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岩石电阻率与岩性孔隙度
西南石油大学资源与环境学院 司马立强 电法测井 (二) 第二节 岩石电阻率与岩性、孔隙度、饱和度的关系 第一节 岩石电学性质的频率特性 绪言 电学性质表征参数 电阻率R 电导率? 介电常数? 磁导率? 测井使用的电学参数 电阻率R 电导率? 介电常数? 普通电阻率测井 侧向测井 感应测井 介电测井 电磁波传播测井 目前所使用的测井方法:自然电位测井、普通电阻率测井、侧向测井、感应测井、介电测井、电磁波传播测井 频率范围 直流→微波 研究岩石电学性质的频率特性对合理建立电法测井方法,正确使用不同频率的测井信息是很重的。 自然电位测井 直流 侧向测井 30-300Hz 感应测井 10-40kHz 介电测井 几十MHz 电磁波传播 1.1GHz 普通电阻率 方波 (15Hz) 一、岩石电阻抗的频率特性 岩样电阻在105Hz时发生急剧变化 频率↑→电阻↓ 电阻 频率变化→物资某种性质发生急剧变化 频率↑→导电率↑→电阻率↓ 导电率 P——极化强度 E——外加电场强度 介电常数? 反映介质极化能力的宏观物理量 二、岩石介电常数的频率特性 ★干岩样不存在频散,饱和油的岩样也不存在频散 ★饱和水的岩样有明显频散现象, 频率增高↑→介电常数↓ 石油大学测试 ★频散特性分三段: 低于100kHz→频散剧烈 100kHz~100MHz→频散较明显 高于100MHz→频散很弱 ★100Hz时含水岩石介电常数可高达103 泥土颗粒表面双电层界面极化是低频段介电常数频散的主要原因,其次是岩石骨架结构中含有某些纵、横比例特别小的扁平体和薄片状杂质引起的特殊效应 ★超高频(UHF)段,即200MHz~3000MHz基本无频散 不同岩石电阻率不同,岩石电阻率的大小主要取决于下列因素: ★岩石的组织结构——岩性 ★岩石孔隙内地层水的盐类的化学成分、浓度、温度 ★岩石孔隙度 ★岩石含水饱和度 一、岩石电阻率与岩性的关系 600-105 玄武岩、花岗岩 10-10000 烟煤 10-3 黄铜矿 0.01-1 无烟煤 10-4 黄铁矿 104-106 硬石膏 10-4-3?10-3 磁铁矿 50-6000 白云岩 10-6-3?10-4 石墨 600-6000 石灰岩 109 无水石膏 5-500 泥灰岩 5?108- 5?1012 方解石 2-1000 含油气砂岩 109-1016 石油 20-1000 致密砂岩 4?1011 长石 2-50 疏松砂岩 4?1011 白云母 10-100 页岩 1012-1014 石英 1-200 粘土 电阻率 矿物名称 电阻率 岩石名称 主要岩石、矿物的电阻率 参见P73表2-5 沉积岩岩石的电阻率主要取决于岩石孔隙中地层水的电阻率——地层水电阻率↑→地层岩石电阻率↑ 二、岩石电阻率与地层水性质的关系 1.地层水电阻率与地层水化学成分的关系 4.99 6.11 5.75 1 45 58.2 44.6 0.1 431 572 536 0.01 MgCl2 KCl NaCl 18°C时的溶液电阻率(?.m) 溶液浓度 (g/l) 参见P74表2-6 地层水中常见盐类 由于地层水中NaCl占优势,因此在研究地层水性质时,通常先将其它盐类含量换算成等效NaCl的含量 NaCl、KCl、MgCl2、NaSO4等,其中, NaCl占优势 不同离子的换算系数 参见P74图2-35 P75例题 NaCl溶液电阻率-浓度、温度关系 2.地层水电阻率与溶液浓度、温度的关系 ★温度↑→离子迁移率↑→导电性↑→电阻率↓ ★浓度↑→溶液在离子数↑→导电性↑→电阻率↓ ★温度↑→溶解度↑→导电性↑→电阻率↓ 参见P76图2-36 要求会使用 不同温度电阻率换算公式 地面Rt→地下Rt 地层水分析结果为 Na++Cl- 20000ppm,Ca++ 600ppm,K+ 1000ppm。求等效NaCl的矿化度,再求地层水电阻率(70°C)。 罗家5 磨22 三、岩石电阻率与孔隙度的关系 岩石孔隙空间-岩心 岩石孔隙空间-薄片 岩石孔隙空间-扫描电镜 任28井3.2/25-6样品 任48井5.14/22-2样品 1.孔隙度? 孔隙度 岩石孔隙空间体积与岩石总体积之比,是描述储层储积能力的重要常数 有效孔隙度 总孔隙度 裂缝孔隙度 基质孔隙度 孔隙度种类 2.地层因素F 地层因素 上述比值只与岩样的孔隙度、胶结情况和孔隙形状有关,而与孔隙中所含水的电阻率无关——岩石的地层因素(或相对电阻率) 实验 选一块孔隙度为?、不含泥质的岩样,改变岩样孔隙中水的电阻率(分别为Rw1、Rw2、Rw3…Rwn,对应测得岩石的电阻率为Ro1、Ro2、Ro3…Ron,发现——岩石电阻率不但随所含水的电阻率变化而变化
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