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《岩石物理性质与测量方法》第一篇 第一章 岩石的电学性质

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岩石的电学特性_图文(精)

岩石的电学特性_图文(精)

24§1岩石的电学特性l岩石电阻率与岩性、孔隙度、含油性、地层水性质有关l岩石电阻率的大小只与岩石本身的性质有关,与岩石的几何形状及尺寸无关l电阻率测井通过测量地层电阻率来反映岩性、孔隙度、含油饱和度等地质信息6§1岩石的电学特性7§1岩石的电学特性一、岩石电阻率与岩性的关系8§1岩石的电学特性地层水电阻率与地层水内所含盐类型的关系43145.04.9957358.26.1153654.65.750.010.101.00MgCl 2KClNaCl18℃时的溶液电阻率(Ω.m溶液浓度(g/L R 石油>> R地层水(1水样总的矿化度总矿化度=460ppm+1400ppm+19000ppm=20860ppm(2各离子换算系数横坐标找到20860ppm ,纵坐标分别得到各离子的换算系数(3等效NaCl 溶液矿化度等效NaCl 溶液矿化度=460×0.81+1400×0.45+19000×1=20000ppm (4求地层水电阻率利用“NaCl 溶液电阻率与其浓度和温度的关系图版”,找到20000ppm 的斜线,对应纵轴找到已知温度t ,该点横坐标即为此溶液该温度下的电阻率13§1岩石的电学特性NaCl 溶液电阻率与其浓度和温度的关系图版14§1岩石的电学特性R 0—孔隙中100%含水时的岩石电阻率R w —孔隙中所含地层水的电阻率F ——地层因素或相对电阻率对一块孔隙度为φ 的不含泥质的砂岩岩样对同一岩性的n块岩样,孔隙度为φ1~ φna —岩性系数,变化范围在0.6~1.5m —胶结指数,一般为2,变化范围1.5~3φ——岩石孔隙度R t >R 019§1岩石的电学特性四、含油气纯岩石电阻率与含油气饱和度的关系20 §1岩石的电学特性四、含油气纯岩石电阻率与含油气饱和度的关系21§1岩石的电学特性四、含油气纯岩石电阻率与含油气饱和度的关系22 §1岩石的电学特性四、含油气纯岩石电阻率与含油气饱和度的关系23§1岩石的电学特性四、含油气纯岩石电阻率与含油气饱和度的关系24 §1岩石的电学特性四、含油气纯岩石电阻率与含油气饱和度的关系nn S b S bR R I 1(o w 0t −===。

岩石物理-岩电特性

岩石物理-岩电特性

50 Sw(%)
100
150
岩电参数n的变化规律及控制因素
毛管饱和度指数与综合物性关系 10
岩电饱和度指数与毛管饱和度指数关系 2.2
毛管孔径分布指数-D
岩电饱和度指数-n
5
y = 3.2101x -0.2213 R 2 = 0.4421
2
1.8
1.6
1 0 1 2 3 4 综合物性参数-sqrt（Perm/Por）
m = 1.7044− 0.5197log(a)
(3)
岩石物理-岩电特性
一般来说，地层条件下（油藏条件）的岩电参数要高于常规下的岩电结果， 原因是温度、压力会引起岩石孔隙结构变化，流体性质、油层润湿性又是控制 孔隙中油气分布的重要特性。为了符合油藏条件，岩电实验要满足以下条件： 1）油藏条件下的温度、压力； 2）油（气）驱替实验中按油藏高度设计驱替压力，并在驱替中满足毛管 压力平衡及流体分布平衡； 3）满足油层实际润湿性与流体性质。 目前多采用无半渗透隔板技术的二电极、四电极测量装置，很难满足毛管 压力流体均衡分布，而用半渗透隔板装置毛管压力和电阻率联测技术可望能解 决这一问题。
10-3μm2
49.8272 55.6385 54.2646 54.2646 55.4905
压力增大，会使孔隙体积发生变化，平均孔喉半径减小，弯曲度变大，渗 透性减弱，导致岩样的导电能力减弱，从而使地层因素增加。而温度升高 增强了盐水中离子活动能力，使岩石的导电能力增强（泥质附加导电）。 高温高压M比常温常压的稍高，说明克拉2泥质附加导电可忽略，主要受孔 隙结构变化的影响。
4 R w ∑ ( f i rci ) i =1 N
令a=1，则由上式得：
1
φm

《岩石的电学性质》课件

《岩石的电学性质》课件

导电材料
了解不同岩石的导电性质，可以帮助我们确定其 在电气勘探和地质工程中的潜在应用。
地质勘探
电学性质是地质勘探中的重要参数，有助于研究 岩石的结构和性质，以及发现地下资源。
岩石的电阻率与分类
不同类型的岩石具有不同的电阻率。通过研究岩石的电学特性，我们可以将其分类，并了解其在工程和勘 探中的应用。
地下构造
通过观察岩石的自然电位分布，我们可以推断地 下的构造和岩石性质，例如断层和岩浆活动。
地质过程
岩石的自然电位变化可以揭示地质过程，如地质 变形、岩石腐蚀和地下水流动。
岩石电气勘探方法
通过使用不同的电气勘探方法，我们可以确定岩石的电阻率分布，以及地下结构和资源的可能性。
电阻率测量
利用电流和电压测量来推 断岩石的电阻率，用于勘 探地下矿藏、水源和地质 结构。
地电波法
通过发送和接收地电波信 号，可以绘制出地下岩石 和介质的电导率剖面图， 用于勘探石油和地下水资 源。
交流电法
利用交流电流在岩石中的 传播特性，可以确定地下 化学和物理特征，例如岩 石中的矿化带。
实例应用
研究岩石的电学性质和应用的实例，将帮助我们更好地理解其在地质勘探、工程和科学研究中的重要性。
1
声电分析
通过测量声电效应，我们可以了解岩石的力学和电学特性，从而评估其稳定性和可行 性。
2
智能料
声电效应的应用使得岩石能够响应外部刺激，以实现智能结构、监测和控制等功能。
3
地震预警
声电效应可以用于地震预警系统，通过监测岩石中的声波变化来预测地震活动。
岩石的自然电位
岩石的自然电位是指它们在自然状态下带有的电势差。了解岩石的自然电位可以帮助我们研究地下构造 和地质过程。

岩石力学课件第一章 岩石物理力学性质

岩石力学课件第一章 岩石物理力学性质

42
三 、岩石的水理性质
岩石与水相互作用时所表现的性质称为岩石的 水理性。包括岩石的吸水性、透水性、软化性和 抗冻性。
1.含水量W 岩石孔隙中含水的质量与岩石总质
量之比的百分数
wm w/m %
m w :孔隙中含水的质量
43
三 、岩石的水理性质
含水率
岩石孔隙中含水的质量与固相质量 之比的百分数
V s :固相的体积 w :4℃水的密度
30
一、岩石的质量指标
试验方法:
比重瓶法
步骤: 粉碎
0.25mm 105-110 ℃
过筛 烘干
50g
称重
放入比重瓶
排气 读数(计算)
31
一、岩石的质量指标
比重瓶
32
一、岩石的质量指标
Gs

ms
m1 ms
m2
0
m1—瓶和装满的试液质量 ms—岩粉质量 m2—瓶、试液、岩粉质量 γ0—试验温度下试液的密度
岩石力学
三、岩石的地质成因分类
1、深成岩
岩
深成岩颗粒均匀，多为粗—中粒状结构，
致密坚硬，孔隙很少，力学强度高，透水性 浆 较弱，抗水性较强，所以深成岩体的工程地
岩
质性质一般比较好。花岗岩、闪长岩、花岗 闪长岩、石英闪长岩等均属常见的深成岩体，
常被选作大型建筑场地。如举世瞩目的长江
三峡大坝的坝基就是坐落在花岗闪长岩体之
岩石含：固相、液相、气相。 三相比例不同而密度不同。
29
一、岩石的质量指标
1.比重 G s
岩石的比重是岩石固体部分的质量和4℃时同 体积纯水质量的比值（颗粒密度：岩石固相的质量与
固相体积之比。它不包括孔隙在内，因此其大小仅取决 于组成岩石的矿物密度及其含量）

岩石物理-岩电特性

岩石物理-岩电特性

岩电参数的变化规律及控制因素
1、岩电参数特点 2、岩电参数控制因素 3、岩电参数关系式建立和不同储层 类型岩电参数确定
岩电参数的变化规律及控制因素
m值规律
lg m = 0.34 − 0.12φ − 0.023 lg K
6个油田m值规律
岩电参数m的变化规律及控制因素
m值规律
塔中4井CⅢ储层中地层因素与孔隙度的关系
m
κ / φ 反映孔隙结构，不同孔隙结构应分 这里综合物性参数 别统计。对于好储层m值较大，接近2；对于差储层m值较低。 岩电参数n主要反映了流体性质、分布和岩石的润湿性等， 对于一般的砂岩数值为2。
岩电参数n的变化规律及控制因素
不含泥质的砂岩储集层含油和完全含水电阻：
N B π 1 1 π 4 4 4 = = { (F r ) + ∑[Fi (rci − (rci − X ) )]} 2 2 2 ∑ i ci ro 8 μ Lc M 2 Rw rt 8μLc M Rw i=1 i=B+1
岩电参数m的变化规律及控制因素
在亲水岩石中，毛管含油后，其中心部分已不再导电。其毛管的电 阻等于毛管内束缚水膜的电阻：
r ofi
2 8μLcM 2Rw = π [ r ci4 − ( r ci − X ) 4 ]
式中 rofi岩石中单根含油毛管的电阻；X含油毛管中束缚水膜的厚度。
岩石中所有含油毛管的电阻：
10-3μm2
49.8272 55.6385 54.2646 54.2646 55.4905
压力增大，会使孔隙体积发生变化，平均孔喉半径减小，弯曲度变大，渗 透性减弱，导致岩样的导电能力减弱，从而使地层因素增加。而温度升高 增强了盐水中离子活动能力，使岩石的导电能力增强（泥质附加导电）。 高温高压M比常温常压的稍高，说明克拉2泥质附加导电可忽略，主要受孔 隙结构变化的影响。

《岩石物理性质与测量方法》第一篇 第二章 岩石的介电特性

《岩石物理性质与测量方法》第一篇 第二章 岩石的介电特性

当
1
时，Rother公式：
C
C
11
2
C 2
当 1，C 1 时，CRIM公式： V1 1 V 2 2
2
当
C
1
时，Poscal公式：
11 22 1 2
C,λ是常数 V1，V2 — 体积比含量
实际应用中，
当Sw=100%：V1=1-，1=m，V2=，2=w；
当Sw<1时：V1=1-Sw，1=m，V2=Sw，2=w。
式中，
t pw
—水无损耗传播时间（大约为25～30），蒸溜水的
t pw
20
710 F 444 F
/3 /3
t ph —油：4.7～5.2；气：3.3
t pma（岩石骨架）—砂岩：7.2；白云岩：8.7；石灰岩：9.1～10.2
美国休斯敦大学沈良矾教授，经大量岩芯实验研究后对TPO、CRIM和BHS评价， 这些方法只适用于饱和淡水岩样。
T的单位为℃，S的单位为kppm。
公式的适用范围为：10～150℃，0~260kppm。 虚部介电常数的计算：
方法一： 0 （由上式计算出的电导率可得）
方法二：
W S，T W 25C • BS，T
W 25C S 2.745 4.654 103 S 6.652 107 S 2
5
3、双介质均匀混合：
lg Q1 lg 1 Q2 lg 2 或
1 1
1 2
1 2
Q1
1 2
1 2
Q2
其中 Q1 Q2 1， Q1、Q2 为组分的体积浓度
对于两组份 差别明显时用公式： B B2 (1 2 2)
式中，B [(3Q1 1)1 (3Q2 1)2 ] 4

《岩石物理学》第一篇 第一章 岩石的电学性质 (1)


CEC =
Qv 100 (1 ) g
或 Qv

CEC (1 ) g 100
式中， g 为矿物颗粒密度，一般为泥岩，在2.65左右。
15
§1.2 粘土矿物的导电特性
3、泥质砂岩中粘土的导电作用 在固液界面会产生双电层，
这主要是由于粘土矿物的特
（1）离子双电层的形成
性引起的。
粘土表面吸附极性水分子和Na+，而Na+本身也吸附水分子，结果液 体一侧为正电性，粘土为负电性。
16
§1.2 粘土矿物的导电特性
3、泥质砂岩中粘土的导电作用
（2）双电层电位
即： 0ekx
0 — 固相表面电位(热
力学电位)，一般不变
K— 德拜常数，(1/K
界面附近产生电场，其分布是：紧密层 中，近似平行板电容器，电位呈线性下 降，而扩散层呈指数规律衰减。
1、粘土矿物的晶体结构
（2）粘土矿物结构：
伊利石：KX+Y(Al2-YMgY)(Si4-XAlX)O10(OH)2
层间充填K，不易 发生交换，不膨胀。
总而言之，粘土中的基本晶片中的Si4+或Al3+常被别的低价阳离子
置换或空缺，从而显示出负电性，因而对阳离子具有吸附作用。
13
§1.2 粘土矿物的导电特性
22
§1.3 影响岩石电导率的因素
1、温度的影响ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1974年，Waxman&Thomas 发现了：T↑ → F↓ (与前面相反)， 原因：粘土的阳离子交换容量的 影响。 F=f(T,QV)
1977年，Kevnetal,溶液、饱和溶液
的岩石。 结果：T→

1-1、岩石的导电特性解析


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）
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。
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。
（Archie公式2）
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

岩石的导电特性


不同化学成分的溶液，其中盐类的电离度、离子价和离子移 动速度是不同的。因此，在相同浓度和温度的情况下，地层 水的电阻率也是不同的。
地球物理测井——岩石的导电特性
2、地层水电阻率与溶液浓度和温度的关系 如果溶液的浓度增加，溶液中的离子数就增多， 溶液的导电能力增强，电阻率降低。如果温度升 高，一方面使溶液中盐类的溶解度（电离度）增 加，离子数目增多，一方面温度增加使溶液粘度 降低，离子迁移率增大，结果使溶液电阻率降低。 NaCl溶液电阻率与浓度和温度之间的定量关系图版 如图1-9
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
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。
地球物理测井——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）
①先用孔隙度测井资料计算地层孔隙度φ ，用Archie公式 计算地层因素F；
②根据地层真电阻率Rt和地层水电阻率Rw，由Archie公式 计算地层含水饱和度Sw或含油气饱和度Sh 。
地球物理测井——岩石的导电特性
利用Archie公式求地层水电阻率
F＝R0/Rw＝a/φ m I=Rt/Ro=b/Swn Rw＝R0φ m/a Ro=RtSwn/b
a—与岩性有关的岩性系数，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 b---与岩性有关的系数，常取1

岩石的主要物理性质和力学性质ppt课件


c
P A
端部效应
破坏形态
岩石的单轴抗拉强度σt
直接拉伸试验
t
P A
岩石的剪切强度τf：岩石抵抗剪切破坏的能力。
十、 影响岩石力学性质的因素
（1）矿物成分对岩石力学性质的影响 矿物硬度大，岩石的弹性越明显，强度越高。 如岩浆岩，橄榄石等矿物含量的增多，弹性越明显，
强度越高； 沉积岩中，砂岩的弹性及强度随石英含量的增加而
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
六、岩石的抗冻性
岩石的抗冻性是指岩石抵抗冻融破坏的性能，
是评价岩石抗风化稳定性的重要指标。
岩石的抗冻性用抗冻系数Cf表示，指岩石试样在 ±250C的温度期间内，反复降温、冻结、融解、升
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
岩石的主要物理性质
岩石由固体，水，空气等三相组成。 一、密度（ρ）和重度(γ)： 单位体积的岩石的质量称为岩石的密度。单位体积的岩石的 重力称为岩石的重度。所谓单位体积就是包括孔隙体积在内的体 积。
二、比重(Δ)
岩石的比重就是指岩石固体的质量与同体积水 的质量之比值。岩石固体体积，就是指不包括孔隙 体积在内的体积。岩石的比重可在实验室进行测定， 其计算公式为：
Ws Vs w
式中：Δ——岩石的比重； Ws——干燥岩石的质量(g); Vs——岩石固体体积(cm3);
ΔW — 40C时水的密重。
W （g/cm3），γ＝ρg(kN /m3)
V
岩石的密度可分为天然密度、干密度和饱和密度。相应地，岩 石的重度可分为天然重度、干重度和饱和重度。
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Schlumberger:
Rw
1
3 105 C1 1.05
w
1.8t 39
Cw — 等效NaCl溶液的矿化度，单位：ppm。
t — 摄氏温度，单位：℃
6
§1.1 水的导电特性
➢ 2、查表找溶液电阻率：
图版一：NaCl溶液电阻率与矿化度和温度的关系
7
§1.1 水的导电特性
➢ 2、查表找溶液电阻率：
归纳以上可得：
温度影响主要在于： ①热膨胀引起孔隙结构变化： m改变；渗透率K改变，从而F 改变。 ②泥质含量变化：双电层导电 作用变化；破坏粘土结构(在一 定程度上)，从而F改变。
另外，温度↑→n↓，m↑，(石油大学岩石物理实验室测得 的结果)。
25
§1.3 影响岩石电导率的因素
2、压力的影响
压力指净压差的改变主要会引起形 变，从而导致电阻率的变化。
" '
对非铁磁矿物， =0 (包括沉积岩)。
其中与测井关系较密切的主要
复电导率： * i
有两个，即 * 和 *。这两个
当介质为良导体，且有 Ev iEv 时， *
是电法测井的测量对象，也是
3
评价油气层的关键参数。
第一章 岩石的导电特性 主要内容：
§1.1 水的导电性 §1.2 粘土矿物的导电性 §1.3 影响岩石电导率的因素 §1.4 岩石的导电模型
图 电阻率随裂缝倾斜宽度的变化关系
由图可以看出，随着裂缝宽度的增 加电阻率近乎直线下降。
§1.3 影响岩石电导率的因素
地层因素F:
F
Ro
Rw
a n
影响因素：温度、压力、频率、孔隙结构( , K等)以及流体。
1、温度的影响
1964，Hilchie，胶结砂岩，石灰岩， 净压差不变。 结果：T ↑ ， F ↑ 原因：认为F=f(T、小孔隙百分含量、 泥质含量)；＜0.5μm孔隙百分含量和 泥质含量的函数，F=f(T，小孔隙百分 含量，混合含量)
Bv Ev Dv
0 iBv
(3a) (3b) (3c) (3d)
2
第一篇 岩石的电学性质
将(2)式代入(3a)式可得：
v H
v i D
v E
i
i
i
v
E
v E
(4a) (4b)
复介电常数：
定义两个参数：
由此可见，描述介质电学参数有 以下三个：
复电导率： *(* 1 ) *
4
§1.1 水的导电特性
室温下，水是一种弱绝缘体， =5×10-6s/m， r =80。
含盐水的电导率随矿化度、温度及离子类型变化很大。
以NaCl溶液的 Rw 为例： T ↑ → Rw ↓ ，离子能量 ↑，迁移率 ↑ S ↑ → Rw ↓ ，离子浓度 ↑
相同条件下，不同离子类型的溶液，电阻率是不同的。可以通过查 图版的办法把各种离子矿化度转化为等效NaCl溶液矿化度，然后再用以 下式子计算出相应溶液的电阻率：
6、润湿性的影响
亲油 偏亲油
中性
弱亲水
亲水
油湿指数： OWI Vwd (Vwd Vwt ) (油驱水量做完后接着) 水湿指数： WWI Vod (吸水吸油) (Vod Vot ) (同上)
润湿性：两相接触面存在表 面能，油水对固体表面产生 选择性润湿，或称为固体 表面亲水、亲油。
亲水：n 一般为2左右。 亲油：n 9～12。
图版二： 等效NaCl离子浓度换算系数
8
§1.2 粘土矿物的导电特性 1、粘土矿物的晶体结构
➢ （1）基本晶片：
硅氧四面体及其晶片：中心硅原子四周四个氧原子
9
§1.2 粘土矿物的导电特性 1、粘土矿物的晶体结构
➢ （1）基本晶片：
铝氢氧八面体及其晶片：中心铝原子四周六个氢氧基
10
§1.2 粘土矿物的导电特性 1、粘土矿物的晶体结构
T 22
t
=3.0
C23o e
—与饱和盐水含量无关，
与Vsh有关。
C23o e
—23℃时测得的泥质电导率。
F*随温度 T↑ 稍有减小，甚至不变。
对于纯砂岩 T =0,F*不随T而变化。
23
§1.3 影响岩石电导率的因素
1、温度的影响
1979年，VCOK，净压差31MPa，砂岩。 结果：25℃～300℃，T↑→F↓
22
§1.3 影响岩石电导率的因素
1、温度的影响
1974年，Waxman & Thomas 发现了：T↑ → F↓ (与前面相反)， 原因：粘土的阳离子交换容量的 影响。 F=f(T,QV)
1977年，Kevn et al, 溶液、饱和溶液
的岩石。
结果：T →
↑，关系：F*(T 22 t ) 常数
5
§1.1 水的导电特性
➢ 1、计算溶液电阻率：
Atlas:
R75o F w
0.0123
3647.5 NaCl( ppm) 0.955
75o F =23.89℃，约为24℃。NaCl(ppm)—NaCl溶液矿化度
其它温度下的地层水电阻率为：
RWt
82
R 75 W
F
82
R 24C W
1.8t 39 1.8t 39
质，倾斜角度由小到大变化，计算出
裂缝倾斜角度45度，裂缝填充
大岩心电阻率随裂缝倾斜角度的变化
1•m的介质，裂缝宽度由小到大
关系如下图所示。
变化，计算出大岩心电阻率随裂缝
宽度的变化关系如下图所示。
图 电阻率随裂缝倾斜角度的变化关系
由图可以看出，随着裂缝倾斜角度 的增加电阻率降低。且在两端变化 比较平缓，中间变化较明显。
第一篇 岩石的电学性质
主要内容： 第一章 岩石的导电特性 第二章 岩石的介电特性 第三章 岩石参数的频散规律
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第一篇 岩石的电学性质
Maxwell方程组是讨论有关电磁场问题的基础和出发点，
因此，讨论岩石的电学性质也从此方程组出发。
Hv Jr Bv 0
Dv t
(1a) (1b)
Ev Dv
2、粘土的电性
➢ （2）粘土的阳离子交换容量（CEC）:
在分散介质pH=7条件下，单位 质量粘土能交换的阳离子总量(单 位CEC，定义为 mg当量/100g)。
蒙脱石 CEC值： 70~120
伊利 20~40
高岭石 3~15
CEC与QV有以下转换关系：
CEC =
Qv 100 (1 ) g
或Qv
层间有K、Na、Ca，nH2O， 以O根结合，结合力比高岭石弱。 层间的隔层，易进水(或离子)膨胀。
这种结构的单元结构层内的阳 离子(Al3+，Si4+)易被其它阳离子 (Mg2+，Ca2+，Na+…)部分置换。 置换的结果使矿物表现出负电性， 具有吸附阳离子能力。
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§1.2 粘土矿物的导电特性
1、粘土矿物的晶体结构
➢ （2）粘土矿物结构：
伊利石：KX+Y(Al2-YMgY)(Si4-XAlX)O10(OH)2
层间充填K，不易 发生交换，不膨胀。
总而言之，粘土中的基本晶片中的Si4+或Al3+常被别的低价阳离子
置换或空缺，从而显示出负电性，因而对阳离子具有吸附作用。
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§1.2 粘土矿物的导电特性
CEC (1 ) g 100
式中， g 为矿物颗粒密度，一般为泥岩，在2.65左右。
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§1.2 粘土矿物的导电特性
3、泥质砂岩中粘土的导电作用 在固液界面会产生双电层，
这主要是由于粘土矿物的特
➢ （1）离子双电层的形成
性引起的。
粘土表面吸附极性水分子和Na+，而Na+本身也吸附水分子，结果液 体一侧为正电性，粘土为负电性。
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§1.2 粘土矿物的导电特性
3、泥质砂岩中粘土的导电作用
➢ （2）双电层电位
即： 0ekx
界面附近产生电场，其分布是：紧密层中， 近似平行板电容器，电位呈线性下降，而 扩散层呈指数规律衰减。
0 — 固相表面电位(热
力学电位)，一般不变 K — 德拜常数，(1/K 为扩散双电层厚度)
— 动电位，即外亥
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§1.3 影响岩石电导率的因素
1、温度的影响
1966年，Helander & Campbell, 玻璃滚珠、人造砂岩，净压差 1000PSI。 结果：在115℃以下，T↑，F↑； 在115°~160°，变化变缓。 原因：与表面积有关， 表面积↑ → F↑加快。F=f(T,BET)
1971年，Sangal et al，砂岩、 石灰岩。 结果：T↑ → F↑，Vsh↑的变化快， Vsh↓ 的变化慢。 原因：与泥质含量、表面积有关。 F=f(T,Vsh,BET)
, 10-4~101 s/m (10-1~104) m
复电导率：
复介电常数： *
i
r*0
' i"
(5)
相对复介电常数：
*
(
* r
* 0
)
, 岩石2~10 , 水80。
r* r' ir" ，称为相对复介电常数
磁导率 ：
当介质为无损耗介质时： 0, *
当介质为无损耗介质时： 0 ，
损耗角正切：tg
姆霍兹面上的电位
一般地，扩散层厚度是变 化的， 也随变化。
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§1.2 粘土矿物的导电特性
3、泥质砂岩中粘土的导电作用
➢ （3）影响扩散双电层厚度和动电位的因素
（a）电解质浓度：
扩散双电层厚度:
1 KT
K 2nZ 2e2