粘土矿物对电阻率频散影响实验及机理研究
发布时间：2022-02-13 10:16
复电阻率方法已经在金属矿藏勘探以及水文地质等方面有着广泛的应用,但在地球物理测井的研究领域中,至今还没有商业化的测井仪器,复电阻率方法还停留在方法研究以及实验室测量层面。加上岩石电阻率频散的机理尚未明确,因此还需要开展岩石电阻率频散特性的实验以及理论研究。本文制作了不同孔隙度的纯砂岩岩心以及含有不同类型粘土矿物的泥质砂岩岩心,采用二极法测量方式,测量频率范围在100 Hz～15 MHz,研究了孔隙度、饱和度、矿化度、温度、离子类型、粘土矿物类型以及含量对岩石电阻率频散特性的影响,发现岩石电阻率和时间常数均随孔隙度、饱和度、矿化度、温度和泥质含量的增大而减小,且频散程度减弱。此外还对各个影响因素对岩石电阻率频散曲线的敏感度进行了分析,岩石电阻率频散曲线对饱和度和孔隙度更加敏感,其次为泥质含量,矿化度和温度对岩石电阻率的影响较前三者小。本文还利用Cole-Cole模型拟合实验数据,并反演出模型参数,分析发现岩石时间常数随各个影响因素的变化同岩石电阻率相似,将时间常数τ与地层参数建立关系,提出了利用时间常数评价地层饱和度的模型,其计算饱和度和实测饱和度十分接近。研究还发现岩石复电阻率实部随频...
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
界面极化示意图
中国石油大学（北京）硕士学位论文第2章岩石电阻率频散机理及实验研究2.1岩石电阻率频散机理目前普遍认为介质的极化主要分为电子极化（电子位移极化）、转向极化和界面极化（空间电荷极化）[52]。各种极化发生的频率范围有所不同，如图2.1所示。图2.1各极化效应发生的相对频率范围的示意图Fig.2.1Schematicoftherelativefrequencyrangeinwhicheachpolarizationeffectoccurs界面极化：对于饱和矿化水的多孔介质来说，孔隙水中的正负离子在电场作用下发生迁移，当受到孔隙壁的阻挡时，便在孔隙表面积累，形成与外电场相反的感生电场，发生界面极化，如图2.2所示。图2.2界面极化示意图Fig.2.2Interfacepolarizationdiagram-7-
第2章岩石电阻率频散机理及实验研究转向极化：对于多个原子组成的分子，根据其正负电荷中心是否重合，可将其分为极性分子和非极性分子。极性分子由于其电荷分布不均而形成偶极矩，在电场的作用下，极性分子会沿着电场方向排列，发生转向极化，如图2.3所示。图2.3转向极化示意图Fig.2.3Molecularpolarizationdiagram电子极化：原子核基本结构由原子核和核外电子构成。当没有外电场时，原子中的正负电荷重心重合，原子呈中性。在外电场的激励下，原子中电子云发生畸变引起负电荷重心的位移，产生极化，称为电子极化，如图2.4所示。图2.4电子极化示意图Fig.2.4Electronicpolarizationdiagram在所研究的频段范围内（100Hz-15MHz），含水的纯净岩石极化主要受界面极化的影响。当孔隙表面存在粘土矿物颗粒的时候，岩石的极化还受到离子双电层极化的影响。粘土颗粒表面存在离子双电层，分为内层的吸附层和外层的扩散层。在外电场的作用下，位于孔隙壁上的粘土矿物的离子双电层发生形变，也会对岩石的极化效应产生影响[41]。-8-
【参考文献】：
期刊论文
[1]含黏土矿物岩心电频散特性实验研究[J]. 邹德鹏,柯式镇,李君建,贺秋利,马雪瑞. 测井技术. 2018(03)
[2]油水饱和岩石复电阻率频散特性数学模拟[J]. 庄显丽,关继腾,郑海霞,杨盈盈. 测井技术. 2016(04)
[3]混合流体岩石介电常数的CRI模型与Maxwell-Garnett模型研究[J]. 潘保芝,栗猛,张瑞. 测井技术. 2016(03)
[4]高温高压条件下泥质砂岩复电阻率测试与分析[J]. 孙斌,唐新功,向葵,窦春霞. 工程地球物理学报. 2016(03)
[5]岩石复电阻率频谱反演研究[J]. 林小稳,柯式镇,贺秋丽,许巍,舒心,张琪. 测井技术. 2016(02)
[6]特殊岩性岩石电性参数频散特性试验研究[J]. 赵云生,肖占山,仇亚平,胡海涛,鲍雪山,高秀晓,朴檬. 石油天然气学报. 2014(12)
[7]电极型复电阻率扫频系统响应数值模拟[J]. 尹成芳,柯式镇,张雷洁. 测井技术. 2014(03)
[8]利用等效电路模型研究泥质砂岩复电阻率频散特性[J]. 关继腾,程媛媛,于华. 测井技术. 2011(06)
[9]基于岩石电性参数频散特性评价润湿性的实验方法研究[J]. 肖占山,曾志国,朱世和,桑九波,马静,王志强. 地球物理学报. 2009(05)
[10]水驱岩石复电阻率频散特性实验研究[J]. 卢艳. 国外测井技术. 2008(06)
博士论文
[1]基于逾渗网络模型和升尺度方法的储层岩石电性研究[D]. 王克文.中国石油大学 2007
[2]小波分析及其应用研究[D]. 衡彤.四川大学 2003
硕士论文
[1]逾渗模型的蒙特卡罗模拟[D]. 梅淳惠.南京邮电大学 2016
[2]复电阻率测井数值模拟研究[D]. 连晟.吉林大学 2009
本文编号：3623010
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
界面极化示意图
中国石油大学（北京）硕士学位论文第2章岩石电阻率频散机理及实验研究2.1岩石电阻率频散机理目前普遍认为介质的极化主要分为电子极化（电子位移极化）、转向极化和界面极化（空间电荷极化）[52]。各种极化发生的频率范围有所不同，如图2.1所示。图2.1各极化效应发生的相对频率范围的示意图Fig.2.1Schematicoftherelativefrequencyrangeinwhicheachpolarizationeffectoccurs界面极化：对于饱和矿化水的多孔介质来说，孔隙水中的正负离子在电场作用下发生迁移，当受到孔隙壁的阻挡时，便在孔隙表面积累，形成与外电场相反的感生电场，发生界面极化，如图2.2所示。图2.2界面极化示意图Fig.2.2Interfacepolarizationdiagram-7-
第2章岩石电阻率频散机理及实验研究转向极化：对于多个原子组成的分子，根据其正负电荷中心是否重合，可将其分为极性分子和非极性分子。极性分子由于其电荷分布不均而形成偶极矩，在电场的作用下，极性分子会沿着电场方向排列，发生转向极化，如图2.3所示。图2.3转向极化示意图Fig.2.3Molecularpolarizationdiagram电子极化：原子核基本结构由原子核和核外电子构成。当没有外电场时，原子中的正负电荷重心重合，原子呈中性。在外电场的激励下，原子中电子云发生畸变引起负电荷重心的位移，产生极化，称为电子极化，如图2.4所示。图2.4电子极化示意图Fig.2.4Electronicpolarizationdiagram在所研究的频段范围内（100Hz-15MHz），含水的纯净岩石极化主要受界面极化的影响。当孔隙表面存在粘土矿物颗粒的时候，岩石的极化还受到离子双电层极化的影响。粘土颗粒表面存在离子双电层，分为内层的吸附层和外层的扩散层。在外电场的作用下，位于孔隙壁上的粘土矿物的离子双电层发生形变，也会对岩石的极化效应产生影响[41]。-8-
【参考文献】：
期刊论文
[1]含黏土矿物岩心电频散特性实验研究[J]. 邹德鹏,柯式镇,李君建,贺秋利,马雪瑞. 测井技术. 2018(03)
[2]油水饱和岩石复电阻率频散特性数学模拟[J]. 庄显丽,关继腾,郑海霞,杨盈盈. 测井技术. 2016(04)
[3]混合流体岩石介电常数的CRI模型与Maxwell-Garnett模型研究[J]. 潘保芝,栗猛,张瑞. 测井技术. 2016(03)
[4]高温高压条件下泥质砂岩复电阻率测试与分析[J]. 孙斌,唐新功,向葵,窦春霞. 工程地球物理学报. 2016(03)
[5]岩石复电阻率频谱反演研究[J]. 林小稳,柯式镇,贺秋丽,许巍,舒心,张琪. 测井技术. 2016(02)
[6]特殊岩性岩石电性参数频散特性试验研究[J]. 赵云生,肖占山,仇亚平,胡海涛,鲍雪山,高秀晓,朴檬. 石油天然气学报. 2014(12)
[7]电极型复电阻率扫频系统响应数值模拟[J]. 尹成芳,柯式镇,张雷洁. 测井技术. 2014(03)
[8]利用等效电路模型研究泥质砂岩复电阻率频散特性[J]. 关继腾,程媛媛,于华. 测井技术. 2011(06)
[9]基于岩石电性参数频散特性评价润湿性的实验方法研究[J]. 肖占山,曾志国,朱世和,桑九波,马静,王志强. 地球物理学报. 2009(05)
[10]水驱岩石复电阻率频散特性实验研究[J]. 卢艳. 国外测井技术. 2008(06)
博士论文
[1]基于逾渗网络模型和升尺度方法的储层岩石电性研究[D]. 王克文.中国石油大学 2007
[2]小波分析及其应用研究[D]. 衡彤.四川大学 2003
硕士论文
[1]逾渗模型的蒙特卡罗模拟[D]. 梅淳惠.南京邮电大学 2016
[2]复电阻率测井数值模拟研究[D]. 连晟.吉林大学 2009
本文编号：3623010
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