岩石电阻率及其影响因素.ppt
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1、 岩石电阻率及其影响因素岩石电阻率及其影响因素The rock resistivity and influence factors2021/6/161岩石电阻率及其影响因素岩石电阻率及其影响因素本节学习内容本节学习内容1.1 1.1 岩石电阻率概念岩石电阻率概念1.2 1.2 岩石电阻率影响因素岩石电阻率影响因素2021/6/162 各种岩石在外加电场作用下其导电能力各不相同,导电能力的强弱可用物各种岩石在外加电场作用下其导电能力各不相同,导电能力的强弱可用物理量理量电阻率表示。电阻率表示。1.1.岩石电阻率概念岩石电阻率概念岩石电阻率及其影响因素岩石电阻率及其影响因素 由普通物理可知,用均匀
2、材料制成的规则形状的导体,其电阻由普通物理可知,用均匀材料制成的规则形状的导体,其电阻r r与导体与导体截面积截面积S S成反比,与导体的长度成正比,表达式为:成反比,与导体的长度成正比,表达式为:岩石电阻率只与导体的材料性质有关,而与导体的几何形状无关,单位岩石电阻率只与导体的材料性质有关,而与导体的几何形状无关,单位.m.m,在数值上相当于截面积为,在数值上相当于截面积为1m1m2 2,长度单位为,长度单位为1m1m的单位体积岩石的电阻的单位体积岩石的电阻值。值。2021/6/163岩样电阻率测量原理图岩样电阻率测量原理图1.1.岩石电阻率概念岩石电阻率概念 在在实实验验室室内内常常用用“
3、四四极极法法”测测定定岩岩石石的的电电阻阻率率。对对于于一一个个给给定定的的圆圆柱柱状状岩岩样样,若若长长度度L L和和横横截截面面积积S S已已知知,只只要要能能测测出出其其电电阻阻r r,则则可可由由上上式式计计算算出出电阻率电阻率R R。2021/6/164岩石电阻率及其影响因素岩石电阻率及其影响因素本节学习内容本节学习内容1.1.岩石电阻率概念岩石电阻率概念2.2.岩石电阻率影响因素岩石电阻率影响因素2021/6/165 自然界的岩、矿石,根据它们的导电性质,可分为电子导电性和离自然界的岩、矿石,根据它们的导电性质,可分为电子导电性和离子导电性两大类子导电性两大类。2.2.岩石电阻率影
4、响因素岩石电阻率影响因素 电子导电性电子导电性是组成岩、矿石的基本物质颗粒中的自由电子在电场作是组成岩、矿石的基本物质颗粒中的自由电子在电场作用下所作的定向运动,例如大部分的金属矿物黄铁矿、磁铁矿、黄铜矿用下所作的定向运动,例如大部分的金属矿物黄铁矿、磁铁矿、黄铜矿以及石墨等,这类岩矿石的电阻率一般比较低;以及石墨等,这类岩矿石的电阻率一般比较低;离子导电性离子导电性的岩石,则主要靠岩石孔隙中水溶液的离子导电,如砂的岩石,则主要靠岩石孔隙中水溶液的离子导电,如砂岩、碳酸盐岩孔隙中的流体等。岩、碳酸盐岩孔隙中的流体等。在石油勘探中,我们的主要研究对象在石油勘探中,我们的主要研究对象沉积岩就属于离
5、子导电性的沉积岩就属于离子导电性的岩石。岩石。2021/6/166 岩矿石的岩性;岩矿石的岩性;岩石孔隙中地层水性质;岩石孔隙中地层水性质;岩石的孔隙度以及孔隙结构;岩石的孔隙度以及孔隙结构;孔隙中流体性质及其含量,即孔隙中的含水饱和度孔隙中流体性质及其含量,即孔隙中的含水饱和度;岩石中泥质成分岩石中泥质成分(泥质含量影响岩石的导电性泥质含量影响岩石的导电性)。岩石电阻率的主要影响因素有:岩石电阻率的主要影响因素有:可分为5大影响因素2.2.岩石电阻率影响因素岩石电阻率影响因素2021/6/167 (1)(1)岩石电阻率与岩性的关系岩石电阻率与岩性的关系 常见岩性的电阻常见岩性的电阻率特征值得
6、重视率特征值得重视!2.2.岩石电阻率影响因素岩石电阻率影响因素 金属矿物的电阻率极低,造岩矿物及石油的电阻率极高;火成岩电阻金属矿物的电阻率极低,造岩矿物及石油的电阻率极高;火成岩电阻率高,而沉积岩电阻率较低,原因:岩性及导电机理决定。率高,而沉积岩电阻率较低,原因:岩性及导电机理决定。2021/6/168 石石油油测测井井的的主主要要探探测测对对象象是是沉沉积积岩岩。不不同同沉沉积积岩岩之之间间以以及及同同种种岩岩石石电电阻阻率率的的差差异异变变化化,是是由由多多种种因因素素影影响响造造成成的的,其其中中主主要要的的因因素素是是:岩岩石石孔孔隙隙度度的的大小、孔隙结构、孔隙中所含流体电阻率
7、以及岩石所处温度等大小、孔隙结构、孔隙中所含流体电阻率,以及岩石所处温度等。岩岩石石是是由由矿矿物物和和孔孔隙隙中中流流体体以以及及胶胶结结物物组组成成,沉沉积积岩岩的的主主要要造造岩岩矿矿物物电电阻阻率率都都在在10106 6欧欧姆姆米米以以上上,因因此此,大大多多数数沉沉积积岩岩,当当其其不不含含导导电电流流体体时时,由由造造岩岩矿矿物物组组成成的的岩岩石石骨骨架架几几乎乎是是不不导导电电的的。许许多多沉沉积积岩岩之之所所以以能能导导电电,则则是是因因为为它它们们在在地地下下不不同同程程度度的的具具有有一一定定的的孔孔隙隙,在在其其中中充充填填了了一一定定数数量量的的盐盐水水溶溶液液造造
8、成成的的。这这些些存存在在于于岩岩石石中中的的盐盐溶溶液液,由由于于盐盐类类离离解解形形成成了了正正离离子子(如如NaNa+,CaCa2+2+和和MgMg2+2+等等)和和负负离离子子(如如C1C1-,SOSO2-2-等等),离离子子在在电电场场作作用用下下发发生生运运动动,就就构构成成了了沉沉积积岩岩中中电电流流流流动动的的媒媒介介物物。于于是是,电电流流通通过过孔孔隙隙水水流流过过岩岩石石,岩岩石因此具有了一定的导电性。石因此具有了一定的导电性。(1)(1)岩石电阻率与岩性的关系岩石电阻率与岩性的关系2.2.岩石电阻率影响因素岩石电阻率影响因素2021/6/169 组成沉积岩石的固体颗粒部
9、分称为岩石骨架,这部分导电能力很差,组成沉积岩石的固体颗粒部分称为岩石骨架,这部分导电能力很差,几乎不导电,因此几乎不导电,因此沉积岩石的导电能力主要取决于地层水的电阻率沉积岩石的导电能力主要取决于地层水的电阻率。地层地层水电阻率与地层水性质有密切关系。水电阻率与地层水性质有密切关系。主要包括三个方面:主要包括三个方面:地层水电阻率地层水电阻率RwRw与地层水所含盐类化学成分的关系与地层水所含盐类化学成分的关系;地层水电阻率地层水电阻率RwRw与溶液矿化度的关系与溶液矿化度的关系;地层水电阻率地层水电阻率RwRw与温度的关系。与温度的关系。(2)(2)岩石电阻率与地层水性质的关系岩石电阻率与地
10、层水性质的关系 下面详细讲解下面详细讲解2.2.岩石电阻率影响因素岩石电阻率影响因素2021/6/1610 地层水电阻率与地层水所含盐类化学成分的关系地层水电阻率与地层水所含盐类化学成分的关系 在温度、浓度相同条件下,溶液内所含盐类不同,其电阻率也不同。在温度、浓度相同条件下,溶液内所含盐类不同,其电阻率也不同。地地层层水水中中常常含含有有NaClNaCl、KClKCl、CaCOCaCO3 3、NaNa2 2SOSO4 4、MgSOMgSO4 4等等盐盐分分,且且各各种种成成分分含量不同。求取地层水电阻率含量不同。求取地层水电阻率RwRw可按下列方式进行:可按下列方式进行:A A、当地层水内只
11、含有当地层水内只含有NaClNaCl,或除,或除NaClNaCl外只含有微量的非外只含有微量的非NaClNaCl盐类,则盐类,则可将地层水视为可将地层水视为NaClNaCl溶液,用溶液,用“NaCl“NaCl溶液电阻率与其浓度、温度的关系图版溶液电阻率与其浓度、温度的关系图版”求出地层水电阻率求出地层水电阻率。(2)(2)岩石电阻率与地层水性质的关系岩石电阻率与地层水性质的关系 2.2.岩石电阻率影响因素岩石电阻率影响因素2021/6/1611NaClNaCl溶液溶液电阻率与电阻率与其浓度、其浓度、温度的关温度的关系图版系图版(2)(2)岩石电阻率与地层水性质的关系岩石电阻率与地层水性质的关系
12、 地层水电阻率与地层水所含盐类化学成分的关系地层水电阻率与地层水所含盐类化学成分的关系2021/6/1612 B B、当当地地层层水水中中所所含含的的非非NaClNaCl盐盐类类的的含含量量不不可可忽忽略略时时,应应当当先先用用“不不同同离离子子的的换换算算系系数数”图图版版(下下页页)求求出出地地层层水水中中所所含含各各种种盐盐类类离离子子的的换换算算系系数数,然然后后分分别别乘乘上上各各离离子子的的矿矿化化度度,算算出出各各离离子子上上述述乘乘积积的的总总和和,即即是是该该地地层层水水的等效的等效NaClNaCl溶液矿化度。溶液矿化度。此此时时将将含含非非NaClNaCl盐盐类类的的地地层
13、层水水看看做做是是NaClNaCl溶溶液液,即即可可用用它它的的等等效效NaClNaCl溶溶液矿化度在图版求出该地层水电阻率。液矿化度在图版求出该地层水电阻率。这种情况下关键是首先使用这种情况下关键是首先使用“不同离子的换算系数图版不同离子的换算系数图版”确定非确定非NaClNaCl离离子的换算系数。子的换算系数。(2)(2)岩石电阻率与地层水性质的关系岩石电阻率与地层水性质的关系 地层水电阻率与地层水所含盐类化学成分的关系地层水电阻率与地层水所含盐类化学成分的关系2021/6/1613 (2)(2)岩石电阻率与地层水性质的关系岩石电阻率与地层水性质的关系 地层水电阻率与地层水所含盐类化学成分
14、的关系地层水电阻率与地层水所含盐类化学成分的关系不同离子不同离子的换算系的换算系图版图版2021/6/1614例例1 1 某某地地层层水水样样分分析析结结果果为为:CaCa2+2+460ppm460ppm,SOSO4 42-2-1400ppm1400ppm,NaNa+Cl+Cl-19000ppm19000ppm。求该水样的电阻率。求该水样的电阻率。解:首先确定水样的总矿化度,然后求取地层水电阻率。解:首先确定水样的总矿化度,然后求取地层水电阻率。求水样的总矿化度求水样的总矿化度 总矿化度总矿化度=460ppm+1400ppm+19000ppm=20860ppm=460ppm+1400ppm+1
15、9000ppm=20860ppm 求求离离子子换换算算系系数数(图图版版)在在图图版版横横坐坐标标轴轴上上找找到到水水样样总总矿矿化化度度20860ppm20860ppm点点,过过该该点点作作一一条条平平行行于于纵纵轴轴的的直直线线与与曲曲线线相相交交,在在CaCa2+2+离离子子曲曲线线交交点点处处读读出出其其纵纵坐坐标标值值0.810.81就就是是CaCa2+2+的的换换算算系系数数,同同样样在在SOSO4 42-2-离离子子曲曲线线交点处读出换算系数为交点处读出换算系数为0.450.45。(2)(2)岩石电阻率与地层水性质的关系岩石电阻率与地层水性质的关系 地层水电阻率与地层水所含盐类化
16、学成分的关系地层水电阻率与地层水所含盐类化学成分的关系2021/6/1615 求求等等效效氯氯化化钠钠溶溶液液矿矿化化度度 各各种种离离子子的的矿矿化化度度与与它它的的换换算算系系数数乘乘积积之和就是该水样的等效氯化钠溶液矿化度。之和就是该水样的等效氯化钠溶液矿化度。等效氯化钠溶液矿化度:等效氯化钠溶液矿化度:4600.81+14000.45+19000=20000ppm 4600.81+14000.45+19000=20000ppm 求地层水电阻率求地层水电阻率 若若地地层层水水的的温温度度已已知知,即即可可在在NaClNaCl溶溶液液电电阻阻率率与与其其浓浓度度和和温温度度的的关关系系图图
17、版版”中中找找出出标标有有20000ppm20000ppm的的斜斜线线与与已已知知温温度度的的交交点点,交交点点的的横横坐坐标标读读数数就是所求地层水电阻率就是所求地层水电阻率RwRw。(2)(2)岩石电阻率与地层水性质的关系岩石电阻率与地层水性质的关系 地层水电阻率与地层水所含盐类化学成分的关系地层水电阻率与地层水所含盐类化学成分的关系2021/6/1616 一一般般将将地地层层水水视视为为NaClNaCl溶溶液液,随随着着溶溶液液的的矿矿化化度度增增高高,溶溶液液内内离离子子数数目目增增加加,其其导导电电能能力力加加强强,因因此此电电阻阻率率变变低低。溶溶液液的的矿矿化化度度与与其其电电阻
18、阻率率之之间间的的关关系系可可以以由由“NaCl“NaCl溶溶液液电电阻阻率率与与其其浓浓度度和和温温度度的的关关系系图图版版”看看出出。在在同同一一温温度下度下(2)(2)岩石电阻率与地层水性质的关系岩石电阻率与地层水性质的关系 地层水电阻率地层水电阻率RwRw与溶液矿化度的关系与溶液矿化度的关系2021/6/1617 地地层层水水电电阻阻率率与与温温度度的的关关系系也也非非常常密密切切,一一般般地地层层水水温温度度越越高高,其其电电阻阻率率越越低低,反反之之亦亦然然。这这是是因因为为随随温温度度升升高高溶溶液液中中的的离离子子迁迁移移速速度度随随之之加加大大,在在外外加加电电场场的的作作用
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- 岩石 电阻率 及其 影响 因素
