, Наукова Думка, 2007, 96 с.
5. Petiau G., Dupis A. Noise, temperature coefficient and long time stability of electrodes for telluric observations. Geoph. Prospecting. 1980. 28 (5). pp. 792-804.
6. Вольвовский Б.С., Кунин Н.Я., Терехин Е.И.; Краткий справочник по полевой геофизике., М. Недра., 1977.
7. Электроразведка: Справочник геофизика. Под ред. Хмелевского В.К. и Бондаренко В.М., Москва, Недра, 1989.
8. Клицов С., Месхетели А. Гидрогель - «Экопочва», журнал «Наука и жизнь», 2001 г., №5.
9. Полиакриламид / Под ред. В.Ф. Куренкова. М., Химия, 1992. 192 с.