激发极化测井影响因素实验研究.pdf

激发极化测井影响因素实验研究 孙宝佃 曾花秀 陈守军 (中国石油集团测井有限公司技术中心) 摘要：激发极化和自然电位组合测井可以求取地层粘土阳离子交换量和地层水 矿化度，本文从实验分析方法研究了激发极化率与地层粘土阳离子交换量和地层 水矿化度的关系，给出了地层含油性对激发极化率的影响，研究了有限测井记录 时间点的极化率与全时间段的极化率的荚系。对某一瞬间的极化率与地层参数的 关系和全时间段极化率与地层参数的关系做了比较，比较表明二者存在很好的线 性相关，说明瞬间极化率基本可以反映地层参数的变化。 关键词：激发极化率粘土阳离子交换量地层水矿化度含油饱和度 井求取地层粘土阳离子交换量和地层水矿化度是一种比较好的方法，该方法在 冀东、辽河等油田应用中见到了一定的效果，但也遇到了一些问题，本文通过 实验分析，研究给出了极化率与地层物性、流体性质的关系，以及瞬间极化率 与整个时间域极化率的关系。 1激发极化原理 地层极化率主要与其成分、含量、结构构造及周围流体性质等有关，尤其 对确定砂泥岩储层的阳离子交换量和地层水矿化度具有重要的意义。如图1所 示，当岩样两端施加一外加电场时，作用在颗粒表面上的外电场分为法向分量 和切向分量。切向分量不能使偶电层中电 荷密度产生重大变化，仅仅引起电传导性 的增加。而外加电场的法向分量与偶电层 姆童；露 的场相叠加(偶电层的场垂直岩石颗粒表 面)，可以增加或减少变形层的电荷密度， 图1偶电场在外电场作用下的形变 ——131—— 结果在颗粒的一边表现出正电荷的过剩，在另一边则表现为不足，这时颗粒与 偶极子相似，它的场与外加电场方向一致。 图2示出了在外电场的作用下，阴离子向阳极、阳离子向阴极的离子运动。 从图中可知，粘土薄膜(阳离子富集带)的阴离子选择性限制了阴离子的转移， 而阴离子活动性的减弱又引起每一薄膜附近离子分布的变化，结果在阳极一侧 造成阳离子和阴离子的减少，而在阴极一侧这些离子增多，形成离子浓度的局 部变化，其浓度梯度阻碍离子运动，即阻碍外电流，直至达到平衡为止。当外 电场断去后，由于离子的扩散使用，离子浓度梯度逐渐消失，恢复到原来的状 态，同时形成扩散电位，即二次场衰减电位。这便是离子导体上观察到的激发 极化现象(简称IP)。偶电层形变和浓差极化电位的大小主要取决于：①岩石 孔隙中的溶液的电导率cw；②粘土的阳离子交换量Qv；③外加电场的大小。 V Up：—1 sP 0竺 蝇 O r T L l 图2浓差极化现象 图3正向反向充、放电曲线 图3给出了测量过程，其测量参数为： 极化率：IP(t)=△U2(t)／Up 人工电位：AU2(t)=[△U2+(t)+AU2一(t)]／2 自然电位：SP=[AU2+(t)一△U2一(t)]／2 2极化率与地层水矿化度关系 极化率主要反映了矿化度变化，它随矿化度增加而增加，在纯孔隙水的极 端情况下，平均电解质活度近于零，．因而在薄膜两侧不会感生出离子浓度差， 相应极化率也应为零。若电解质活度从零开始增加，极化率也应随之增加。但 含盐量超过一定比例后，偶电层厚度随之减小，离子可动性降低，致使电解质 活性减小，极化率值降低，在高含盐量时偶电层破裂，极化率趋于零。 ——132—— 达姆生(Adamson)归纳的偶电层厚度公式为 d=