岩石(纯岩石体 积物理模型）
固体骨架（Vma） 孔隙型 离子导电（在外加电场的情况下）
电子导电 （当金属矿物组成岩石骨架时）
自由电子
（靠自由电子
导电的岩石称为 电子型导电的岩 石）
岩石具有连通孔隙 （其中含有地层水）
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
地球物理测井
第一章 电法测井
心胸有多大，事业就有多大 包容有多少，拥有就有多少
地球物理测井——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。
地球物理测井——岩石的导电特性
一、岩石的电阻率和电导率
1、欧姆定律
r=R L / S
R=r S / L
=1 / R
地层的电阻率只与地层的性质有关，而与其几何
形状及尺寸无关，所以测量岩石的R而不是电阻。
导电能力差的，电阻率高，电导率低； 导电能力好的，电阻率低，电导率高。
地球物理测井——岩石的导电特性
2、岩石电阻率与岩性的关系
由P21的表2-1 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/云岩 > 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。
孔隙结构（岩性） 油水分布(岩石的亲水性）
地球物理测井——岩石的导电特性
粘土含量、孔隙结构是岩石的岩性因素；地 层水中的盐类、含量和它的温度是水性因素，可 综合反映地层水电阻率Rw；孔隙度是物性因素；
含水饱和度和油水分布是含油气性因素。因此， 岩石电阻率与岩石的岩性、水性、物性和含油气 性有关。
地球物理测井——岩石的导电特性
粘土
补偿阳
离子
（CEC）阳离子交换能力：单位体积所含的补偿阳离子量。 单位： 毫克当量 / 100克
库仑力：F= （q1 q2）/ （4r2）（ ：介电常数） 因此，干粘土放在水中，因水的最大，F水 < F平衡，使一 部分阳离子变成自由离子，使水中的电阻率下降，因此，在 相同条件下含有粘土与不含粘土相比R要低，纯粘土更低。
地球物理测井——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变得
更加复杂。
由
粘土（呈片状颗粒，比表面积大） （多层铝氧八面体
或硅氧四面体堆砌而成）由于 Mg+2 替换 Al+3 导致 粘土表面
出现了过剩的负电荷 为了保持电中性 吸附附在粘土表面的
阳离子形成偶电层。
三、影响岩石电阻率的因素 火成岩: 以电子导电为主（岩性致密，不含地层水）
沉积岩：以离子导电为主(主要靠孔隙中地层水的 盐类离子导电)
地球物理测井——岩石的导电特性
岩石 电阻 率R
离子数目 离子速度
地层水含盐量Cw
孔隙度φ（物性）
地层水含量
含水饱和度Sw
粘土含量 、分布 （含油气性）
温度t 盐类
离子运动路径
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五、电阻增大系数I与含水饱和度Sw的关系
Archie同样用实验发现，对于同样纯砂岩，在 地层水电阻率和孔隙度一定时，岩样的含油饱和度 So=1-Sw越高，则岩样的电阻率也越高；含油饱和 度越低，则岩样的电阻率也越低。
纯砂岩的 R > 泥质砂岩的 R > 纯泥岩的 R
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通常补偿阳离子是Na+。 同种粘土矿物的CEC为一常数。 常见粘土矿物中，蒙脱石的CEC＞伊利石CEC＞高岭石 CEC；颗粒越小，CEC越大。 CEC的大小与粘土矿物类型以及颗粒分散度有关。
地球物理测井——岩石的导电特性
地球物理测井——岩石的导电特性
3、不同岩性地层的电阻率
1、砂泥岩地层：R砂>R泥质砂岩>R泥岩 2、碳酸岩盐地层：孔隙性的灰岩与砂岩类似,含次生孔隙的岩
石R与孔隙的结构、孔隙度明显有关外，还与 含油气、泥质含量和地层水的电阻率都有关。
3、膏盐地层：因为很致密，通常无孔隙存在，所以它的R很高。
地球物理测井——岩石的导电特性 二、 岩石的导电机理
本小节应掌握的内容： 1、岩石导电机理 2、常见岩石的电阻率及其大小关系 3、影响岩石电阻率的主要因素
地球物理测井——岩石的导电特性
四、地层因素F与孔隙度φ的关系 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。（P24图2-3）
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20
地 10 层 因 素5 F
3
2
F=0.675/φ２．０８ F=１/φ１．７３
1
10
20 30
50
100 孔隙度%
地球物理测井——岩石的导电特性
假设：
1、岩石为纯地层岩石（岩石骨架不含导电矿物和泥质） 2、岩石孔隙中100％含地层水
阿尔奇 地层因素 F＝R0/Rw＝a/φm （Archie公式1）
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。
R——Ω·m（欧姆·米） σ——mS/m（毫西门子/米）
地球物理测井——岩石的导电特性
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
a、m对解释结果有着非常重要的影响，而且 a与m是互相制约、密切相关的。一般说， a大， m就小；a小， m就大。由于a与m与岩石性质、胶 结情况、孔隙结构等有密切关系，因此，解释时 应根据本地区的岩性来合理选择a与m值。