复介电常数虚部

西南石油学院资源与环境学院司马立强电法测井（十三）第三节介电测量第二节介电测井原理第一节岩石的介电常数第四节介电测井资料应用5、感应测井曲线的特点与应用1、感应测井基本原理2、什么是视电导率、测井视电导率构成4、复合线圈系的构成、特点3、什么是几何因子，几何因子的种类与含义二次采油、三次采油——技术发展的需要低电阻率油层、高电阻率水层——电阻率（电阻率）方法判别油气水层效果差地层水的介电常数78～81原油的介电常数2～2.4天然气的介电常数1岩石骨架介电常数4～9油气层的介电常数与水层有明显差异西方与苏联→70年代开始介电测井理论与仪器的研制我国→80引进西方的介电测井服务，并开始相应的研究介电测井介电测井电磁波传播测井测量井下地层的介电常数在电场作用下，介质中的原子、离子或分子会产生位移，形成电偶极子。这些电偶极子趋向定向排列——介质极化现象kEVpP介质极化电极化强度P—电偶极矩V—电介质体积k—电极化率E—电场强度单位体积电介质中电偶极矩的代数和与电介质材料特性有关与外加电场强度成正比一、几个基础概念k41介电常数k—电极化率—电介质的介电常数0—真空中的介电常数0r相对介电常数交变电磁场中的介电常数——复数)tan1(ii—复介电常数实部—复介电常数虚部，由介电损耗引起tan—损耗角正切，用来表示介电损耗的大小表征介质极化程度的物理量复介电常数虚部d/—由传导电流引起的损耗。为介质的电导率，为外加电场角频率d—介电损耗，极化时原子、离子、分子发生位移时由摩擦引起的损耗物质相对介电常数r传播时间，ns/m物质相对介电常数r传播时间，ns/m空气1.0005853.3泥岩5～257.46～16.6天然气13.3石英3.86.5石油2～2.44.7～5.2云母5.47.8水56～8025～30正长石46.7砂岩4.457.2硬石膏6.358.5白云岩6.98.7石膏4.166.18石灰岩7.5～9.29.1～10.2岩盐5.6～6.357.6～8.4常见岩石和流体的相对介电常数与传播时间影响地层介电常数的因素孔隙度孔隙中流体性质岩石颗粒大小、排列、结构、胶结物二、介质的介电特征☆湿空气→频率↓→稍有↑—增幅小于10％☆淡水→频率↓→↑—增幅较明显☆盐水→频率↓→↑—增幅明显☆频率f108Hz→淡水与盐水的接近☆岩性不同→介电常数不同☆孔隙度不同→介电常数不同☆孔隙中流体性质不同→介电常数差别很大☆岩石饱和水→介电常数随孔隙度增加迅速增加☆岩石饱和油→介电常数随孔隙度增加而减小平面电磁波方程的解要测量介电常数，必须研究电磁波的传播特征——满足麦氏波动方程：—相位常数。相当于电磁波传播单位距离时相位的变化—衰减常数（吸收系数）。相当于电磁波传播单位距离时幅度的衰减—传播常数。＝－iE0—初始电场强度—角频率002222HHEE)(0)(0),(ztizztieEeEtzE注意：有的书—相位常数—衰减常数电磁波传播深度——定义电场强度穿入介质后衰减为原值的1/e倍时这个距离为穿透深度，也叫传播深度或趋肤深度角频率越高、电导率越大→趋肤深度越浅—反映电磁波传播测井探测范围1由波动方程→电磁波在介质中传播时，相位变化和幅度衰减与所在介质的介电特性密切相关。)(0)(0),(ztizztieEeEtzE传播常数)(ii相位常数2/1221)(12衰减常数2/1221)(12介电常数22222电磁波传播时，相位与幅度的变化→决定介电常数的实部与虚部。测出电磁波在地层中相位与幅度的变化→能确定地层的介电常数→评价油气层在介电常数不同的两种介质交界面上，电磁波传播遵循反射定律与折射定律a—入射角b—折射角v1、v2—电磁波传播速度折射21sinsinvvba1v12sinsinba当12、入射角=临界角时→b=90，产生全反射→滑行波测量滑行波的幅度衰减与相位变化→可求地层的介电常数一、电磁波传播测井电磁波传播测井仪器(EPT)发射频率1.1GHz。2个发射天线T1、T2，2个接收天线R1、R2——刻在极板上的槽。测井时，极板贴井壁。EPT-D型仪器：发射、接收天线槽宽/2，深/4T1、T2与R1、R2——构成双发双收→实现井眼影响补偿发射天线T1、T2贴井壁交替发射电磁波，每次发射延续10ns→消除井眼不平影响接收天线R1、R2接收到直达波、反射波、滑行波直达波、反射波——在泥饼中传播滑行波——主要沿泥饼与地层界面传播直达波、反射波、滑行波——均为正弦波，在接收天线合成一种波。但直达波与反射波在泥饼中传播，其衰减率远大于地层，因此，接收天线收到的主要是滑行波T1发射时，R1与R2分别测得电压信号UND与UFD22FUFDNUNDUUUU将上述值与近、远接收天线的参考信号值（UNR-UFR——最大值)相比，可得到电磁波幅度衰减值(—EATT)1.幅度衰减(EATT)测量T2发射时，R1与R2分别测得电压信号UNU与UFUT1、T2每交替发射一次，可得到近接收天线(R1)信号平均值与远接收天线(R2)信号平均值之差：FRNRFUFDNUNDUUUUUUKEATT22K——比例常数对比P174→(5－17)T1发射时，R1测得的信号与R2测得的信号相位差为D测井时，测量结果用Tpl表示2.相位（传播时间Tpl）测量T2发射时，R1测得的信号与R2测得的信号相位差为UT1、T2交替发射，可得到相位差平均值EPT：2UDEPTTpl—电磁波(同一相位)穿行1m距离的时间—电磁波传播时间84.1521EPTplfvT对比P175→(5－19)二、介电测井介电测井仪深探测介电测井仪浅探测介电测井仪深探测介电测井仪天线：1个发射线圈，2个接收线圈线圈排列：T10.8R10.2R2(m)工作频率：47MHz探测深度：15in(38.1cm)浅探测介电测井仪采用背腔式缝隙天线天线排列：T125.4R17.6R225.4T2(cm)工作频率：200MHz探测深度：很浅（5in左右)深探测介电测井信号→经刻度→介电常数实部和视电导率浅探测介电测井信号→补偿、刻度→远近信号相位移PHS和信号幅度比(A2/A1)f=1.1GHz一、电磁波传播测井参数与介电参数间的转换EATT、Tpl、、22222/plTSLcAEATTA0/22)1.200()103(cplAT5.333plcTA5458plcEPTTAEATT—包含岩石的介电损耗AC（取决于介电常数）与几何损耗ASL(取决于波的传播方式)，空气中ASL≈51db/m★干岩样不存在频散，饱和油的岩样也不存在频散★饱和水的岩样有明显频散现象，频率增高↑→介电常数↓★超高频（UHF）段，即200MHz～3000MHz基本无频散二、岩石的介电特性1.频散2.介电常数－Sw的关系★频率一定时，介电常数－Sw有近似正线性关系★频率不同，介电常数－Sw关系差别很大——频散效应我国某油田分析结果3.电磁波传播测井资料应用（1）识别岩性物质相对介电常数r传播时间，ns/m物质相对介电常数r传播时间，ns/m空气1.0005853.3泥岩5～257.46～16.6天然气13.3石英3.86.5石油2～2.44.7～5.2云母5.47.8水56～8025～30正长石46.7砂岩4.457.2硬石膏6.358.5白云岩6.98.7石膏4.166.18石灰岩7.5～9.29.1～10.2岩盐5.6～6.357.6～8.4（2）指示裂缝EPT测井资料纵向分辨率很高，对低角度裂缝与切割井眼的斜交缝都有明显显示（3）计算含水孔隙度pmapwpmaplEPTTTTTTpl—测井得到的电磁波传播时间Tpma—岩石骨架的无损耗电磁波传播时间Tpwo—水的无损耗电磁波传播时间（4）计算含水饱和度TEPTxoESESxo—电磁波传播测井计算的含水饱和度EPT—电磁波传播测井孔隙度T—其它测井方法计算的总孔隙度阿特拉斯公司的介电测井仪分深探测与浅探测——深浅组合→确定冲洗带与原状地层含水饱和度、确定油气水层的位置4.介电测井资料应用本节要点1、岩石的介电常数基础概念与特征4、电磁波传播测井曲线的应用2、介电测井基本原理3、电磁波传播测井参数含义