3岩石的电磁学特征.ppt

受孔隙度的影响，一个区块的岩石介电常数与含水饱和度的统计关系常常是很分散的。 不含水时岩心的介电常数相差不大，随着含水饱和度的增加，不同孔隙度岩心的介电常数差别越来越大。 用岩心的含水率(Φ·Sw)来与介电常数建立关系，效果要好些。 2、岩石介电常数与孔隙度的关系 当岩石孔隙中充满单一性质的流体时，岩石的介电常数整体表现为： 当孔隙流体的介电常数大于骨架的介电常数时，即当εlεm。时，岩石介电常数随孔隙度增加而增大；反之，当孔隙流体的介电常数小于骨架的介电常数时，即当εlεm时，岩石介电常数随孔隙度增加而减小。 干岩心的介电常数随孔隙度的增加略有降低 100％含水岩心的介电常数随孔隙度的增加而明显增加 3、泥质含量及其分布状态的影响 岩石的介电常数随泥质含量增加而增大。 原因：1）泥质中含有大量的束缚水和结晶水，使其介电常数增大；2）泥质颗粒表面具有吸附孔隙溶液中阳离子的能力，形成偶电层，使其极化能力增强。 矿物名称 不含孔隙水 100%含孔隙水 蒙脱石 11.0 63.53 高岭石 9.5 40.24 水云母 7.0 25.84 红色泥岩 8.13 33.29 灰黑色泥岩 7.08 24.71 灰绿色泥岩 6.39 22.29 泥质分布状态对岩石介电常数的影响一直是人们所关注的问题，但很少见到这办面的研究资料。 问题可从两个方面来理解：一是岩石中泥质的分布状态很难搞清楚，尤其目前用测井方法还不能确定其分布状态；二是岩石介电常数的影响因素很多，难以把它们单独抽出来进行研究。 实验室可采用人工样品来研究泥质分布状态对岩石介电常数的影响。 4、岩石介电常数的频散特性 频散特性指的是岩石介电常数随测量频率变化而变化的性质。 干岩心几乎不存在频散现象。 对于含水岩心，随着测量频率增高，介电常数下降，不同频段内的频散程度不一样。 不同岩性的样品频散程度不同。 3.3 核磁共振的物理基础 1946年美国斯坦福大学的Bloch和哈佛大学Puccel几乎同时，用不同的方法各自独立的发现了核磁共振现象。 核磁共振－－处在外加恒定磁场中的原子核系统受到电磁作用时，低能态的核磁矩将吸收交变电磁场提供的能量，跃迁到高能态，发生共振跃迁这种现象称为核磁共振。 岩石中各种矿物元素具有不同的共振效应，它取决于矿物原子核的旋磁比、含量、赋存状态等。 根据此原理发展了核磁共振测井。 氢在地磁场中具有最大的旋磁比4258/2(Hz/G）和共振频率2.178kHz。又是在井中最容易研究的元素。 核磁共振方法是研究包含在液体（水、油、气）中　天然含赋存状态的一种测井方法。 核磁共振测井以氢核与外加磁场的相互作用为基础，测量孔隙流体的特征以提供丰富的地层信息，它是通过测量核磁共振信号强度和弛豫时间来获得。 是一种较新的测井方法。 原子核的磁性 核磁共振的基础是原子核的磁性及其与外加磁场的相互作用。 原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电，质子与中子统称为核子。 原子核带有电荷，它们的自旋将产生磁场，像一根磁棒，该磁场的强度和方向可以用核磁矩矢量来表示: 式中为原子核的磁矩；为自旋角动量；为比例因子，被称作旋磁比，是磁性核的一个重要性质。 当没有外加磁场时，单个核磁矩随机取向，因此，包含大量同种核的系统在宏观上没有磁性。 单个核磁矩随机取向无（无外加磁场） 外加磁场中核磁的自旋 核磁矩处于外加静磁场中时，将受到一个力矩的作用，从而会象倾倒的陀螺绕重力场进动一样，绕外加磁场的方向进动。进动频率由Larmor（拉莫尔）方程确定： 式中，为外加磁场的强度；为旋磁比，由于不同的原子核，其值不一样，在相同的外加磁场中，不同原子核的进动频率也不一样。 同一种原子核，在不同强度的磁场中，其进动的频率也不同。 核自旋在外加静磁场中的行为 自旋系统在外加磁场中的行为—宏观磁化矢量。 在外加磁场的作用下，整个自旋系统被磁化，使核磁矩排列有序，宏观上产生一个净的磁矩矢量和。 单位体积内核磁矩的和叫做宏观磁化矢量，用表示 M的取向与相同，由理论证明， 式中，X为核磁化率。 根据量子力学可知核磁化率： 　式中，K为玻尔兹曼常数；T为绝对温度；N为单位体积中的核自旋数，I为自旋磁量子数。 核磁共振的测量对象就是宏观磁化矢量及其变化过程。 对氢核磁化率中除氢核数密度N外，其它量均为常系数。 核磁共振的测量对象就是宏观磁化矢量M及其变化过程。 测出宏观磁化矢量M就能确定参与作用的氢核数密度。 核磁共振现象 对于被磁化后的核自旋系统，在垂直于静磁场的方向再加一频率为ω（ω＝ω0）的交变电磁场B1，根据量子力学的原理，核自旋系统将发生共振吸收现象。 处于低能态的核磁矩将吸收交变电磁场提供的能量，跃迁到高能态，这