岩石物理作业汇报习题答案整理.docx

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岩石物理作业汇报习题答案整理

1.1试从矿物结构的角度分析粘土矿物的阳离子交换能力

对石油地质和测井来说，有重要意义的粘土矿物主要是高岭石、蒙脱石、伊利石和混层粘土矿物。

其中蒙脱石具有最高的阳离子交换能力，有80%来自晶体置换作用、20%来自破键作用。

其化学式：

这类粘土矿物的结构单元是由两层Si–O四面体和夹在他们中间的Al-（O,OH）八面体构成。

在硅氧-铝氧-硅氧结构单元层中，每个单元层的氧层与相邻单元层的氧层是邻近的，因而单元层之间的连接是很不紧的，水能够渗入其中，极易发生晶体置换作用。

其次是伊利石，主要是由晶格置换和破键作用造成的。

其结构单元与蒙脱石相似，也是由两层Si-O四面体层和夹在它们中的一层八面体狗曾。

每个四面体顶端均指向八面体，并通过共同占有氧原子而连成一个结构单元层。

他的结构层之间往往缺乏吸附水分子，故而阳离子交换能力较蒙脱石弱。

高岭石和绿泥石具有最低的阳离子交换能力，绿泥石的CEC值几乎为零，高岭石的CEC主要有破键作用造成的。

高岭石晶体结构是由一层Si-O四面体与一层Al-（O,OH）八面体组成的两层结构。

Si-O四面体的顶端均指向八面体，并和Al-（O,OH）八面体共同以氧原子连接而构成结构单元层。

高岭石的结构单层中的电荷是平衡的，层间没有其它阳离子和水分子存在，为氢氧键联结，在它的晶格中只有极少数离子被置换。

故而阳离子交换能力几乎为零。

画老师PPT上的结构示意图。

或者答：

1.2试推导Poupon层状泥质砂岩导电模型

地层因素F=加入。

.3试推导W-S泥质砂岩导电模型

1.4试推导D-W泥质砂岩导电模型

1.5试分析比较分析W-S和D-W导电模型的异同点

1.6试写出Maxwell-Garnett等效介质介电模型,并给出其假设条件。

1.7试写出Bruggeman对称等效介质介电模型,并给出其假设条件及适用范围。

1.8试根据利希特耐尔多介质均匀混合公式推导出利用介电常数计算含油气泥质砂岩的含水饱和度公式

2.1在低频平行板电容法测量岩样介电常数的方法中，为了确保电容极板间的电场近似为均匀场，请推导说明其极板最大半径的确定原理。

2.2试叙述中频段平行板电容法测量岩样介电常数的方法原理

2-3试叙述高频段谐振腔法测量岩样介电常数的方法原理。

谐振腔法

恒定功率的微播信号经过谐振腔后，产生由传输波形。

描述此波形的特征参数有：

（1）谐振频率f0；

（2）3db带宽BW=f1-f2；

（3）品质因素Q=f0/BW。

测量原理

先测量空腔时的f0,Q0，装载样品后测fS,QS，则通过解场有：

当样品尺寸和腔体相比很小且损耗不大时，可用一般的微扰公式求解：

然而，大多数样品饱和盐水，损耗大，且尺寸不可忽略，此时，微扰公式误差大，必须通过严格求解加载样品后腔内场的分布来确定。

在TM010圆柱谐振腔中，只存在EZ和HΦ分量，对插入腔内的任何具有复介电常数ε*的杆状介质，可求解如下波动方程：

上式波动方程的解为

分离实部和虚部可得：

当样品为有耗样品时，为变数，根据边界条件（边缘场连续）可得腔内放置样品处场的分布为：

对于图（a）（b）两种情况，函数F分别如下：

当样品损耗很小或无损耗时，k1近似为实数，则腔内样品处的场分布满足以下方程：

2-4什么是二极法和四极法岩样电阻率测量?

试分析比较它们的优缺点。

二极法是通过测量电阻值R，长度L与岩石标本截面积S后，用以下公式计算得到电阻率ρ值。

电极对称地布置在样品的两端。

如图所示。

为了克服接触电阻的影响,发展了四极法测电阻率。

它是在二极法的基础上，将两个测量电极M和N移到岩样中间位置，其测量原理如图5所示。

四极法是根据供电电极流过的电流i,测定两测量电极间的电压降△U,则：

二极法与四极法的区别

2.5什么是多极法岩样电阻率测量?

其特点是什么?

可用于研究什么问题?

多电极测量方法：

在加持电极中间增加多对测量电极，并使其均匀分布在岩心轴线上，形成了多电极测量。

特点：

多电极法的测量原理和岩心在驱替过程中含水饱和度的分布情况（端面效应）如右图所示。

克服了油水分布不均匀给电阻率测量带来的影响，可以用于观察躯体过程中油水饱和度分布不均的端面效应。

测量时，可以观察到含水饱和度随位置x的变化曲线，则计算电阻率时采用含水饱和度平稳段的一对测量电极（如M2与N2电极）测得的电位差及其电极距来计算则更接近于真实值。

尤其适用于长岩心驱替测量。

尤其适用于长岩心驱替测量。

主要用于研究岩石的侵入特性，评价岩石的渗透特性。

2.6试述线圈法岩样电导率测量的方法原理。

实验采用1cm的收发线圈系，测量线圈系与感应线圈系相似，采用单发射线圈和双接收线圈。

其中一个作为主接收线圈，另一个作为补偿线圈。

补偿线圈的缠绕方向和主接收线圈相反，与发射线圈的直接耦合电压刚好相抵消，构成平衡线圈系。

振荡器给发射线圈T提供正弦交变电流IT，在周围产生一次交变电磁场Φ1，Φ1在接收线圈中产生一次感应电动势Vx,在地层中chan生交变电流IL，产生二次交变电磁场Φ2，在接收线圈中产生二次感应电动势。

通过刻度，转化成复电导率。

试推导说明考虑压力影响体积的岩心气体孔隙度仪的标定原理。

（2）什么是克氏渗透率?

如何测?

3.3Amott测润湿性指数法

Amott润湿性指数法是用来测量岩心润湿性的一种方法，可以得到岩

心润湿性的定量结果。

这种方法的应用是基于一种假设：

即强润湿相流体将

自发地吸入到岩石中并驱替出非润湿相流体直至达到非润湿相的残余饱和度

。

其原理是在自吸完成后，将岩心放在岩心夹持器中加压进行驱替，测出驱

出的油、水量，并与自动吸出的油、水量比较。

步骤:

①岩心用水驱替，排出岩心中油和气直达到残余油饱和度

②岩心放入盛满油的自吸容器中，油自发吸入岩心并排出水（A）

③岩心装入夹持器，用油驱替，排出岩心中的水（B）

④计算油润湿性指数（OWI）

⑤岩心放入盛满水的自吸容器中，水自发吸入岩心并排出油（C）

⑥岩心装入夹持器，用水驱替，排出岩心中的油（D）

⑦计算水润湿性指数（WWI）

3.4设计将电阻率、毛管压力和相对渗透率测量集成一体的实验系统方案，并说明其直接测量量有哪些？

实验方案：

用四极法测量岩石的电阻率（不直接接触电极，可以在两端加半渗透隔板，用于驱替实验）

利用驱替法测量毛管压力，记录不同时刻的压差值和含水饱和度值做毛管压力曲线。

用非稳态法（恒速）计算相对渗透率：

用外部注水驱油过程中测得不同时刻的岩心两端压差、出口端的各相流体流量，然后用JBN方法计算计算求得相对渗透率；

直接测量量：

岩样的长度L、横截面积S、测量电极M、N两端的电压ΔU、电流I时间间隔Δt、累积时间t、阶段产油量ΔV0、累积产油量V0、阶段注水量ΔVt、累积注水量Vt、压差ΔP

3-5请叙述分光光度计法测量泥质阳离子交换能力（CEC）的方法原理

阳离子交换容量的测量目前主要采用铵离子交换法，并采用分光光度计测量溶液中被交换下来的铵离子量，从而得到阳离子交换容量CEC值。

分光光度计测定溶液中被交换下来的铵离子总量是通过测定溶液浓度实现的。

当一束平行的单色光通过溶液时，由于溶质吸收光能，光的强度就要降低，这种现象是溶液对光的吸收作用。

溶液的浓度越大，光透过的液层越厚，射入溶液的光越强，则光被吸收得越多。

溶液对单色光的吸收遵循朗伯—比耳定律。

4.3请推导Logistic生长曲线y=1（a+b*exp（-x））函数拟合的线性化过程