激发极化电位测井实验基础与应用

摘要

岩石激发极化实验是研究岩石微观孔隙结构及岩石电化学特性的重要手段,但是由于在岩石激发极化现象产生机理、常规实验方法认识等方面存在的不足,极大的限制了岩石激发极化性质在研究地层岩石微观特性、孔隙流体识别等方面的应用。
　　 本文在离子双电层的基础上,结合Stern模型,研究岩石激发极化电位产生的机理,明确其产生的电化学实质是孔隙的“薄膜效应”,双电层形变极化和薄膜极化共同作用产生了极化场。离子扩散恢复平衡的弛豫过程的快慢与离子的迁移路径长短和扩散系数的大小有关,大孔隙组分对应长的弛豫时间,小孔隙组分对应短的弛豫时间,表明弛豫时间谱能够反映岩石本身的孔隙结构;大的离子扩散系数对应窄的弛豫时间段,表明弛豫时间谱能够判别流体的扩散性能。
　　 针对岩石激发极化的驰豫特性,采用改进的奇异值分解截断算法对测量信息进行多指数衰减反演。并对岩石激发极化弛豫时间谱的影响因素进行研究,表明溶液矿化度和地层压力的变化只影响谱的幅度,不改变谱的形状;弛豫时间谱中长弛豫组分差异可以反映油水分布微观机理和评价岩石含油性。根据高温高压激发极化实验,表明随温度升高,离子扩散系数增大,弛豫时间变短,弛豫谱宽度变窄。
　　 电极材料选取对岩石激发极化测量的影响实验表明,哈氏合金可用作仪器的供电电极,铜和银都可作测量电极使用。基于等效电阻率理论和有限元方法,对概念模型的井下模拟仪器进行测井响应数值模拟,表明,发射电极的数量以及发射和接收电极的间距都影响发射电流的大小,但对于接地电阻的影响前者要明显大于后者。