扫频介电测井响应机理与解释方法研究

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1、中图分类号：P631.8单位代码：11414学号：2012315012题目扫频介电测井响应机理与解释方法研究学科专业地质资源与地质工程研究方向地球物理测井博士生尹成芳指导教师柯式镇教授二○一七年五月TheResearchonResponseMechanismofSweep-FrequencyDielectricLoggingandInterpretationMethodDissertationsubmittedtoChinaUniversityofPetroleum,Beijinginpartialfulfil

2、lmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofEngineering(OrDoctorofNaturalScience)ByYinChengfang（GeologicalResourcesandGeologicalEngineering）DissertationSupervisorProf.KeShizhenMay,2017博士学位论文独创性声明郑重声明：本博士学位论文是作者个人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包

3、含其他个人和集体已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得中国石油大学或者其它单位的学位或证书所使用过的材料。对本研究做出贡献的个人和集体，均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者和导师完全意识到本声明产生的法律后果并承担相应责任。作者签名：日期：导师签名：日期：博士学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解中国石油大学（北京）学位论文版权使用的有关规定，使用方式包括但不限于：学校有权保留并向有关部门和机构送交学位论文的复印件和电子版；允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容

4、，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文；可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。本学位论文作者如需公开出版学位论文的部分或全部内容，必须征得导师书面同意，且须以中国石油大学（北京）为第一署名单位。作者签名：日期：导师签名：日期：-I-摘要摘要由于地层水矿化度较低，油层和水层形成低对比度油藏，或者由于开发后期注水性质变化出现矿化度多变、矿化度未知等原因，造成无法利用常规电阻率和Archie公式得到准确的含水饱和度，另外，碳酸盐岩地层，往往因为胶结指数m多变，导致采用固定m值给原状地

5、层含水饱和度的计算带来较大误差。介电测井作为评价含水量的一项测井技术，逐步凸显其应用优势。针对目前扫频介电测井响应机理尚未完善、扫频介电测井校正图版缺乏、无扫频介电测井解释混合公式等问题，本文从堆积模型角度出发，通过研究胶结指数影响因素，研究制作了胶结指数改变的人工岩心，并基于人工岩心进行了扫频介电实验，同时，通过数值模拟的方法进行了系统的研究。最终，综合利用岩石介电实验分析成果，建立了介电测井解释模型，结合数值模拟得到的校正图版，对实际资料进行了处理。岩石电阻率实验表明，胶结指数受围压、孔隙度、矿化度等因素的

6、影响。介电实验结果表明，岩心骨架介电常数近似为5.4；干样及饱和蒸馏水的岩样均不频散；相对介电常数随着含水饱和度的增加，基本呈线性增加，并且频率越低，增加幅度越大，频率越高，增加幅度越小；同时随矿化度、孔隙度和胶结指数的增高，岩样的介电常数均增大，进而从实验角度对胶结指数改变的人工岩心的扫频介电测井的响应机理有了进一步认识。数值模拟结果表明：利用鞍点法进行混合波模型半空间场的求解，与等效偶极子均匀场模型基本一致，且分辨率更高，通过模拟扫频介电测井径向探测特性研究，工作频率20MHz时探测最深可达65mm，100

7、0MHz时探测最浅仅为36mm；通过扫频介电测井薄层影响研究，当目的层厚度大于50mm时，围岩影响逐渐减小，可采用半幅点进行分层；通过研究泥饼的影响，泥饼厚度越大，其相对介电常数和电导率值越高，地层相对介电常数越小，发射天线到接收天线对距离越小，泥饼的校正量越大，通过制作扫频介电测井泥饼校正图版，可对实际扫频介电资料进行处理和校正，为扫频测井资料的评价提供更为准确的信息和参考。最后，通过对比介电测井解释模型的利弊，综合利用岩石介电实验分析成果，基于Maxwell–Garnett理论，修正了Lichtenecke

8、r模型，建立了适用于扫频介电测井频率范围的介电测井解释模型，并利用实验成果对胶结指数计算模型进行了修-II-摘要正，最终，结合数值模拟得到的校正图版，提出了一套适合扫频介电测井解释的方法。通过对实际资料的处理，证实了扫频介电解释模型的准确性。关键词：扫频介电测井；响应机理；介电实验；校正图版；介电解释模型-III-ABSTRACTResearchonResponseMechanismo