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1、地 球 物 理 测 井,心胸有多大，事业就有多大包容有多少，拥有就有多少,第一章 电法测井,地球物理测井岩石的导电特性,电法测井包括测量岩层导电、介电和电化学特性的所有测井方法。这类方法通过测量岩层的导电、介电和电化学特性，来划分井下油气储层和确定油气层的含油气饱和度。,地球物理测井岩石的导电特性,一、岩石的电阻率和电导率,岩石的导电特性是指岩石在电场中传导电流的能力，用岩石的电阻率R和电导率来量度。岩石的电阻率和电导率与岩石的岩性、物性、含油气性以及所含水的性质相关，这是电阻率测井能够确定岩性、划分油气水层和计算含油气饱和度的基础。,Rm（欧姆米）,mS/m（毫西门子/米）,地球物理测井岩石
2、的导电特性,1、欧姆定律 r=R L/S R=r S/L=1/R 地层的电阻率只与地层的性质有关，而与其几何形状及尺寸无关，所以测量岩石的R而不是电阻。,导电能力差的，电阻率高，电导率低；导电能力好的，电阻率低，电导率高。,地球物理测井岩石的导电特性,2、岩石电阻率与岩性的关系 由P21的表2-1 可知，岩石的电阻率间的关系：（1）R火成岩 R 沉积岩（2）在沉积岩中:R 灰岩/云岩 R 砂岩 R 泥岩（3）矿物类：除金属和石墨外，其他矿物类电阻率都比较高，石油和天然气几乎是不导电的；（4）岩性不同、含油气水不同的岩石，其电阻率也是不同的。,地球物理测井岩石的导电特性,3、不同岩性地层的电阻率
3、,1、砂泥岩地层：R砂R泥质砂岩R泥岩2、碳酸岩盐地层：孔隙性的灰岩与砂岩类似,含次生孔隙的岩 石R与孔隙的结构、孔隙度明显有关外，还与 含油气、泥质含量和地层水的电阻率都有关。3、膏盐地层：因为很致密，通常无孔隙存在，所以它的R很高。,二、岩石的导电机理,地球物理测井岩石的导电特性,岩石(纯岩石体积物理模型）,固体骨架（Vma）,孔隙中的流体（f）,电子导电（当金属矿物组成岩石骨架时）,（靠自由电子导电的岩石称为电子型导电的岩石）,水中的正负离子,外加电场,岩石具有连通孔隙（其中含有地层水）通常情况下沉积岩 中不含导电的矿物，大都靠孔隙中的盐 类离子导电,水中的正负离子,离子导电,2、粘土中
4、的离子导电机理 孔隙岩石中含有粘土矿物时，孔隙中离子导电情况变得更加复杂。,由粘土（呈片状颗粒，比表面积大）（多层铝氧八面体 或硅氧四面体堆砌而成）Mg+2 Al+3 粘土表面 出现了过剩的负电荷 吸附附在粘土表面的阳离子形成偶电层。,地球物理测井岩石的导电特性,为了保持电中性,由于,替换,导致,粘土,补偿阳 离子,（CEC）阳离子交换能力：单位体积所含的补偿阳离子量。单位：毫克当量/100克 库仑力：F=（q1 q2）/（4r2）（：介电常数）因此，干粘土放在水中，因水的最大，F水 泥质砂岩的 R 纯泥岩的 R,地球物理测井岩石的导电特性,通常补偿阳离子是Na+。同种粘土矿物的CEC为一常数
5、。常见粘土矿物中，蒙脱石的CEC伊利石CEC高岭石CEC；颗粒越小，CEC越大。CEC的大小与粘土矿物类型以及颗粒分散度有关。,地球物理测井岩石的导电特性,三、影响岩石电阻率的因素,以电子导电为主（岩性致密，不含地层水）,以离子导电为主(主要靠孔隙中地层水的盐类离子导电),火成岩:,沉积岩：,地球物理测井岩石的导电特性,岩石电阻率 R,离子数目,离子速度,离子运动路径,地层水含盐量Cw,地层水含量,粘土含量、分布,孔隙度（物性）,含水饱和度Sw（含油气性）,温度t,盐类,油水分布(岩石的亲水性）,孔隙结构（岩性）,地球物理测井岩石的导电特性,粘土含量、孔隙结构是岩石的岩性因素；地层水中的盐类、
6、含量和它的温度是水性因素，可综合反映地层水电阻率Rw；孔隙度是物性因素；含水饱和度和油水分布是含油气性因素。因此，岩石电阻率与岩石的岩性、水性、物性和含油气性有关。,地球物理测井岩石的导电特性,本小节应掌握的内容：1、岩石导电机理 2、常见岩石的电阻率及其大小关系 3、影响岩石电阻率的主要因素,地球物理测井岩石的导电特性,Archie认为，对于饱含矿化度大于20000mg/L的地层水的纯砂岩样品，孔隙中100%含水时的电阻率Ro与地层水电阻率Rw之比值，即地层因素FR0/Rw为一常数，且与岩样的孔隙度、胶结程度和孔隙形状有关，与地层水电阻率无关。在以F为纵坐标、为横坐标的双对数坐标上，F-关系
7、基本为一条直线。（P24图2-3）,四、地层因素F与孔隙度的关系,地球物理测井岩石的导电特性,10,20,30,50,100,孔隙度%,1,2,3,5,10,20,地层因素F,F=0.675/,F=/,地球物理测井岩石的导电特性,假设：1、岩石为纯地层岩石（岩石骨架不含导电矿物和泥质）2、岩石孔隙中100含地层水,地层因素 FR0/Rwa/m,阿尔奇,a岩性系数，0.41.5，与孔隙结构有关m胶结指数，1.32.5，随胶结程度增加而增大一般情况下，a=1,m=2,地层因数F只与孔隙度和孔隙结构有关，而与地层水电阻率无关,（Archie公式1）,地球物理测井岩石的导电特性,a、m对解释结果有着非
8、常重要的影响，而且a与m是互相制约、密切相关的。一般说，a大，m就小；a小，m就大。由于a与m与岩石性质、胶结情况、孔隙结构等有密切关系，因此，解释时应根据本地区的岩性来合理选择a与m值。,地球物理测井岩石的导电特性,五、电阻增大系数I与含水饱和度Sw的关系,Archie同样用实验发现，对于同样纯砂岩，在地层水电阻率和孔隙度一定时，岩样的含油饱和度So=1-Sw越高，则岩样的电阻率也越高；含油饱和度越低，则岩样的电阻率也越低。为了消除地层水和孔隙度的影响，采用电阻增大系数I，即含油岩石电阻率Rt与该岩石完全含水时的电阻率R0之比I=Rt/R0。,地球物理测井岩石的导电特性,在同样岩石中，电阻增
9、大系数I只与岩石含油饱和度So(或Sw)有关，而与地层水电阻率Rw和岩石孔隙度等因素无关。,I=Rt/Ro=b/Swn=b/(1-So)n,（Archie公式2）,在以I为纵坐标、Sw为横坐标的双对数坐标上，I-Sw关系基本为一条直线。（P25图2-5）,b-与岩性有关的系数，常取1,n-饱和度指数，与油气水在孔隙中的分布状况有关，常取2,地球物理测井岩石的导电特性,10,20,30,50,100,含水饱和度%,1,2,3,5,10,20,电阻增大系数I,I=0.75/Sw2,I=/Sw97,70,地球物理测井岩石的导电特性,已知：一岩层的孔隙度为10%，RW=0.2欧姆米,电阻率为80欧姆米
10、,求该岩层的含水饱和度及含油饱和度,并判断该岩层的流体性质。（a=b=1,m=n=2）,例题：,地球物理测井岩石的导电特性,六、Archie公式及其应用,FR0/Rwa/m,I=Rt/Ro=Rt/FR0=b/Swn=b/(1-So)n,a与岩性有关的岩性系数，0.41.5，与孔隙结构有关m胶结指数，1.32.5，随胶结程度增加而增大，一般情况下，a=1,m=2b-与岩性有关的系数，常取1n-饱和度指数，与油气水在孔隙中的分布状况有关，常取2岩石有效孔隙度，小数R0100%饱含地层水的岩石电阻率，mRw地层水电阻率，m,Rt岩石真电阻率，mSw-岩石含水饱和度，小数Sh(So)-岩石含油气饱和度
11、，小数F-地层因素，它是100%饱含地层水的岩石电阻率R0与所含地层水电阻率Rw的比值，其大小主要取决于地层孔隙度，且与岩石性质、胶结情况和孔隙结构等有关，但与地层水电阻率Rw无关I-电阻增大系数，它是含油气岩石真电阻率Rt与该岩石100%饱含地层水时的电阻率R0的比值，其大小基本决定于Sw（Sh），但与地层的孔隙度和地层水电阻率无关 Archie公式可用于绝大多数常见储集层,地球物理测井岩石的导电特性,地球物理测井岩石的导电特性,在目前常用的测井解释关系式中，只有Archie公式最具有综合性质，它是连接孔隙度测井和电阻率测井的桥梁，因而成为测井资料综合定量解释得最基本的关系式。实际应用时，一
12、般：先用孔隙度测井资料计算地层孔隙度，用Archie公式计算地层因素F；根据地层真电阻率Rt和地层水电阻率Rw，由Archie公式计算地层含水饱和度Sw或含油气饱和度Sh。,利用Archie公式求地层水电阻率：,FR0/Rwa/m,I=Rt/Ro=b/Swn,RwR0m/a,Ro=RtSwn/b,RwRtSwnm/ab,地球物理测井岩石的导电特性,在解释井段内选出岩性均匀、含泥质少、较厚的标准水层，采用深探测电阻率和孔隙度测井资料，既可用上式计算出地层水电阻率Rw。,地球物理测井岩石的导电特性,地层水电阻率Rw的确定方法：1、用水分析资料确定Rw用本井或邻井相同层位的水分析资料确定地层水电阻率
13、是目前确定Rw最有效的方法。2、用自然电位计算适用于地层水中主要含NaCl，可从SP曲线能得到好的静自然电位值。3、利用Archie公式以及相应的交会图确定Rw。4、由地区统计规律确定Rw。,地球物理测井岩石的导电特性,七、地层水电阻率与化学成分、浓度及温度的关系,如前所述，沉积岩的导电能力主要取决于岩石孔隙中地层水的导电能力，并且岩石的电阻率与所含地层水的电阻率成正比，要计算含油气岩石的含油气饱和度，就必须知道地层水电阻率Rw。,地层水电阻率Rw是计算地层含水饱和度Sw或含油气饱和度Sh的极为重要的参数。Rw取决于地层水含盐成分、矿化度和温度。随着地层水矿化度和温度的增加，Rw降低。,地球物
14、理测井岩石的导电特性,1、地层水电阻率与化学成分间的关系,方法：一般以18C时的NaCl溶液为标准（即取Na+、Cl-离子的加权系数为1），确定出其它各种溶液与NaCl溶液具有相同电导率时各种离子的等效系数Ki，然后按下式计算出等效NaCl总矿化度Pwe：,地球物理测井岩石的导电特性,不同化学成分的溶液，其中盐类的电离度、离子价和离子移动速度是不同的。因此，在相同浓度和温度的情况下，地层水的电阻率也是不同的。,地球物理测井岩石的导电特性,2、地层水电阻率与溶液浓度和温度的关系,如果溶液的浓度增加，溶液中的离子数就增多，溶液的导电能力增强，电阻率降低。如果温度升高，一方面使溶液中盐类的溶解度（电离度）增加，离子数目增多，一方面温度增加使溶液粘度降低，离子迁移率增大，结果使溶液电阻率降低。,地球物理测井岩石的导电特性,本小节应掌握的内容：1、Archie 公式（）2、地层水电阻率的确定3、等效矿化度的计算及相关图版的使用,
