岩石的导电特性
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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σ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。
R——Ω·m（欧姆·米） σ——mS/m（毫西门子/米）
A
3
地球物理测井——岩石的导电特性
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。
A
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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
A
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地球物理测井——岩石的导电特性
四、地层因素F与孔隙度φ的关系
假设：
1、岩石为纯地层岩石（岩石骨架不含导电矿物和泥质）
低，纯粘土更低。
纯砂岩的R > 泥质砂岩的R A> 纯泥岩的R
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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。 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。
A
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地球物理测井——岩石的导电特性
三、影响岩石电阻率的因素: 火成岩: 以电子导电为主（岩性致密，不含地层水） 沉积岩：以离子导电为主(主要靠孔隙中地层水的 盐类离子导电)
A
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地球物理测井——岩石的导电特性
1立方米的岩石,骨 架不导电,孔隙中含 有油气水
在该岩石的两端 加压Dv I=q / t I 正比于（1 /R）
A
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地球物理测井——岩石的导电特性
2、岩石孔隙中100％含地层水
阿尔奇 地层因素 F＝R0/Rw＝a/φm （Archie公式1）
a—岩性系数，0.4－1.5，与孔隙结构有关
m—胶结指数，1.3－2.5，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。
A
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地球物理测井——岩石的导电特性
地球物理测井
第一章 电法测井
资源与环境学院 桑琴
2007年7月
A
1
Leabharlann Baidu
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。
A
2
地球物理测井——岩石的导电特性
一、岩石的电阻率和电导率
固体骨架（Vma） 孔隙中的流体（φf）
1、岩石导电机理 电子导电
导电类型 离子导电（在外加电场的情况下）
A
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电子导电 （当金属矿物组成岩石骨架时）
自由电子
（靠自由电子
导电的岩石称为 电子型导电的岩 石）
A
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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
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F＝R0/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、φ为横坐标 的双对数坐标上， F- φ关系基本为一条直线。 （P8图1-5）
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；
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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P5的表1--1 可知，岩石的电阻率间的关系：
A
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地球物理测井——岩石的导电特性
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地 10 层 因 素5 F
3
2
F=0.675/φ２．０８ F=１/φ１．７３
1
10
20 30
50
100 孔隙度%
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地球物理测井——岩石的导电特性
a、m对解释结果有着非常重要的影响，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，应根据本地区的岩性来合理选择a与m值。
地层水含盐量Cw
岩石 电阻 率R
离子数目 离子速度
地层水含量Cw
孔隙度φ
含水饱和度Sw
粘土含量 、分布
温度t 盐类
离子运动路径
孔隙结构 油水分布
A
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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、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
A
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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。
A
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地球物理测井——岩石的导电特性
2、粘土中的离子导电机理
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
由于
替换 导致
或硅氧四面体）而成
Mg+2 Al+3
粘土表面
为了保持电中性
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
A
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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）/ （4* r 2）（ ：介电常数）
（因水的最大，水的F < F平衡），因此，干粘土放在水中，
因水的F < F平衡,使一部分阳离子变成自由离子，使水中的电
阻率下降，因此，在相同条件下含有粘土与不含粘土相比R要
（1） R火成岩 > R 沉积岩 (2) 在沉积岩中: R 灰岩 > 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。
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地球物理测井——岩石的导电特性
二、 岩石的导电机理
岩石
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。
R——Ω·m（欧姆·米） σ——mS/m（毫西门子/米）
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地球物理测井——岩石的导电特性
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。
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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
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地球物理测井——岩石的导电特性
四、地层因素F与孔隙度φ的关系
假设：
1、岩石为纯地层岩石（岩石骨架不含导电矿物和泥质）
低，纯粘土更低。
纯砂岩的R > 泥质砂岩的R A> 纯泥岩的R
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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。 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。
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地球物理测井——岩石的导电特性
三、影响岩石电阻率的因素: 火成岩: 以电子导电为主（岩性致密，不含地层水） 沉积岩：以离子导电为主(主要靠孔隙中地层水的 盐类离子导电)
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地球物理测井——岩石的导电特性
1立方米的岩石,骨 架不导电,孔隙中含 有油气水
在该岩石的两端 加压Dv I=q / t I 正比于（1 /R）
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地球物理测井——岩石的导电特性
2、岩石孔隙中100％含地层水
阿尔奇 地层因素 F＝R0/Rw＝a/φm （Archie公式1）
a—岩性系数，0.4－1.5，与孔隙结构有关
m—胶结指数，1.3－2.5，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。
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地球物理测井
第一章 电法测井
资源与环境学院 桑琴
2007年7月
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Leabharlann Baidu
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。
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地球物理测井——岩石的导电特性
一、岩石的电阻率和电导率
固体骨架（Vma） 孔隙中的流体（φf）
1、岩石导电机理 电子导电
导电类型 离子导电（在外加电场的情况下）
A
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电子导电 （当金属矿物组成岩石骨架时）
自由电子
（靠自由电子
导电的岩石称为 电子型导电的岩 石）
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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
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F＝R0/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、φ为横坐标 的双对数坐标上， F- φ关系基本为一条直线。 （P8图1-5）
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；
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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P5的表1--1 可知，岩石的电阻率间的关系：
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地 10 层 因 素5 F
3
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F=0.675/φ２．０８ F=１/φ１．７３
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100 孔隙度%
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地球物理测井——岩石的导电特性
a、m对解释结果有着非常重要的影响，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，应根据本地区的岩性来合理选择a与m值。
地层水含盐量Cw
岩石 电阻 率R
离子数目 离子速度
地层水含量Cw
孔隙度φ
含水饱和度Sw
粘土含量 、分布
温度t 盐类
离子运动路径
孔隙结构 油水分布
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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、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
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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。
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地球物理测井——岩石的导电特性
2、粘土中的离子导电机理
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
由于
替换 导致
或硅氧四面体）而成
Mg+2 Al+3
粘土表面
为了保持电中性
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
A
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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）/ （4* r 2）（ ：介电常数）
（因水的最大，水的F < F平衡），因此，干粘土放在水中，
因水的F < F平衡,使一部分阳离子变成自由离子，使水中的电
阻率下降，因此，在相同条件下含有粘土与不含粘土相比R要
（1） R火成岩 > R 沉积岩 (2) 在沉积岩中: R 灰岩 > 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。
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地球物理测井——岩石的导电特性
二、 岩石的导电机理
岩石