介电损耗.PPT

西南石油学院资源与环境学院 司马立强 电法测井 （十三） 第三节 介电测量 第二节 介电测井原理 第一节 岩石的介电常数 第四节 介电测井资料应用 5、感应测井曲线的特点与应用 1、感应测井基本原理 2、什么是视电导率、测井视电导率构成 4、复合线圈系的构成、特点 3、什么是几何因子，几何因子的种类与含义 ?二次采油、三次采油——技术发展的需要 ?低电阻率油层、高电阻率水层——电阻率（电阻率）方法判别油气水层效果差 地层水的介电常数 78～81 原油的介电常数 2～2.4 天然气的介电常数 1 岩石骨架介电常数 4～9 油气层的介电常数与水层有明显差异 西方与苏联→70年代开始介电测井理论与仪器的研制 我国→80引进西方的介电测井服务，并开始相应的研究 介电测井 介电测井 电磁波传播测井 测量井下地层的介电常数 在电场作用下，介质中的原子、离子或分子会产生位移，形成电偶极子。这些电偶极子趋向定向排列——介质极化现象 介质极化 电极化强度 P—电偶极矩 ?V—电介质体积 k—电极化率 E—电场强度 单位体积电介质中电偶极矩的代数和 与电介质材料特性有关 与外加电场强度成正比 一、几个基础概念 介电常数 k—电极化率 ?—电介质的介电常数 ?0—真空中的介电常数 相对介电常数 交变电磁场中的介电常数——复数 ??—复介电常数实部 ??—复介电常数虚部，由介电损耗引起 tan?—损耗角正切，用来表示介电损耗的大小 表征介质极化程度的物理量 复介电常数虚部 ?/?—由传导电流引起的损耗。?为介质的电导率，?为外加电场角频率 ??d—介电损耗，极化时原子、离子、分子发生位移时由摩擦引起的损耗 7.6～8.4 5.6～6.35 岩盐 9.1～10.2 7.5～9.2 石灰岩 6.18 4.16 石膏 8.7 6.9 白云岩 8.5 6.35 硬石膏 7.2 4.45 砂岩 6.7 4 正长石 25～30 56～80 水 7.8 5.4 云母 4.7～5.2 2～2.4 石油 6.5 3.8 石英 3.3 1 天然气 7.46～16.6 5～25 泥岩 3.3 1.000585 空气 传播时间，ns/m 相对介电常数?r 物质 传播时间，ns/m 相对介电常数?r 物质 常见岩石和流体的相对介电常数与传播时间 影响地层介电常数的因素 孔隙度 孔隙中流体性质 岩石颗粒大小、排列、结构、胶结物 二、介质的介电特征 ☆湿空气→频率↓→??稍有↑—增幅小于10％ ☆淡水→频率↓→??↑—增幅较明显 ☆盐水→频率↓→??↑—增幅明显 ☆频率f108Hz→淡水与盐水的??接近 ☆岩性不同→介电常数不同 ☆孔隙度不同→介电常数不同 ☆孔隙中流体性质不同→介电常数差别很大 ☆岩石饱和水→介电常数随孔隙度增加迅速增加 ☆岩石饱和油→介电常数随孔隙度增加而减小 平面电磁波方程的解 要测量介电常数，必须研究电磁波的传播特征——满足麦氏波动方程： ?—相位常数。相当于电磁波传播单位距离时相位的变化 ?—衰减常数（吸收系数）。相当于电磁波传播单位距离时幅度的衰减 ?—传播常数。?＝?－i? E0—初始电场强度 ?—角频率 注意：有的书 ?—相位常数 ?—衰减常数 电磁波传播深度?——定义电场强度穿入介质后衰减为原值的1/e倍时这个距离为穿透深度，也叫传播深度或趋肤深度 角频率?越高、电导率越大→趋肤深度越浅—反映电磁波传播测井探测范围 由波动方程→电磁波在介质中传播时，相位变化和幅度衰减与所在介质的介电特性密切相关。 传播常数 相位常数 衰减常数 介电常数 电磁波传播时，相位与幅度的变化→决定介电常数的实部与虚部。测出电磁波在地层中相位与幅度的变化→能确定地层的介电常数→评价油气层 在介电常数不同的两种介质交界面上，电磁波传播遵循反射定律与折射定律 a—入射角 b—折射角 v1、v2—电磁波传播速度 折射 当?1?2、入射角=临界角时→b=90?，产生全反射→滑行波 测量滑行波的幅度衰减与相位变化→可求地层的介电常数 一、电磁波传播测井 电磁波传播测井仪器(EPT)发射频率1.1GHz。2个发射天线T1、T2，2个接收天线R1、R2——刻在极板上的槽。测井时，极板贴井壁。 EPT-D型仪器：发射、接收天线槽宽?/2，深?/4 T1、T2与R1、R2——构成双发双收→实现井眼影响补偿 发射天线T1、T2贴井壁交替发射电磁波，每次发射延续10ns→消除井眼不平影响 接收天线R1、R2接收到直达波、反射波、滑行波 直达波、反射波——在泥饼中传播 滑行波——主要沿泥饼与地层界面传播 直达波、反射波、滑行波——均为正弦波，在接收天线合成一种波。但直达波与反射波在泥饼中传播，其衰减率远大于地层，因此，接收天线收到的主要是滑行波 T1发射时，R1与R2分别测得电