1-1、岩石的导电特性解析

R——Ω· m（欧姆· 米）
σ——mS/m（毫西门子/米）
岩石的导电特性
1、欧姆定律 r=RL/S =1/R R=rS/L
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。
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 2012年9月
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。
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。
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。
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）
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。
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)
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）
岩石的导电特性 地层水含盐量Cw 离子数目 地层水含量Cw 粘土含量 温度t 离子速度 盐类 孔隙结构 离子运动路径 油水分布 、分布 孔隙度φ 含水饱和度Sw
岩石 电阻 率R
（Archie公式2）
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： （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。
岩石的导电特性
20 地 10 层 因 素 5
F=0.675/φ ２．０８
F
3 2
F=１/φ １．７３
1 10
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。
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。
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
岩石的导电特性
二、 岩石的导电机理 岩石 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）
电子导电 （当金属矿物组成岩石骨架时）
岩石的导电特性
（靠自由电子
导电的岩石称为 电子型导电的岩 石）
自由电子
来自百度文库
岩石的导电特性
岩石具有连通孔隙 （其中含有地层水）
20 30
50
100 孔隙度%
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
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
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。
3、影响岩石电阻率的主要因素
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）
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
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。
岩石的导电特性
在同样岩石中，电阻增大系数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
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
粘土 岩石的导电特性
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= （q1q2）/ （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 低，纯粘土更低。 纯砂岩的R > 泥质砂岩的R > 纯泥岩的R