岩石物理学第五章 岩石电学ppt课件.ppt

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1、1,第五章 岩石电学,第一节 物理学基础,一、基本物理量、场方程及测量单位,电场强度矢量E,电极化强度矢量P,电流密度矢量j,电位移矢量D,2,第五章 岩石电学,3,第五章 岩石电学,二、物质的导电和介电机理,物质能够导电的原因：？,电荷的传递的几种方式：,扩散；渗透；迁移；对流；隧道效应。,电介质的极化机制,无极分子的位移极化；有极分子的取向极化。,电荷的种类？,在外电场作用下产生电偶极矩,在外电场作用下电偶极矩矢量和不为0了。,极化？,4,第五章 岩石电学,电介质的极化机制的具体划分,（1）电子极化；（2）离子极化；（3）分子极化；（4）固有电偶极矩转向；（5）界面极化。,极化机制与外加电

2、场频率有关！,5,第五章 岩石电学,6,第五章 岩石电学,三、物质的电性分类,按导电性的差异将物质分为三类：导体、半导体和绝缘体。,导体的分类：,（1）电子导体；（2）电子半导体；（3）固体离子导体。,绝缘体（介电体）的分类：,（1）极性介电体；（2）非极性介电体。,7,第五章 岩石电学,四、退极化场,五、物质电导率理论简介,六、物质介电常数理论简介,七、介电弛豫,自学,八、混合物介电常数的立方定律,九、复杂物质电导率和介电常数的宏观描述,8,第五章 岩石电学,第二节 岩矿石的电阻率,1.矿物的电阻率及其影响因素,9,第五章 岩石电学,统计资料表明，矿物的电阻率与其密度 和化学键之间有一定的关

3、系：,高密度矿物 电阻率,金属键、离子-金属键、共价-金属键,中等密度矿物,电阻率电阻率,共价键,混合键,低密度矿物 电阻率,10,第五章 岩石电学,2.岩石电阻率及其影响因素,（1）岩石的导电类型,电子导电类离子导电类电子-离子导电类,（2）岩石电阻率的影响因素,岩性；地层水电阻率；孔隙度及其结构；含水饱和度等。,11,第五章 岩石电学,12,第五章 岩石电学,当组成岩石的矿物颗粒为球形时，则岩石的电阻率为：,当组成岩石的矿物颗粒为针状时，则沿颗粒的长轴和短轴方向的电阻率分别为：,13,第五章 岩石电学,当组成岩石的矿物颗粒为片状时，则沿层方向岩石的 电阻率为：,当组成岩石的矿物颗粒为片状时

4、，则与层方向垂直方向上的岩石的电阻率为：,由电阻的并联关系所得,由电阻的串联关系所得,14,第五章 岩石电学,L,Lm,15,第五章 岩石电学,对于由两种物质且具有层状结构组成的岩石，其电阻率为：,由电阻的并联关系所得,由电阻的串联关系所得,16,第五章 岩石电学,h1,h2,水平方向时分辨率问题？,17,第五章 岩石电学,第三节 岩矿石导电性实验定律,岩石储油物性的好坏取决于岩石的有效孔隙度,但它不能通过测量得到。经研究表明R0与RW、孔隙度和岩性有关，通过实验得知，无论如何改变RW，但R0与RW的比值是个常数： 我们定义这个比值为岩石的地层因素F，它只与岩石的孔隙度、胶结情况和孔隙形状有关

5、，而与RW无关。,18,第五章 岩石电学,F=R0 / RW =a/m F:地层因素(Formation Factor)。其只与孔 隙度和孔隙结构有关,亦称相对电阻率 R0100%含水岩石的电阻率 RW地层水电阻率 a岩性指数 m胶结指数 孔隙度近似计算时,可取 a=1 m=2,1.阿尔奇（Archie）公式,19,第五章 岩石电学,电阻率指数(Resistivity Index)（电阻增大系数） 定义： I=Rt / R0I=b / Swn = b /（1- S0）n I只与岩石的含油饱和度有关，而与RW 、孔隙 度、及隙度的形状无关。Rt岩石的电阻率R0 100%含水岩石的电阻率n饱和度指

6、数（只与岩性有关，表示油水在孔隙 中分布状况对 Rt的影响）b系数近似计算时，可取b=1 n=2,20,第五章 岩石电学,2.阿尔奇公式的变形,（1）Homble公式（2）Dachnov公式（3）Kermbon公式,大庆油田中等胶结砂岩,大港油田上第三系砂岩,21,第五章 岩石电学,3.胶结指数与饱和度指数的经验公式,（低孔隙碳酸盐岩储层。壳牌公式）,22,第五章 岩石电学,4.阿尔奇公式的优点与问题,是利用测井资料定量评价储层的基础；是测井信息和地质信息相互转换的桥梁。,可靠性问题；m和n的物理意义不明确。,优点,缺点,23,第五章 岩石电学,由,和,可得到：,24,第五章 岩石电学,A、b

7、、m、n的求法,25,第五章 岩石电学,5.骨架导电时的岩石电阻率-泥岩的电阻率公式,设Fn 为含泥质岩石的地层因素，则：,Fn =PF Fc,Fc为纯岩石的地层因素；PF为比例因子。,当地层水矿化度比较高时，泥质对岩石电导率的影响减小，则：,26,第五章 岩石电学,含泥质岩石电导率增加的原因是是泥质的附加导电性引起的，基于偶电层模型，岩石的电阻率有如下形式（Pathode.Wylie 1950;Dewitte,1955）：,式中：A和B为常数。令A=Cq,B=1/F,有（Schopper,1974）,当Cq=0时？,27,第五章 岩石电学,第四节 岩石导电性理论,1.两相介质条件下电性特点,

8、（1）载流子及其流动机制；（2）液相中的电流形式与离子的定向移动有关；（3）二次电动势的影响；（4）偶电层的影响；（5）分布电容的影响等。,28,第五章 岩石电学,2.单个毛细管模型-纯砂岩电阻率的宏观理论公式,L,29,第五章 岩石电学,L,30,第五章 岩石电学,3.水平层状介质模型-含泥质岩石电阻率的宏观理论公式,（1）骨架不导电，即 时,当电流垂直于层面时，,31,第五章 岩石电学,(2）泥质成层状分布时,根据阿尔奇公式 ，有,当岩石部分含水时，用 代替上式中的,注意教材中所用符号,32,第五章 岩石电学,4.分布型泥质模型-含泥质岩石的电阻率,对于随机分布的泥质，导电介质的电阻率按并

9、联方式计算：,存在泥质时的等效地层水电阻率,33,第五章 岩石电学,5.离散颗粒堆积介质模型-纯砂岩地层因子的理论公式,球体堆积模型柱型管堆积模型直毛细管堆积模型,34,第五章 岩石电学,6.泥质砂岩电导率的韦克斯曼-斯密斯(W-S)方程,阿尔奇公式的特点泥质的附加导电性含泥质岩石导电的等效电路,:地层水电导率,:粘土离子交换电导率；,:岩样电导率；,对于含水纯砂岩：,所以,于是有：,35,第五章 岩石电学,:阳离子交换容量，代表每单位总孔隙中含有的可交换阳离子的摩尔数,:阳离子交换能力，代表每单位质量干岩样含有的可交换阳离子量,:交换阳离子的当量电导率,对于部分含水的情况，则岩石的电导率为：

10、,36,第五章 岩石电学,6.泥质砂岩电导率双水模型,W-S模型存在的问题,粘土的阳离子交换作用,粘土水与自由水,37,第五章 岩石电学,设 和 分别代表粘土水和自由水的体积含量，则,地层水电导率 由粘土水和自由水电导率并联决定,将阿尔奇公式 代入上式，得：,注意P77下面的说明！,38,第五章 岩石电学,第五节 岩石的介电常数,1.岩石及矿物的介电常数,39,第五章 岩石电学,40,第五章 岩石电学,1.影响岩石介电常数的主要因素,频率；水分；成分和结构；地质产状；温度等。,41,第五章 岩石电学,第八节 岩石的自然极化,1.动电电位；2.扩散电位；3.薄膜电位；4.电化学电位；5.电极电位及氧化-还原电位,（扩散吸附电位）,（过滤电位）,42,第五章 岩石电学,第十节 岩石电磁参数的野外及实验室测量,岩石电阻率的实验室测量方法,mA,mV,B,V,A,K,E,L,43,第五章 岩石电学,