岩石电阻率与岩性孔隙度
影响岩石电阻率的因素
1、影响岩石电阻率的因素（1） 岩石电阻率与其成分和结构的关系：岩石电阻率与组成岩石的矿物的电阻率、矿物的含量和矿物的分布有关。
当岩石中含有良导电矿物时，矿物导电性能否对岩石电阻率的大小产生影响取决于良导矿物的分布状态和含量。
如果岩石中的良导矿物颗粒彼此隔离地分布着，且良导矿物的体积含量不大，那么岩石的电阻率基本上与所含良导矿物无关，只有当良导矿物的体积含量较大时（大于30%），岩石电阻率才会随良导矿物体积含量的增大而逐渐降低。
但是，如果良导矿物的电连通性较好，即使它们的体积含量并不大，岩石的电阻率也会随良导矿物含量的增加而急剧减小。
（2） 岩石电阻率与其含水性的关系沉积岩主要依靠孔隙水溶液来传导电流，因此岩层中水的导电性质将直接影响沉积岩石的电阻率。
在其它条件相同的情况下，岩层电阻率与岩石中水的电阻率成正比。
影响水的导电性的主要因素是水中离子的浓度和温度。
（3） 岩石电阻率与其孔隙度和孔隙结构的关系由于地下水只充填在岩石的孔隙空间之中，因而岩石电阻率不仅与岩石中水的电阻率有关，而且还与岩石的孔隙度和孔隙结构有关。
岩石孔隙度的大小决定着岩石中水的含量，从而决定着岩石中离子的数量；岩石孔隙的结构（包括孔隙通道的截面积大小、弯曲程度以及连通程度等）则影响着离子的运动速度和参加运动的离子数量。
（4） 岩石电阻率与层理的关系层理构造是大多数沉积岩和变质岩的典型特征，如砂岩、泥岩、片岩、板岩以及煤层等，它们均由很多薄层相互交替组成。
这种岩石的电阻率具有明显的方向性，即沿层理方向和垂直层理方向岩石的导电性不同，称为岩石电阻率的各向异性。
岩石电阻率的各向异性用各向异性系数λ来表示，定义为 纵向电阻率221121ρρρh h h h t ++=横向电阻率212211h h h h n ++=ρρρ tnρρλ=式中，n ρ代表垂直层理方向上的平均电阻率，称为横向电阻率；t ρ代表沿层理方向的平均电阻率，称为纵向电阻率（图1-1-1所示）。
测井曲线具体划分
井下地层是由各类岩石组成，不同的岩石具有不同的物理化学性质，为了研究各类岩石的物理性质及井下地层是否含有石油天然气和其他有用矿产，建立了一门实用性很强的边缘学科---地球物理测井学，简称“测井”，它以地质学、物理学、数学为理论基础，采用计算机信息技术、电子技术及传感器技术，设计出专门的测井仪器，沿着井身进行测量，得出地层的各种物理、化学性质、地层结构及井身几何特性等各种信息，为石油天然气勘探、油气田开发提供重要数据和资料。
测井的井场作业如图所示，由测井地面仪器、绞车和电缆组成，通过电缆把下井仪器放到井底，在提升电缆过程中进行测量。
第一节：概述普通电阻率测井就是把一个电极系放入井内，测量井内岩层电阻率变化，用以研究地质剖面、判断油气水层。
又称视电阻率测井。
内容：梯度电极系、电位电极系、微电极测井主要任务：通过测井岩石电阻率的差别来区分岩性、划分油气水层，进行剖面地层对比等。
岩石电阻率一、岩石电阻率与岩性的关系不同岩性的岩石，电阻率不同。
主要造岩矿物的电阻率很高，石油的电阻率很高，几乎不导电。
沉积岩是靠岩石孔隙中所含地层水中的离子导电的。
二、岩石电阻率与地层水性质的关系岩石骨架：组成沉积岩的造岩矿物的固体颗粒部分。
沉积岩的导电能力主要取决于其孔隙中的地层水的性质—地层水电阻率。
1.地层水电阻率与含盐类化学成分的关系2.地层水Rw与矿化度Cw的关系：反比3.Rw与温度的关系：反比三、含水岩石电阻率与孔隙度的关系地层因素F：完全含水（100%含水）岩石的电阻率Ro与地层水电阻率的比值。
即F=Ro/Rw该比值只与岩石的孔隙度、胶结情况和孔隙结构有关，与Rw无关。
实验证明：F=a/φ（m）其中：a—与岩性有关的系数，0.6-1.5；m—胶结指数，随岩石胶结程度不同而变化，1.5-3；例：某油田第三系一含水砂岩的电阻率为7.2欧姆.米，地层水电阻率为1.2欧姆.米。
试求该层的孔隙度。
（a=0.93,m=1.64）解：F=Ro/Rw=7.2/1.2=6F=a/φ(m)=0.93/φ(1.64)得，φ=32%四、含油岩石电阻率Rt与含油饱和度So的关系电阻增大系数I：含油岩石的电阻率与该岩石完全含水时电阻率的比值。
地球物理测井》试卷答案
08地质专业《地球物理测井》试卷( A )答案一、名词解释【每题2分，共计10分】1.泥岩基线：在自然电位测井曲线中，大段泥岩测井曲线幅度比较稳定，以它作为测井曲线的基线，称为泥岩基线。
2.周波跳跃：在声波时差曲线上，由于首波衰减严重，无法触发接收换能器，接收换能器被续至波所触发，造成”忽大忽小”的幅度急剧变化的现象。
3.水泥胶结指数：目的井段声幅衰减率/完全胶结井段声幅衰减率。
4.滑行波：当泥浆的声速小于地层的声速（ V1< V2 ）入射波的入射角为临界角时，则折射波在地层中沿井壁以V2 传播，此种波叫滑行波。
5.有用信号：地层中涡流在接受线圈中所形成的二次感应电动势，它与地层性质有关，叫有用信号。
二、填空【每空1分，共计21分】1．产生扩散电位的条件是（两种溶液相接触并存在浓度差）、（溶液中不同离子迁移率不同）。
2.夹在泥岩中间两套完全相同的地层， A 层厚 5 米， B 层厚 2 米，则（A）层的自然电位异常值大。
3.侵入带的存在使自然电位异常值（减小）。
4.孔隙中完全充满水的岩石电阻率Ro与所含水的电阻率Rw的比值，称为（地层因素）。
5.反映储集层物性的参数为（孔隙度）（渗透率）。
6.一般情况下，油层的侵入特性为（减阻）侵入，水层为（増阻）侵入。
7.三侧向测井的聚焦能力取决于（屏蔽电极）的长度，三侧向测井曲线的分层能力取决于（主电极）的长度。
8.在微电极系A0.025M10.025M2中，其中（A0.05M2 ）构成微电位电极系，电极距为（0.05m）。
9.钙质层在微电极曲线上显示（刺刀状）形态。
10.地层时代越老，声速（越大）；时差（越小）。
18.放射性核衰变遵循一定的规律，即放射性核数随（时间）按（指数）的规律进行变化，而且这种变化与任何外界作用无关。
19.沉积岩的放射性主要取决于（泥质含量）。
20.在长距源的情况下，进行地层密度测井地层密度增大，则散射伽马计数率（降低）。
21.在长源距超热中子测井中，岩层孔隙度越大，中子计数率（越低）。
岩石电阻率与岩性孔隙度含油饱和度的关系;3普通电阻率测井原理
主要讨论:
1、井壁介质的电阻率分布; 2、岩石电阻率与岩性孔隙度含油饱和度的
关系; 3、普通电阻率测井原理; 4、普通电阻率测井曲线； 5、普通电阻率测井曲线应用。 6、介绍标准测井
3.1井壁介质的电阻率分布
一、泥浆侵入现象
在钻井过程中, 通常保持泥浆柱压力稍微 大于地层压力,在压力差作用下,泥浆滤液向渗 透层侵入,泥浆滤液替换地层孔隙所含的液体而 形成侵入带,同时泥浆中的颗粒附在井壁上形成 泥饼,这种现象叫泥浆侵入.
4 AN
Rt 4 AM AN Umn
MN
I
当MN距离较远时（理想N无穷远）
Rt 4 AM Um
I
Hale Waihona Puke 电位电极系测量记录的是M点电位
2梯度电极系 定义:成对电极距离小于不成对电极到成对电极 距离的电极系叫梯度电极系
Um Rt I
4 AM
Un Rt I
三、岩石电阻率与孔隙度关系 1、建立测井解释模型
泥质：细粉砂与湿黏土组成，有孔隙，但无效。 岩石骨架：岩石中除了泥质以外的固体部分。
2、建立响应方程
岩石电阻率与孔隙度大小有关. 一般孔隙度越大,含流体越多,岩石的导 电能力越强,电阻率越小. 实验表明: 孔隙中完全充满水的岩石的电阻率Ro 与所含水的电阻率Rw的比值只与孔隙 度 岩性有关.即当孔隙度 岩性一定时
第三章普通电阻率测井
主讲人：唐军 长江大学
地球物理与资源学院
第三章普通电阻率测井
• 普通电阻率测井是最早出现的测井方法之一 梯度电极系测井
• 电阻率测井 普通电阻率测井 电位电极系测井 微电阻率测井
侧向测井(三/七/双) 感应测井 • 岩石的电阻率和岩性含油性有密切的关系,因此研究岩石电阻率 的差异区分岩性划分油水层是普通电阻率测井的主要任务.
测井曲线判定岩性
利用测井资料判定岩性及油气水层一、普遍电阻率测井（双侧向、三侧向、、、七侧向、微电极）1、大体原理：电阻率测井是由一个供电电极或多个供电电极供给低频或较低频电流I，当电流通过地层时，用另外的测量电极测量电位U，利用Ra＝K U/IK：电极系数Ra：视电阻率U：电位I：电流2、应用（1）求地层电阻率利用微球形聚焦、微电极，求取冲洗带电阻率。
利用浅侧向、求取侵入带电阻率。
利用深侧向、求取原状地层电阻率。
（2）确信岩性界面：利用微球形聚焦、微电极划分界面，界面划在曲线最陡或半幅点处。
利用侧向划分界面，界面可划在曲线半幅点处。
利用划分界面，顶界划在极小值，底界划在极大值。
（3）判定岩性泥岩：低电阻，微球形聚焦、微电极、双侧向大体重合，、平直。
灰质岩：高阻，微球形聚焦，微电极、双侧向大体重合，、都高。
盐膏岩：电阻专门高，井径规那么时深侧向>浅侧向＞微球聚焦。
＞>微电极。
页岩、油页岩：高阻，井径规那么时微球、双侧向大体重合，、、微电极大体重合。
（4）判定油气水层①油气层：高阻,A、Rmf>Rw ，增阻侵入，随探测深度增加电阻率降低。
Rmf――泥浆滤液电阻率，Rw――地层水电阻率。
B、Rmf<Rw ，减阻侵入，随电探测深度增加电阻率增加。
②水层：低阻A、Rmf>Rw，增阻侵入，R深＜R浅。
B、Rmf<Rw，减阻侵入，R深＞R浅。
C、Rmf≈Rw，那么R深≈R浅。
R深――深电极R浅――浅电极（5）识别裂痕发育带碳酸盐岩剖面裂痕发育带，在高阻中找低阻。
二、感应测井1、大体原理感应测井是测量地层的电导率。
它是由假设干个同轴线围组成的－组发射线圈和一组同意线围的复合线圈系。
当发射线圈发出恒定强度为20000周的高频率交变电流时，由此产生的交变磁场那么在地层中感应次生电流，而次生电流在与发射线圈同轴的环形地层回路中流动，又形成了次生磁场，如此使在同意线圈中感应出电动势。
显然，同意线圈感应电动势ε的大小与地层的电导率б成正比：ε＝KбK:与线圈系尺寸、发射电流、岩石磁导率等参数有关的系数。
电法测井
第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系
岩石电阻率与地层水性质的关系
例：某一地层的地层水分析结果是Ca2+=460PPM， SO42=1400PPM，Na++Cl-=19000PPM，该地区地温梯度为
3.5℃/100米，地表温度为 T0=15℃,该地层的深度为 D＝1800米，试确定地层水电阻率。
的电阻率Ro之比:
I Rt / Ro
第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系
五、岩石电阻率与含油饱和度关系
选择本地区不同孔隙度的岩样，先测出每块岩样完全含 水时的Ro，然后向完全含水岩样中逐步压入石油，改变岩 样的So，并测出对应的Rt。 在双对数坐标纸上，以I为纵坐标，Sw为横坐标，作出
阻
能力 ， 溶液电阻率 。（有些盐类例外：
率 溶液温度 ，溶解度 ，溶液电阻 。）
流 体： R石油>> R地层水 地 层： R油层>> R水层
第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系
岩石电阻率与地层水性质的关系
用水分析资料确定 Rw 是目前最有效的方法。 其步骤如下：
1. 根据水样分析得到的地层水各种成分的含盐量， 计算出混合液的总含盐量；
第一节 岩石电阻率与岩性、孔隙度和含油饱和度的关系
五、岩石电阻率与含油饱和度关系
亲水岩石孔隙中含有水和 油时，岩性固定:
Rt f (So , Rw ,)
对于给定的岩样，Rw和 都一定时，So越高，Rt越大，
反之，Rt 越小。
引入“电阻增大系数I”，即含油岩石电阻率Rt与该岩石完全含水时
第七章 电法测井
测井曲线划分油水层知识讲解
测井曲线划分油水层石油知识：测井曲线划分油、气、水层(多学点，没坏处)油、气、水层在测井曲线上显示不同的特征：⑴油层：声波时差值中等，曲线平缓呈平台状。
自然电位曲线显示正异常或负异常，随泥质含量的增加异常幅度变小。
微电极曲线幅度中等，具有明显的正幅度差，并随渗透性变差幅度差减小。
长、短电极视电阻率曲线均为高阻特征。
感应曲线呈明显的低电导(高电阻)。
井径常小于钻头直径。
(2) 气层：在自然电位、微电极、井径、视电阻率曲线及感应电导曲线上气层特征与油层相同，所不同的是在声波时差曲线上明显数值增大或周波跳跃现象，中子、伽玛曲线幅度比油层高。
⑶油水同层：在声波时差、微电极、井径曲线上，油水同层与油层相同，不同的是自然电位曲线比油层大一点，而视电阻率曲线比油层小一点，感应电导率比油层大一点。
(4)水层：自然电位曲线显示正异常或负异常，且异常幅度值比油层大；微电极曲线幅度中等，有明显的正幅度差，但与油层相比幅度相对降低；短电极视电阻率曲线幅度较高而长电极视电阻率曲线幅度较低，感应曲线显示高电导值，声波时差数值中等，呈平台状，井径常小于钻头直径。
2、定性判断油、气、水层油气水层的定性解释主要是采用比较的方法来区别它们。
在定性解释过程中，主要采用以下几种比较方法：(1) 纵向电阻比较法：在水性相同的井段内，把各渗透层的电阻率与纯水层比较，在岩性、物性相近的条件下，油气层的电阻率较高。
一般油气层的电阻率是水层的3倍以上。
纯水层一般应典型可靠，一般典型水层应该厚度较大，物性好，岩性纯，具有明显的水层特征，而且在录井中无油气显示。
(2) 径向电阻率比较法：若地层水矿化度比泥浆矿化度高，泥浆滤液侵入地层时，油层形成减阻侵入剖面，水层形成增阻侵入剖面。
在这种条件下比较探测不同的电阻率曲线，分析电阻率径向变化特征，可判断油、气、水层。
一般深探测电阻率大于浅探测电阻率的岩层为油层，反之则为水层，有时油层也会出现深探测电阻率小于浅探测电阻率的现象，但没有水层差别那样大。
油气层在测井曲线中的反应讲解
油、气、水层在测井曲线上显示不同的特征：(1)油层：声波时差值中等，曲线平缓呈平台状。
自然电位曲线显示正异常或负异常，随泥质含量的增加异常幅度变小。
微电极曲线幅度中等，具有明显的正幅度差，并随渗透性变差幅度差减小。
长、短电极视电阻率曲线均为高阻特征。
感应曲线呈明显的低电导(高电阻)。
井径常小于钻头直径。
(2)气层：在自然电位、微电极、井径、视电阻率曲线及感应电导曲线上气层特征与油层相同，所不同的是在声波时差曲线上明显数值增大或周波跳跃现象，中子、伽玛曲线幅度比油层高。
(3)油水同层：在声波时差、微电极、井径曲线上，油水同层与油层相同，不同的是自然电位曲线比油层大一点，而视电阻率曲线比油层小一点，感应电导率比油层大一点。
(4)水层：自然电位曲线显示正异常或负异常，且异常幅度值比油层大；微电极曲线幅度中等，有明显的正幅度差，但与油层相比幅度相对降低；短电极视电阻率曲线幅度较高而长电极视电阻率曲线幅度较低，感应曲线显示高电导值，声波时差数值中等，呈平台状，井径常小于钻头直径。
2、定性判断油、气、水层油气水层的定性解释主要是采用比较的方法来区别它们。
在定性解释过程中，主要采用以下几种比较方法：(1)纵向电阻比较法：在水性相同的井段内，把各渗透层的电阻率与纯水层比较，在岩性、物性相近的条件下，油气层的电阻率较高。
一般油气层的电阻率是水层的3倍以上。
纯水层一般应典型可靠，一般典型水层应该厚度较大，物性好，岩性纯，具有明显的水层特征，而且在录井中无油气显示。
(2)径向电阻率比较法：若地层水矿化度比泥浆矿化度高，泥浆滤液侵入地层时，油层形成减阻侵入剖面，水层形成增阻侵入剖面。
在这种条件下比较探测不同的电阻率曲线，分析电阻率径向变化特征，可判断油、气、水层。
一般深探测电阻率大于浅探测电阻率的岩层为油层，反之则为水层，有时油层也会出现深探测电阻率小于浅探测电阻率的现象，但没有水层差别那样大。
(3)邻井曲线对比法：将目的层段的测井曲线作小层对比，从中分析含油性的变化。
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参见P73表2－5
二、岩石电阻率与地层水性质的关系
沉积岩岩石的电阻率主要取决于岩石孔隙中地层水 的电阻率——地层水电阻率↑→地层岩石电阻率↑
1.地层水电阻率与地层水化学成分的关系
溶液浓度 (g/l) 0.01 0.1 1 18°C时的溶液电阻率(.m) NaCl 536 44.6 5.75 KCl 572 58.2 6.11 MgCl2 431 45 4.99
地层因素F -孔隙度 Φ 关 系 图 (溶液矿化度：120000mg/l) N=35
100
－F关系
y = 1.2257x-1.8349 R2 = 0.9545
P——极化强度 E——外加电场强度
石油大学测试
★饱和水的岩样有明显频 散现象，
频率增高↑→介电常数↓
★频散特性分三段：
低于100kHz→频散剧烈 100kHz～100MHz→频散较明显 高于100MHz→频散很弱
★100Hz时含水岩石介电常数 可高达103 泥土颗粒表面双电层界面极化是低频段介电常数频散的 主要原因，其次是岩石骨架结构中含有某些纵、横比例 特别小的扁平体和薄片状杂质引起的特殊效应
★浓度↑→溶液在离子数↑→导电性↑→电阻率↓
★温度↑→离子迁移率↑→导电性↑→电阻率↓ ★温度↑→溶解度↑→导电性↑→电阻率↓ NaCl溶液电阻率－浓度、温度关系 t 21.7 Rt Rt 参见P76图2－36 t 21.7
不同温度电阻 率换算公式 要求会使用 地面Rt→地下Rt
地 层 水 分 析 结 果 为 Na++Cl- 20000ppm ， Ca++ 600ppm ， K+ 1000ppm 。求等效 NaCl 的 矿化度，再求地层水电阻率（70°C)。
三、岩石电阻率与孔隙度的关系
磨22
岩石孔隙空间－岩心
罗 家 5
岩石孔隙空间－薄片
岩石孔隙空间－扫描电镜
任28井3.2/25-6样品
一、岩石电阻抗的频率特性 电阻
岩样电阻在 105Hz 时发生 急剧变化 频率↑→电阻↓
频率变化→物资某种 性质发生急剧变化
导电率
频率↑→导电率↑→电阻率↓
二、岩石介电常数的频率特性
介电常数 反映存在频散，饱 和油的岩样也不存在频散
参见P74表2－6
地层水中常见盐类
NaCl 、 KCl 、 MgCl2 、 NaSO4 等，其中， NaCl占优势
不同离子的换算系数
由于地层水中 NaCl占优势，因此在研究地层水性质时， 通常先将其它盐类含量换算成等效NaCl的含量
参见P74图2－35
P75例题
2.地层水电阻率与溶液浓度、温度的关系
比值为常数
RO n RO1 RO 2 F RW 1 RW 2 RW n
地层因素
上述比值只与岩样的孔隙度、胶结情况 和孔隙形状有关，而与孔隙中所含水的 电阻率无关 ——岩石的地层因素（或相 对电阻率）
3.阿尔奇公式
公式
——最经典的电法测井理论 P78 (2-110) (2-111)
电法测井
（二）
司马立强
西南石油大学资源与环境学院
绪言 第一节 岩石电学性质的频率特性 第二节 岩石电阻率与岩性、孔隙度、 饱和度的关系
电学性质 表征参数
电阻率R
介电常数 电阻率R
电导率 磁导率
普通电阻率测井 侧向测井 感应测井 介电测井 电磁波传播测井
测井使 用的电 学参数
电导率 介电常数
Ro a F m Rw
a——岩性系数，变化范围0.5～1.5 m——胶结指数，变化范围1.5～3，一般取2 ——岩石孔隙度 F——地层因素
参见P78 图2－39
含水 砂岩
岩石孔隙度越高
地层水电阻率越低 胶结程度越差
岩石电阻率越低
阿尔奇公式 关键参数—m、a
Ro a F m Rw
★超高频（UHF）段，即200MHz～3000MHz基本无频散
不同岩石电阻率不同，岩石电阻率的大小 主要取决于下列因素：
★岩石的组织结构——岩性 ★岩石孔隙内地层水的盐类的化学成分、浓度、温度 ★岩石孔隙度 ★岩石含水饱和度
一、岩石电阻率与岩性的关系 主要岩石、矿物的电阻率
岩石名称 粘土 页岩 疏松砂岩 致密砂岩 电阻率 1－200 10－100 2－50 20－1000 矿物名称 电阻率 石英 白云母 长石 石油 1012－1014 41011 41011 109－1016
岩石 疏松 名称 砂岩 a m 1 1.3
弱胶 结砂 岩 0.7 1.9
中等 胶结 砂岩 0.5 2.2
疏松灰 中等致密 致密灰岩 岩及白 灰岩与白 与白云岩 云岩 云岩 0.55 0.6 0.8 1.85 2.5 2.3
P79 表2－7
100000 磨22井和潼4井 10000 地 层 因 素 F 1000 100 10 1 0 0.001 0.01 0.1 1
任48井5.14/22-2样品
1.孔隙度
孔隙度
岩石孔隙空间体积与岩石总体积之比， 是描述储层储积能力的重要常数
孔隙度 种类
总孔隙度 有效孔隙度
基质孔隙度 裂缝孔隙度
2.地层因素F
实验
选一块孔隙度为 、不含泥质的岩样，改 变岩样孔隙中水的电阻率（分别为 Rw1 、 Rw2 、 Rw3…Rwn ，对应测得岩石的电阻率为 Ro1、Ro2、Ro3…Ron，发现——岩石电阻率 不但随所含水的电阻率变化而变化，并且 它们之间有近似的正比关系。
含油气砂岩
泥灰岩 石灰岩
2－1000
5－500 600－6000
方解石
石墨
5108－ 51012
10-6－310-4
无水石膏 109
白云岩
硬石膏 无烟煤 烟煤 玄武岩、花岗岩
50－6000
104－106 0.01－1 10－10000 600－105
磁铁矿
黄铁矿 黄铜矿
10-4－310-3
10-4 10-3
目前所使用的测井方法：自 然电位测井、普通电阻率测 井、侧向测井、感应测井、 介电测井、电磁波传播测井 自然电 位测井 普通电 阻率
方波 (<15Hz)
频率 范围
感应 测井
直流→微波
侧向 测井
30300Hz
介电 测井
电磁波 传播
直流
10-40kHz
几十MHz
1.1GHz
研究岩石电学性质的频率特性对合理建立电法测井方 法，正确使用不同频率的测井信息是很重的。