电介质的介电常数0
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相对介电常数
1 4k
r 0
ຫໍສະໝຸດ Baidu
k—电极化率 —电介质的介电常数 0—真空中的介电常数
表征介质极化程度的物理量
交变电磁场中的介电常数——复数
i (1 i t an )
—复介电常数实部 —复介电常数虚部，由介电损耗引起 tan—损耗角正切，用来表示介电损耗的大小
1/ 2
2 2 2 2 2
电磁波传播时，相位与幅度的变化→决定介电常数的实部 与虚部。测出电磁波在地层中相位与幅度的变化→能确定 地层的介电常数→评价油气层
在介电常数不同的两种介质交界面上，电磁波传播遵循反 射定律与折射定律
折射
sin a v1 sin b v2
25～30
7.2 8.7 9.1～10.2
正长石
硬石膏 石膏 岩盐
4
6.35 4.16 5.6～6.35
6.7
8.5 6.18 7.6～8.4
☆湿空气→频率↓→稍有↑—增幅小于10％
☆淡水→频率↓→↑—增幅较明显 ☆盐水→频率↓→↑—增幅明显 ☆频率f>108Hz→淡水与盐水的接近
复介电常数虚部
d
/—由传导电流引起的损耗。为介质的电导率， 为外加电场角频率 d—介电损耗，极化时原子、离子、分子发生位移 时由摩擦引起的损耗
二、介质的介电特征
孔隙度 影响地层介电 常数的因素
孔隙中流体性质
岩石颗粒大小、排列、结构、胶结物
常见岩石和流体的相对介电常数与传播时间
E ( z , t ) E0 e i ( i ) z i (t z ) E e 0
2
i (t z )
2
2
2 ) 1 1 (
1/ 2
2
2 1 ( ) 1
发射天线T1、T2贴井壁交替 发射电磁波，每次发射延 续 10ns→ 消 除 井 眼 不 平 影 响 接收天线R1、R2接收到直达 波、反射波、滑行波
直达波、反射波——在泥饼中传播
滑行波——主要沿泥饼与地层界面传播 直达波、反射波、滑行波——均为正弦波，在接收天线合 成一种波。但直达波与反射波在泥饼中传播，其衰减率远 大于地层，因此，接收天线收到的主要是滑行波
介电测井
地层水的介电常数
原油的介电常数 天然气的介电常数 岩石骨架介电常数
介电测井 电磁波传播测井
测量井下地层 的介电常数 油气层的介电 常数与水层有 明显差异
78～81
2～2.4 1 4～ 9
西方与苏联→70年代开始介电测井理论与仪器的研制 我国→80引进西方的介电测井服务，并开始相应的研究
一、几个基础概念
1.幅度衰减(EATT)测量
T1发射时，R1与R2分别测得电压信号UND与UFD
T2发射时，R1与R2分别测得电压信号UNU与UFU
物质
空气 天然气 石油 相对介电常数 r 1.000585 1 2～2.4 传播时间， ns/m 3.3 3.3 4.7～5.2
物质
泥岩 石英 云母
相对介电常数 r 5～25 3.8 5.4
传播时间， ns/m 7.46～16.6 6.5 7.8
水
砂岩 白云岩 石灰岩
56～80
4.45 6.9 7.5～9.2
电法测井
（十三）
司马立强
西南石油学院资源与环境学院
第一节 岩石的介电常数
第二节 介电测井原理
第三节 介电测量
第四节 介电测井资料应用
1、感应测井基本原理 2、什么是视电导率、测井视电导率构成 3、什么是几何因子，几何因子的种类与含义 4、复合线圈系的构成、特点 5、感应测井曲线的特点与应用
二次采油、三次采油——技术发展的需要 低电阻率油层、高电阻率水层——电阻率（电阻率）方 法判别油气水层效果差
介质极化 在电场作用下，介质中的原子、离子或分 子会产生位移，形成电偶极子。这些电偶 极子趋向定向排列——介质极化现象
电极化强度
p P kE V
P—电偶极矩 V—电介质体积 k—电极化率 E—电场强度
单位体积电介质中 电偶极矩的代数和
与电介质材料特性有关 与外加电场强度成正比
介电常数
a—入射角 b—折射角 v1、v2—电磁波传播速度
v
1
sin a sin b
2 1
当1>2、入射角=临界角时→b=90，产生全反射→滑行波
测量滑行波的幅度衰减与相位变化→可求地层的介电常数
一、电磁波传播测井
电 磁 波传 播 测井 仪 器 (EPT) 发 射频 率 1.1GHz。2个发射天线T1、T2，2个接收 天线R1、R2——刻在极板上的槽。测井 时，极板贴井壁。 T1 、 T2 与 R1 、 R2—— 构成双发双收→实 现井眼影响补偿 EPT-D 型仪器：发射、接收天线槽宽 /2，深/4
☆岩性不同→介电常数不同 ☆孔隙度不同→介电常数不同
☆孔隙中流体性质不同→介电常数差别很大 ☆岩石饱和水→介电常数随孔隙度增加迅速增加 ☆岩石饱和油→介电常数随孔隙度增加而减小
要测量介电常数，必须研究电磁波的传播特征——满 足麦氏波动方程： 2 2 E E 0 2 2 注意：有的书 H H 0
平面电磁波 方程的解
—相位常数 —衰减常数
E ( z , t ) E0 e E0 e
i (t z ) z i (t z )
—相位常数。相当于电磁波传播单位距离时相位的变化 —衰减常数（吸收系数）。相当于电磁波传播单位距离 时幅度的衰减 —传播常数。＝－i E0—初始电场强度 —角频率
电磁波传播深度 ——定义电场强度穿入介质后衰 减为原值的 1/e倍时这个距离为穿透深度，也叫传 播深度或趋肤深度
1
角频率 越高、电导率越大→趋肤深度越浅—反映电磁波 传播测井探测范围
由波动方程→电磁波在介质中传播时，相位变化和幅度衰 减与所在介质的介电特性密切相关。 传播常数 相位常数 衰减常数 介电常数
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r 0
ຫໍສະໝຸດ Baidu
k—电极化率 —电介质的介电常数 0—真空中的介电常数
表征介质极化程度的物理量
交变电磁场中的介电常数——复数
i (1 i t an )
—复介电常数实部 —复介电常数虚部，由介电损耗引起 tan—损耗角正切，用来表示介电损耗的大小
1/ 2
2 2 2 2 2
电磁波传播时，相位与幅度的变化→决定介电常数的实部 与虚部。测出电磁波在地层中相位与幅度的变化→能确定 地层的介电常数→评价油气层
在介电常数不同的两种介质交界面上，电磁波传播遵循反 射定律与折射定律
折射
sin a v1 sin b v2
25～30
7.2 8.7 9.1～10.2
正长石
硬石膏 石膏 岩盐
4
6.35 4.16 5.6～6.35
6.7
8.5 6.18 7.6～8.4
☆湿空气→频率↓→稍有↑—增幅小于10％
☆淡水→频率↓→↑—增幅较明显 ☆盐水→频率↓→↑—增幅明显 ☆频率f>108Hz→淡水与盐水的接近
复介电常数虚部
d
/—由传导电流引起的损耗。为介质的电导率， 为外加电场角频率 d—介电损耗，极化时原子、离子、分子发生位移 时由摩擦引起的损耗
二、介质的介电特征
孔隙度 影响地层介电 常数的因素
孔隙中流体性质
岩石颗粒大小、排列、结构、胶结物
常见岩石和流体的相对介电常数与传播时间
E ( z , t ) E0 e i ( i ) z i (t z ) E e 0
2
i (t z )
2
2
2 ) 1 1 (
1/ 2
2
2 1 ( ) 1
发射天线T1、T2贴井壁交替 发射电磁波，每次发射延 续 10ns→ 消 除 井 眼 不 平 影 响 接收天线R1、R2接收到直达 波、反射波、滑行波
直达波、反射波——在泥饼中传播
滑行波——主要沿泥饼与地层界面传播 直达波、反射波、滑行波——均为正弦波，在接收天线合 成一种波。但直达波与反射波在泥饼中传播，其衰减率远 大于地层，因此，接收天线收到的主要是滑行波
介电测井
地层水的介电常数
原油的介电常数 天然气的介电常数 岩石骨架介电常数
介电测井 电磁波传播测井
测量井下地层 的介电常数 油气层的介电 常数与水层有 明显差异
78～81
2～2.4 1 4～ 9
西方与苏联→70年代开始介电测井理论与仪器的研制 我国→80引进西方的介电测井服务，并开始相应的研究
一、几个基础概念
1.幅度衰减(EATT)测量
T1发射时，R1与R2分别测得电压信号UND与UFD
T2发射时，R1与R2分别测得电压信号UNU与UFU
物质
空气 天然气 石油 相对介电常数 r 1.000585 1 2～2.4 传播时间， ns/m 3.3 3.3 4.7～5.2
物质
泥岩 石英 云母
相对介电常数 r 5～25 3.8 5.4
传播时间， ns/m 7.46～16.6 6.5 7.8
水
砂岩 白云岩 石灰岩
56～80
4.45 6.9 7.5～9.2
电法测井
（十三）
司马立强
西南石油学院资源与环境学院
第一节 岩石的介电常数
第二节 介电测井原理
第三节 介电测量
第四节 介电测井资料应用
1、感应测井基本原理 2、什么是视电导率、测井视电导率构成 3、什么是几何因子，几何因子的种类与含义 4、复合线圈系的构成、特点 5、感应测井曲线的特点与应用
二次采油、三次采油——技术发展的需要 低电阻率油层、高电阻率水层——电阻率（电阻率）方 法判别油气水层效果差
介质极化 在电场作用下，介质中的原子、离子或分 子会产生位移，形成电偶极子。这些电偶 极子趋向定向排列——介质极化现象
电极化强度
p P kE V
P—电偶极矩 V—电介质体积 k—电极化率 E—电场强度
单位体积电介质中 电偶极矩的代数和
与电介质材料特性有关 与外加电场强度成正比
介电常数
a—入射角 b—折射角 v1、v2—电磁波传播速度
v
1
sin a sin b
2 1
当1>2、入射角=临界角时→b=90，产生全反射→滑行波
测量滑行波的幅度衰减与相位变化→可求地层的介电常数
一、电磁波传播测井
电 磁 波传 播 测井 仪 器 (EPT) 发 射频 率 1.1GHz。2个发射天线T1、T2，2个接收 天线R1、R2——刻在极板上的槽。测井 时，极板贴井壁。 T1 、 T2 与 R1 、 R2—— 构成双发双收→实 现井眼影响补偿 EPT-D 型仪器：发射、接收天线槽宽 /2，深/4
☆岩性不同→介电常数不同 ☆孔隙度不同→介电常数不同
☆孔隙中流体性质不同→介电常数差别很大 ☆岩石饱和水→介电常数随孔隙度增加迅速增加 ☆岩石饱和油→介电常数随孔隙度增加而减小
要测量介电常数，必须研究电磁波的传播特征——满 足麦氏波动方程： 2 2 E E 0 2 2 注意：有的书 H H 0
平面电磁波 方程的解
—相位常数 —衰减常数
E ( z , t ) E0 e E0 e
i (t z ) z i (t z )
—相位常数。相当于电磁波传播单位距离时相位的变化 —衰减常数（吸收系数）。相当于电磁波传播单位距离 时幅度的衰减 —传播常数。＝－i E0—初始电场强度 —角频率
电磁波传播深度 ——定义电场强度穿入介质后衰 减为原值的 1/e倍时这个距离为穿透深度，也叫传 播深度或趋肤深度
1
角频率 越高、电导率越大→趋肤深度越浅—反映电磁波 传播测井探测范围
由波动方程→电磁波在介质中传播时，相位变化和幅度衰 减与所在介质的介电特性密切相关。 传播常数 相位常数 衰减常数 介电常数