泥质砂岩薄膜电位的实验分析.pdfVIP

大 庆 石 油 学 院 学 报 第34卷 第2期 2010年 4月 JOURNA1OFDAQ1NGPETROIEUM INSTITUTE Vo1．34 No．2 Apr． 2010 泥质砂岩薄膜 电位的实验分析 刘 宇 (中国地质大学(北京)能源学院，北京 100083) 摘 要 ：地层流体的性质及岩石的孔隙度、渗透率等对薄膜 电位有复杂影响，而薄膜电位对泥质砂岩地层激发极化 现象有重要影 响．选用某油田的一组泥质砂岩岩心 ，利用薄膜电位测量仪测量在不 同矿化度下、不同质量浓度比(1：2，1 ：4，1：8)含水岩心的薄膜电位 ，分析相 同矿化度不 同质量浓度 比和不同矿化度相同质量浓度 比实验数据．结果表 明：泥 质砂岩薄膜 电位随溶液质量浓度比、阳离子交换容量 (CEC)的增大而增大，随溶液质量浓度 的增大而减小；测量相 同矿 化度的不同含油饱和度的 3种不同质量浓度 比(1：2，1：4，1：8)的含油岩心薄膜 电位 ，发现泥质砂岩薄膜电位 随含油 饱和度的增加而增加 ；分析测定的不同孔隙度和渗透率 的岩心的薄膜电位 ，未发现薄膜电位与孔 隙度和渗透率之 间存在 明显 的关系． 关 键 词 ：泥质砂岩 ；激发极化 ；薄膜电位；溶液质量浓度比；溶液矿化度 ；阳离子交换容量 中图分类号：TEl35 文献标识码：A 文章编号 ：1000—1891(2010)02—0048一O6 0 引言 激发极化法 (InducedPolarization，简称 IP)是以地层岩石 的电化学反应为基础的一种地质勘探方法 ， 具有探测深度深、信躁 比高和成本低等优点 ，已经成为寻找固体矿藏和地下水资源的一种主要地球物理方 法 [I-3]．激发极化现象的机理还没有完全清楚 ，这成为限制激发极化法在地质勘探方面的研究 、应用的瓶 颈[3-5]．大庆油田和江汉油田等对激发极化机理进行 了研究，并开发一些时间域和频率域 的激发极化仪 器，用于油田中后期的水淹层评价和水淹层剩余油饱和度的确定，取得一定的成果L6]．为利用激发极化测 井曲线和数据包含的多种地质信息，揭示激发极化现象本质及其与各种地质因素的内在联系 ，了解激发极 化现象的机理 ，进行泥质砂岩薄膜电位及其与各种因素之间关系的实验 ，并分析实验数据，有助于对激发 极化法的研究和在油气勘探开发领域的应用． 1 激发极化现象、机理和薄膜电位 1．1 激发极化现象 地层或岩矿石标本在外电流场作用下，会 由固态物质与其周围流体界面间的电化学作用而产生二次 电场 ，这就是激发极化现象 ，简称激电／IP现象_2]．岩石的 IP现象是 以电压响应滞后 的形式被人们观测 到．主要与地层的电化学特性和导电特性相关 ，受激发极化效应的影响极小 ；随着供电过程的持续 ，电位 差又经历一个较为缓慢的增加过程并趋于稳定，此时地层充分极化，电位差不再随供电时间的延长而继续 增加 ，此时的电位差即为地层激发极化而形成的极化场电位差 ，对应 的电场即为极化场_7]．此时对地层停 止供 电，地层形成扩散电位 ，即二次场衰减电位；其后又经过一段较长时间岩石的电位差恢复到通电前 的 原始状态． 1．2 激发极化机理 在地层的电子导体 (如各种金属矿)和离子导体 (如砂泥岩等)中存在 1P现象 ，而且这两类 IP现象 的 机理也不同．人们对于离子导电矿物的IP现象的机理进行研究，并对离子导电矿物的 IP现象提出一些 收稿 日期 ：2010一O4—01；审稿人 ：宋延杰 ；编辑 ：张兆虹 基金项 目：辽河石油勘探局重点攻关项 目(2007GG--06) 作者简介 ：刘 宇(1971一)，男，硕士，工程师，主要从事石油测井仪器研发方面的研究 · 48 · 第 2期 刘 宇 ：泥质砂岩薄膜电位的实验分析 假说 ，其中 占主导的包括薄膜极化假说和电扩散假说 ，认为离子导电矿物激发极化电位的产生主要归结为 离子双电层形变和局部浓度的变化 ，其 中局部浓度变化起主要作用 8【]． (1)薄膜极化假说．该假说基于薄膜 电位及其阳离子选择渗透的特性 ，认为外电流 的作用导致离子浓