《岩石的电学性质》PPT课件.ppt

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1、电法测井电法测井（二）（二）电阻率电阻率R R电导率电导率 介电常数介电常数 磁导率磁导率 测井使测井使用的电用的电学参数学参数电阻率电阻率R R电导率电导率 介电常数介电常数 普通电阻率测井普通电阻率测井普通电阻率测井普通电阻率测井侧向测井侧向测井侧向测井侧向测井感应测井感应测井感应测井感应测井介电测井介电测井介电测井介电测井电磁波传播测井电磁波传播测井电磁波传播测井电磁波传播测井目目目目前前前前所所所所使使使使用用用用的的的的测测测测井井井井方方方方法法法法：自自自自然然然然电电电电位位位位测测测测井井井井、普普普普通通通通电电电电阻阻阻阻率率率率测测测测井井井井、侧侧侧侧向向向向测测测测

2、井井井井、感感感感应应应应测测测测井井井井、介电测井、电磁波传播测井介电测井、电磁波传播测井介电测井、电磁波传播测井介电测井、电磁波传播测井频率频率范围范围直流直流直流直流微波微波微波微波研研研研究究究究岩岩岩岩石石石石电电电电学学学学性性性性质质质质的的的的频频频频率率率率特特特特性性性性对对对对合合合合理理理理建建建建立立立立电电电电法法法法测测测测井井井井方方方方法，正确使用不同频率的测井信息是很重的。法，正确使用不同频率的测井信息是很重的。法，正确使用不同频率的测井信息是很重的。法，正确使用不同频率的测井信息是很重的。自然电自然电自然电自然电位测井位测井位测井位测井直流直流直流直流侧向

3、侧向侧向侧向测井测井测井测井30-30-30-30-300Hz300Hz300Hz300Hz感应感应感应感应测井测井测井测井10-40kHz10-40kHz10-40kHz10-40kHz介电介电介电介电测井测井测井测井几十几十几十几十MHzMHzMHzMHz电磁波电磁波电磁波电磁波传播传播传播传播1.1GHz1.1GHz1.1GHz1.1GHz普通电普通电普通电普通电阻率阻率阻率阻率方波方波方波方波(15Hz)(15Hz)(15Hz)(15Hz)第一节第一节 岩石电学性质的频率特性岩石电学性质的频率特性岩岩样样电电阻阻在在10105 5HzHz时时发发生生急剧变化急剧变化频率频率电阻电阻频频

4、率率变变化化物物资资某某种种性质发生急剧变化性质发生急剧变化频率频率导电率导电率电阻率电阻率PPPP极化强度极化强度极化强度极化强度EEEE外加电场强度外加电场强度外加电场强度外加电场强度介电常数介电常数介电常数介电常数 反映介质极化能力的宏观物理量反映介质极化能力的宏观物理量反映介质极化能力的宏观物理量反映介质极化能力的宏观物理量干干干干岩岩岩岩样样样样不不不不存存存存在在在在频频频频散散散散，饱饱饱饱和油的岩样也不存在频散和油的岩样也不存在频散和油的岩样也不存在频散和油的岩样也不存在频散饱饱饱饱和和和和水水水水的的的的岩岩岩岩样样样样有有有有明明明明显显显显频频频频散现象，散现象，散现象，

5、散现象，频率增高频率增高频率增高频率增高介电常数介电常数介电常数介电常数石油大学测试石油大学测试石油大学测试石油大学测试频散特性分三段：频散特性分三段：频散特性分三段：频散特性分三段：低于低于低于低于100kHz100kHz100kHz100kHz频散剧烈频散剧烈频散剧烈频散剧烈100kHz100kHz100kHz100kHz100MHz100MHz100MHz100MHz频散较明显频散较明显频散较明显频散较明显高于高于高于高于100MHz100MHz100MHz100MHz频散很弱频散很弱频散很弱频散很弱100Hz100Hz100Hz100Hz时时时时含含含含水水水水岩岩岩岩石石石石介介介介

6、电电电电常常常常数数数数可高达可高达可高达可高达101010103 3 3 3泥泥泥泥土土土土颗颗颗颗粒粒粒粒表表表表面面面面双双双双电电电电层层层层界界界界面面面面极极极极化化化化是是是是低低低低频频频频段段段段介介介介电电电电常常常常数数数数频频频频散散散散的的的的主主主主要要要要原原原原因因因因，其其其其次次次次是是是是岩岩岩岩石石石石骨骨骨骨架架架架结结结结构构构构中中中中含含含含有有有有某某某某些些些些纵纵纵纵、横横横横比比比比例例例例特别小的扁平体和薄片状杂质引起的特殊效应特别小的扁平体和薄片状杂质引起的特殊效应特别小的扁平体和薄片状杂质引起的特殊效应特别小的扁平体和薄片状杂质引起

7、的特殊效应超高频（超高频（超高频（超高频（UHFUHFUHFUHF）段，即）段，即）段，即）段，即200MHz200MHz200MHz200MHz3000MHz3000MHz3000MHz3000MHz基本无频散基本无频散基本无频散基本无频散岩石的组织结构岩石的组织结构岩石的组织结构岩石的组织结构岩性岩性岩性岩性岩石孔隙内地层水的盐类的化学成分、浓度、温度岩石孔隙内地层水的盐类的化学成分、浓度、温度岩石孔隙内地层水的盐类的化学成分、浓度、温度岩石孔隙内地层水的盐类的化学成分、浓度、温度岩石孔隙度岩石孔隙度岩石孔隙度岩石孔隙度岩石含水饱和度岩石含水饱和度岩石含水饱和度岩石含水饱和度主要岩石、矿物

8、的电阻率主要岩石、矿物的电阻率岩石名称岩石名称电阻率电阻率矿物名称矿物名称电阻率电阻率粘土粘土1 1200200石英石英1010121210101414页岩页岩1010100100白云母白云母4 4 10101111疏松砂岩疏松砂岩2 25050长石长石4 4 10101111致密砂岩致密砂岩202010001000石油石油10109 910101616含油气砂岩含油气砂岩2 210001000方解石方解石5 5 10108 8 5 5 10101212 泥灰岩泥灰岩5 5500500无水石膏无水石膏10109 9石灰岩石灰岩60060060006000石墨石墨1010-6-63 3 1010

9、-4-4白云岩白云岩505060006000磁铁矿磁铁矿1010-4-43 3 1010-3-3硬石膏硬石膏10104 410106 6黄铁矿黄铁矿1010-4-4无烟煤无烟煤0.010.011 1黄铜矿黄铜矿1010-3-3烟煤烟煤10101000010000玄武岩、花岗岩玄武岩、花岗岩60060010105 5参见参见P73P73表表2 25 5沉沉沉沉积积积积岩岩岩岩岩岩岩岩石石石石的的的的电电电电阻阻阻阻率率率率主主主主要要要要取取取取决决决决于于于于岩岩岩岩石石石石孔孔孔孔隙隙隙隙中中中中地地地地层层层层水水水水的电阻率的电阻率的电阻率的电阻率地层水电阻率地层水电阻率地层水电阻率地层

10、水电阻率地层岩石电阻率地层岩石电阻率地层岩石电阻率地层岩石电阻率1.1.地层水电阻率与地层水化学成分的关系地层水电阻率与地层水化学成分的关系溶液浓度溶液浓度溶液浓度溶液浓度(g/l)(g/l)(g/l)(g/l)18C18C18C18C时的溶液电阻率时的溶液电阻率时的溶液电阻率时的溶液电阻率(.m).m).m).m)NaClNaClNaClNaClKClKClKClKClMgClMgClMgClMgCl2 2 2 20.010.010.010.015365365365365725725725724314314314310.10.10.10.144.644.644.644.658.258.258

11、.258.2454545451 1 1 15.755.755.755.756.116.116.116.114.994.994.994.99参见参见P74P74表表2 26 6地层水中常见盐类地层水中常见盐类由由由由于于于于地地地地层层层层水水水水中中中中NaClNaClNaClNaCl占占占占优优优优势势势势，因因因因此此此此在在在在研研研研究究究究地地地地层层层层水水水水性性性性质质质质时时时时，通常先将其它盐类含量换算成通常先将其它盐类含量换算成通常先将其它盐类含量换算成通常先将其它盐类含量换算成等效等效等效等效NaClNaClNaClNaCl的含量的含量的含量的含量NaClNaCl、KC

12、lKCl、MgClMgCl2 2、NaSONaSO4 4等等，其其中中，NaClNaCl占优势占优势不同离子的换算系数不同离子的换算系数参见参见P74P74图图2 23535P75P75例题例题NaClNaCl溶液电阻率浓度、温度关系溶液电阻率浓度、温度关系2.2.地层水电阻率与溶液浓度、温度的关系地层水电阻率与溶液浓度、温度的关系温度温度温度温度离子迁移率离子迁移率离子迁移率离子迁移率导电性导电性导电性导电性电阻率电阻率电阻率电阻率浓度浓度浓度浓度溶液在离子数溶液在离子数溶液在离子数溶液在离子数导电性导电性导电性导电性电阻率电阻率电阻率电阻率温度温度温度温度溶解度溶解度溶解度溶解度导电性导电

13、性导电性导电性电阻率电阻率电阻率电阻率参见参见P76P76图图2 23636要求会使用要求会使用要求会使用要求会使用不不不不同同同同温温温温度度度度电电电电阻阻阻阻率换算公式率换算公式率换算公式率换算公式地面地面地面地面R R R Rt t t t地下地下地下地下R R R Rt t t t罗罗罗罗家家家家5 5 5 5磨磨磨磨22222222岩石孔隙空间岩心岩石孔隙空间岩心岩石孔隙空间薄片岩石孔隙空间薄片岩石孔隙空间扫描电镜岩石孔隙空间扫描电镜任任任任28282828井样品井样品井样品井样品任任任任48484848井样品井样品井样品井样品孔隙度孔隙度岩岩岩岩石石石石孔孔孔孔隙隙隙隙空空空空间

14、间间间体体体体积积积积与与与与岩岩岩岩石石石石总总总总体体体体积积积积之之之之比比比比，是是是是描述储层储积能力的重要常数描述储层储积能力的重要常数描述储层储积能力的重要常数描述储层储积能力的重要常数有效孔隙度有效孔隙度有效孔隙度有效孔隙度 总孔隙度总孔隙度总孔隙度总孔隙度 裂缝孔隙度裂缝孔隙度裂缝孔隙度裂缝孔隙度 基质孔隙度基质孔隙度基质孔隙度基质孔隙度 孔孔隙隙度度种类种类地层因素地层因素上上上上述述述述比比比比值值值值只只只只与与与与岩岩岩岩样样样样的的的的孔孔孔孔隙隙隙隙度度度度、胶胶胶胶结结结结情情情情况况况况和和和和孔孔孔孔隙隙隙隙形形形形状状状状有有有有关关关关，而而而而与与与与

15、孔孔孔孔隙隙隙隙中中中中所所所所含含含含水水水水的的的的电电电电阻阻阻阻率率率率无无无无关关关关岩岩岩岩石石石石的的的的地地地地层层层层因因因因素素素素（或或或或相相相相对电阻率）对电阻率）对电阻率）对电阻率）实验实验选选选选一一一一块块块块孔孔孔孔隙隙隙隙度度度度为为为为 、不不不不含含含含泥泥泥泥质质质质的的的的岩岩岩岩样样样样，改改改改变变变变岩岩岩岩样样样样孔孔孔孔隙隙隙隙中中中中水水水水的的的的电电电电阻阻阻阻率率率率（分分分分别别别别为为为为RwRwRwRw1 1 1 1、RwRwRwRw2 2 2 2、RwRwRwRw3 3 3 3RwRwRwRwn n n n，对对对对应应应应

16、测测测测得得得得岩岩岩岩石石石石的的的的电电电电阻阻阻阻率率率率为为为为RoRoRoRo1 1 1 1、RoRoRoRo2 2 2 2、RoRoRoRo3 3 3 3RoRoRoRon n n n，发发发发现现现现岩岩岩岩石石石石电电电电阻阻阻阻率率率率不不不不但但但但随随随随所所所所含含含含水水水水的的的的电电电电阻阻阻阻率率率率变变变变化化化化而而而而变变变变化化化化，并并并并且且且且它们之间有近似的正比关系。它们之间有近似的正比关系。它们之间有近似的正比关系。它们之间有近似的正比关系。比值为常数比值为常数比值为常数比值为常数岩石电阻率越岩石电阻率越岩石电阻率越岩石电阻率越低低低低P78(

17、2-110)(2-111)P78(2-110)(2-111)P78(2-110)(2-111)P78(2-110)(2-111)最经典的电法测井理论最经典的电法测井理论最经典的电法测井理论最经典的电法测井理论mmmm胶结指数，变化范围胶结指数，变化范围胶结指数，变化范围胶结指数，变化范围1.51.51.51.53 3 3 3，一般取，一般取，一般取，一般取2 2 2 2aaaa岩性系数，变化范围岩性系数，变化范围岩性系数，变化范围岩性系数，变化范围0.50.50.50.51.51.51.51.5 岩石孔隙度岩石孔隙度岩石孔隙度岩石孔隙度FFFF地层因素地层因素地层因素地层因素胶结程度越胶结程度

18、越胶结程度越胶结程度越差差差差地层水电阻率越地层水电阻率越地层水电阻率越地层水电阻率越低低低低岩石孔隙度越岩石孔隙度越岩石孔隙度越岩石孔隙度越高高高高参见参见参见参见P78 P78 P78 P78 图图图图2 2 2 239393939岩石岩石名称名称疏松疏松砂岩砂岩弱胶弱胶结砂结砂岩岩中等中等胶结胶结砂岩砂岩疏松灰疏松灰岩及白岩及白云岩云岩中等致密中等致密灰岩与白灰岩与白云岩云岩致密灰岩致密灰岩与白云岩与白云岩a a1 10.70.70.50.50.550.550.60.60.80.8m m1.31.31.91.92.22.21.851.852.52.52.32.3P79 P79 P79 P

19、79 表表表表2 2 2 27 7 7 7青海跃西青海跃西青海跃西青海跃西四川磨溪四川磨溪四川磨溪四川磨溪 F F关系关系双对数坐标中，双对数坐标中，F F呈线性关系呈线性关系含水饱和度含水饱和度含水饱和度含水饱和度S S S Sw w w w含油饱和度含油饱和度含油饱和度含油饱和度S S S So o o o含气饱和度含气饱和度含气饱和度含气饱和度S S S Sg g g g含水体积占全部孔隙体积的百分数含水体积占全部孔隙体积的百分数含水体积占全部孔隙体积的百分数含水体积占全部孔隙体积的百分数含油体积占全部孔隙体积的百分数含油体积占全部孔隙体积的百分数含油体积占全部孔隙体积的百分数含油体积占

20、全部孔隙体积的百分数含气体积占全部孔隙体积的百分数含气体积占全部孔隙体积的百分数含气体积占全部孔隙体积的百分数含气体积占全部孔隙体积的百分数油层、油水层油层、油水层油层、油水层油层、油水层气层、气水层气层、气水层气层、气水层气层、气水层油气水层油气水层油气水层油气水层束缚水饱和度束缚水饱和度束缚水饱和度束缚水饱和度、残余水饱和度残余水饱和度残余水饱和度残余水饱和度、残余油气饱和度残余油气饱和度残余油气饱和度残余油气饱和度含含油油岩岩石石电电阻阻率率：取取决决于于含含油油饱饱和和度度S So o o o、地地层水电阻率层水电阻率R Rw w w w和孔隙度和孔隙度 亲水岩石：水包围在孔隙表面，石

21、油位于孔隙中央亲水岩石：水包围在孔隙表面，石油位于孔隙中央亲水岩石：水包围在孔隙表面，石油位于孔隙中央亲水岩石：水包围在孔隙表面，石油位于孔隙中央岩岩岩岩石石石石含含含含油油油油时时时时的的的的电电电电阻阻阻阻率率率率R R R Rt t t t与与与与该该该该岩岩岩岩石石石石完全含水时的电阻率完全含水时的电阻率完全含水时的电阻率完全含水时的电阻率R R R Ro o o o之比之比之比之比含油饱和度含油饱和度含油饱和度含油饱和度地层电阻率地层电阻率地层电阻率地层电阻率电电电电阻阻阻阻增增增增大大大大系系系系数数数数I I I I只只只只与与与与S S S So o o o（或或或或S S S

22、 Sw w w w)有有有有关关关关，而而而而与与与与R R R Rw w w w、及及及及孔隙形状孔隙形状孔隙形状孔隙形状无关无关无关无关实验实验选选选选某某某某地地地地区区区区代代代代表表表表性性性性岩岩岩岩样样样样，先先先先测测测测出出出出岩岩岩岩样样样样完完完完全全全全含含含含水水水水时时时时的的的的电电电电阻阻阻阻率率率率RoRoRoRo；然然然然后后后后逐逐逐逐步步步步向向向向岩岩岩岩样样样样中中中中压压压压入入入入石石石石油油油油(改改改改变变变变岩岩岩岩样样样样的的的的含含含含油油油油饱饱饱饱和和和和度度度度So)So)So)So)，测测测测出出出出对对对对应应应应岩岩岩岩样样

23、样样的的的的电电电电阻阻阻阻率率率率RtRtRtRt，得得得得到到到到一一一一组组组组数数数数据据据据在在在在双双双双对对对对数数数数坐坐坐坐标标标标中中中中做做做做出出出出I=f(Sw)I=f(Sw)I=f(Sw)I=f(Sw)的关系曲线的关系曲线的关系曲线的关系曲线得到如下关系：得到如下关系：得到如下关系：得到如下关系：nnnn饱和度指数，一般取饱和度指数，一般取饱和度指数，一般取饱和度指数，一般取2 2 2 2bbbb系数，接近系数，接近系数，接近系数，接近1 1 1 1P82(2-115)P82(2-115)P82(2-115)P82(2-115)与岩性有关与岩性有关I ISwSw关系关系青海跃西青海跃西青海跃西青海跃西四川磨溪四川磨溪四川磨溪四川磨溪双对数坐标中，双对数坐标中，I ISwSw呈线性关系呈线性关系3 3、岩石电阻率、介电常数的频率特性、岩石电阻率、介电常数的频率特性4 4、影响岩石电阻率的大小的主要因素、影响岩石电阻率的大小的主要因素5 5、岩石电阻率与岩性、地层水、孔隙度、岩石电阻率与岩性、地层水、孔隙度、饱和度的关系饱和度的关系1 1、电学性质表征参数、电学性质表征参数6 6、阿尔奇公式及其实验过程、阿尔奇公式及其实验过程2 2、各种测井方法的频率范围、各种测井方法的频率范围