测井方法14-激发极化电位
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4.极化率
U2 Up
U 2 U 2c U 2 z
一、极化率与地层水矿化度的关系
☆地层水矿化度增高→极化率 ☆地层水矿化度>3×104mg/l，不
产生极化
激发极化电位测井只适用于地层水矿化度较低的地层
二、极化率与地层阳离子交换量的关系
☆极化率与Qv之间
有双解
☆Qv≤1 时 ， 极 化
所有的极化岩石在M点形成的电位：
I I U2 F ( Lr ) 4d 4d
wk.baidu.com
sin
2 1 L2 sin Lr sin 2 r
0
极化率曲线形态与自然电位曲线形态相似
二、时间域、频率域激发极化测井原理
对砂岩加一恒定电场→地层 岩石被极化→产生极化电场 →外电场断掉后→离子扩散 →二次场逐渐衰减→恢复到 SP状态 激发极化测井→电流呈阶跃函数→二次场随时间衰减 极化率
率与Qv成正比
☆Qv太高(粘土含量太高)，极化率与Qv成反比 ☆Qv→∞(纯粘土)，极化率→0
三、极化率与地层孔隙度的关系
☆地层孔隙度增高→极化率
☆孔隙度对极化率影响较小
激发极化测井
电化学测井
视电阻率测井
视极化率测井
其响应主要取决于地层阳离子交换量Qv和地层水电阻率Rw
适用于砂、泥岩地层
一、均匀各向同性介质中的激发极化场
外加电场的大小
二、激发极化电位
1.浓差极化电位U2c
Up—激发电位 Qv—阳离子交换量
Va、vk—阴、阳离子迁移率
U 2c f (U p、Qv、va、vk、T )
2.偶电层形变电位U2z
T—绝对温度
—孔隙度 —偶电层电位
U 2 z f (U p、、Qv、、T )
3.激发极化电位U2
介质：电阻率、极化率
点电源A在M点产生的一次场电位为
I 1 U0 4 L
电流激发后，介质中产生二次电动势——极化电位U2，当 激发电流时间T→∞时，U2达到饱和，则总电位差Up：
I 1 U p U 0 U 2 U 0 U p 4 1 L
当井 ( 井径为 d) 穿过均匀介质 时，井中的钻井液激发电化学 活动性极小，可近似取为 0 。 假定地层电阻率为
研究 结论
岩石的激发极化与其成分、含量、结构及周围溶液 性质等密切相关→能以明显异常反映储层的岩石性 质→确定砂泥岩储层的阳离子交换量和地层水矿化 度→确定油气层位置与储量
金属硫化物（黄铁矿、黄铜矿等）
电子导体 岩石 导体 离子导体 激发极 化现象
氧化物（磁铁矿、赤铁矿等） 自然元素（铜、铁等） 高炭化煤
二次电场
外电场作用下，岩石被极化，偶电层发 生形变，产生离子浓度差 外电场断去后，由于离子的扩散作用， 离子浓度梯度逐渐消失，同时形成扩散 电位——二次电场
岩石激发 极化电位
二次电场形 成的电位
偶电层形变极化电位 浓差极化电位
岩石孔隙中的溶液电导率
决定激发极化电 位大小的因素
粘土的阳离子交换量Qv 岩石的渗透率K
(t )
U 2 (t ) 100 % Up
极化电位U2 自然电位SP
电阻率
U 2 (t ) [U 2 (t ) U 2 (t )] / 2 SP [U 2 (t ) U 2 (t )] / 2
K
Up I0
三、影响激发极化测井响应的非地层因素
供电时间
电法测井
（十四）
司马立强
西南石油学院资源与环境学院
第一节 岩石的激发极化机理及其理论模型
第二节 岩石极化率与岩性、物性的关系
第三节 激发极化测井
第四节 激发极化测井电场计算及环境校正
1、自然电位测井
2、自然电位产生机理 3、自然电位测井资料的应用
激发极化电位测井是自然电位测井的补充，它适用于 地层水矿化度较低的地层
供电时间的长短对极化场会产生影响→供电时 间不足，二次电动势没能达到饱和极限值→其 幅度与供电时间有关
激发极化电场电位为毫伏级（0～几百毫伏），测 量电极的稳定性直接影响测井质量
电极类型
实际采用电极：铅电极、银-氯化银电极，稳定性、 反应速度、耐温性能、抗极化能力均较好
本节要点
1、激发极化基本原理 2、岩石极化率与岩石岩性、物性、地层水的关系 3、极化率曲线形态
不含金属矿物的岩石靠其孔隙中的 溶液和粘土矿物导电—离子导体
是离子导电矿物的一种特征 —表现为偶电层形变和局部浓度 变化—局部浓度变化起主要作用
一、岩石激发极化机理
外电场E
岩石颗 粒表面
法向分量EN 切向分量Et
切向分量—对偶电层电荷密度影响小， 仅引起导电性增加
法向分量—与偶电层的场叠加（偶电层的场垂直岩石颗粒 表面）→增加或减少变形层的电荷密度→颗粒的一边正电 荷过剩，另一边正电荷不足（形成离子浓度差）→此时颗 粒与偶极子相似，它的场与外电场方向一致—激发极化IP
U2 Up
U 2 U 2c U 2 z
一、极化率与地层水矿化度的关系
☆地层水矿化度增高→极化率 ☆地层水矿化度>3×104mg/l，不
产生极化
激发极化电位测井只适用于地层水矿化度较低的地层
二、极化率与地层阳离子交换量的关系
☆极化率与Qv之间
有双解
☆Qv≤1 时 ， 极 化
所有的极化岩石在M点形成的电位：
I I U2 F ( Lr ) 4d 4d
wk.baidu.com
sin
2 1 L2 sin Lr sin 2 r
0
极化率曲线形态与自然电位曲线形态相似
二、时间域、频率域激发极化测井原理
对砂岩加一恒定电场→地层 岩石被极化→产生极化电场 →外电场断掉后→离子扩散 →二次场逐渐衰减→恢复到 SP状态 激发极化测井→电流呈阶跃函数→二次场随时间衰减 极化率
率与Qv成正比
☆Qv太高(粘土含量太高)，极化率与Qv成反比 ☆Qv→∞(纯粘土)，极化率→0
三、极化率与地层孔隙度的关系
☆地层孔隙度增高→极化率
☆孔隙度对极化率影响较小
激发极化测井
电化学测井
视电阻率测井
视极化率测井
其响应主要取决于地层阳离子交换量Qv和地层水电阻率Rw
适用于砂、泥岩地层
一、均匀各向同性介质中的激发极化场
外加电场的大小
二、激发极化电位
1.浓差极化电位U2c
Up—激发电位 Qv—阳离子交换量
Va、vk—阴、阳离子迁移率
U 2c f (U p、Qv、va、vk、T )
2.偶电层形变电位U2z
T—绝对温度
—孔隙度 —偶电层电位
U 2 z f (U p、、Qv、、T )
3.激发极化电位U2
介质：电阻率、极化率
点电源A在M点产生的一次场电位为
I 1 U0 4 L
电流激发后，介质中产生二次电动势——极化电位U2，当 激发电流时间T→∞时，U2达到饱和，则总电位差Up：
I 1 U p U 0 U 2 U 0 U p 4 1 L
当井 ( 井径为 d) 穿过均匀介质 时，井中的钻井液激发电化学 活动性极小，可近似取为 0 。 假定地层电阻率为
研究 结论
岩石的激发极化与其成分、含量、结构及周围溶液 性质等密切相关→能以明显异常反映储层的岩石性 质→确定砂泥岩储层的阳离子交换量和地层水矿化 度→确定油气层位置与储量
金属硫化物（黄铁矿、黄铜矿等）
电子导体 岩石 导体 离子导体 激发极 化现象
氧化物（磁铁矿、赤铁矿等） 自然元素（铜、铁等） 高炭化煤
二次电场
外电场作用下，岩石被极化，偶电层发 生形变，产生离子浓度差 外电场断去后，由于离子的扩散作用， 离子浓度梯度逐渐消失，同时形成扩散 电位——二次电场
岩石激发 极化电位
二次电场形 成的电位
偶电层形变极化电位 浓差极化电位
岩石孔隙中的溶液电导率
决定激发极化电 位大小的因素
粘土的阳离子交换量Qv 岩石的渗透率K
(t )
U 2 (t ) 100 % Up
极化电位U2 自然电位SP
电阻率
U 2 (t ) [U 2 (t ) U 2 (t )] / 2 SP [U 2 (t ) U 2 (t )] / 2
K
Up I0
三、影响激发极化测井响应的非地层因素
供电时间
电法测井
（十四）
司马立强
西南石油学院资源与环境学院
第一节 岩石的激发极化机理及其理论模型
第二节 岩石极化率与岩性、物性的关系
第三节 激发极化测井
第四节 激发极化测井电场计算及环境校正
1、自然电位测井
2、自然电位产生机理 3、自然电位测井资料的应用
激发极化电位测井是自然电位测井的补充，它适用于 地层水矿化度较低的地层
供电时间的长短对极化场会产生影响→供电时 间不足，二次电动势没能达到饱和极限值→其 幅度与供电时间有关
激发极化电场电位为毫伏级（0～几百毫伏），测 量电极的稳定性直接影响测井质量
电极类型
实际采用电极：铅电极、银-氯化银电极，稳定性、 反应速度、耐温性能、抗极化能力均较好
本节要点
1、激发极化基本原理 2、岩石极化率与岩石岩性、物性、地层水的关系 3、极化率曲线形态
不含金属矿物的岩石靠其孔隙中的 溶液和粘土矿物导电—离子导体
是离子导电矿物的一种特征 —表现为偶电层形变和局部浓度 变化—局部浓度变化起主要作用
一、岩石激发极化机理
外电场E
岩石颗 粒表面
法向分量EN 切向分量Et
切向分量—对偶电层电荷密度影响小， 仅引起导电性增加
法向分量—与偶电层的场叠加（偶电层的场垂直岩石颗粒 表面）→增加或减少变形层的电荷密度→颗粒的一边正电 荷过剩，另一边正电荷不足（形成离子浓度差）→此时颗 粒与偶极子相似，它的场与外电场方向一致—激发极化IP