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《測(cè)井解釋4－砂泥巖解釋3－陽(yáng)離子交換模型(自學(xué)）》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、第三節(jié)陽(yáng)離子交換模型一、陽(yáng)離子交換模型的提出1、通用泥質(zhì)砂巖電導(dǎo)率解釋模型的特點(diǎn)①把砂巖和泥質(zhì)粘土中的地層水看成性質(zhì)相同的一種自由電解液，則泥質(zhì)砂巖的電導(dǎo)性是泥質(zhì)與砂巖中地層水并聯(lián)的結(jié)果。②????據(jù)泥質(zhì)或粘土在砂巖中的分布形式提出不同的假設(shè)，按并聯(lián)導(dǎo)電概念和Archie提出不同的泥質(zhì)砂巖的電導(dǎo)率方程。實(shí)質(zhì)結(jié)論:都是在泥質(zhì)砂巖條件下對(duì)Archie公式的擴(kuò)展和延伸。2、粘土礦物具有離子交換作用泥質(zhì)砂巖中都含有數(shù)量不同的粘土礦物，從其導(dǎo)電機(jī)理來(lái)看，粘土具有陽(yáng)離子交換作用（能力）它與自由電解液（離子導(dǎo)電方式）完全不
2、同。3、多人提出根據(jù)陽(yáng)離子的交換能力（特性）來(lái)研究泥質(zhì)砂巖的導(dǎo)電特性①、1956年Hill首次提出用陽(yáng)離子的交換能力來(lái)研究泥質(zhì)砂巖的導(dǎo)電特性。②、?1968年Waxman和Smits進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)又提出同樣的見解，即現(xiàn)在所謂的Waxman——Smits模型（W——S模型）。③、1978年Clarior等人，W——S模型中針對(duì)存在的某些矛盾確定交換能力的困難，對(duì)W——S模型作了改進(jìn)，隨后Best等人研究出了雙水模型為基礎(chǔ)的井場(chǎng)直觀解釋模型得到更廣泛的應(yīng)用。二、粘土礦物的類型與基本性質(zhì)1、粘土礦物：顆粒極細(xì)的含水層狀
3、結(jié)晶的硅酸鹽礦物和少許非晶質(zhì)硅酸鹽礦物的總稱。2、粘土礦物具有特征：可塑性，吸附性，膠體性。3、對(duì)石油地質(zhì)和測(cè)井有重要的粘土礦物蒙脫石、伊利石、綠泥石、高嶺石不同的粘土礦物其性質(zhì)也不同。結(jié)論：絕大多數(shù)的碎屑巖儲(chǔ)集層都含有粘土礦物同種巖石中含有多種粘土礦物，一般都沒(méi)有通用的泥巖或泥質(zhì)參數(shù)能夠表征各種類型的泥質(zhì)沉積物或巖石。因此，全面研究粘土礦物的類型含量及分布形式，仍是測(cè)井解釋和地層評(píng)價(jià)中有待解決的重要課題。三、巖石的陽(yáng)離子交換作用1、?粘土的水化作用因粘土晶體的置換作用和破鍵作用（使其表面）帶負(fù)電（為保持電中
4、性）必然從附近的水溶液中吸附補(bǔ)償陽(yáng)離子形成偶電層。粘土顆粒表面直接和間接吸附極性分子而形成水膜的作用稱為粘土的水化作用或水化膨脹作用。2、粘土的陽(yáng)離子交換作用粘土表面吸附的陽(yáng)離子是不能自由移動(dòng)的，這種吸附力是有限的，在外電場(chǎng)的作用下，這些被吸附的水合離子可以與水溶液中的其它離子交換位置，其難易程度取決于靜電引力，可用庫(kù)侖力討論。3、粘土表面的擴(kuò)散層內(nèi)水膜的特點(diǎn)①、水膜內(nèi)的極性分子是靠靜電引力被吸附在粘土顆粒表面，這層水膜不動(dòng)→粘土束縛水，或粘土水化水或粘土水（雙水模型）。②粘土表面吸附陽(yáng)離子而排斥陰離子。故認(rèn)
5、為粘土水中只含陽(yáng)離子而不含陰離子，也即不含鹽③擴(kuò)散層內(nèi)液體的礦化度低，故其導(dǎo)電性差，電阻率高，在外加電場(chǎng)下，陽(yáng)離子與水溶液中的離子交換作用，導(dǎo)電作用增強(qiáng)。4、巖石的陽(yáng)離子交換容量（1）、陽(yáng)離子交換作用大?、?、（用于實(shí)驗(yàn)分析）CEC（陽(yáng)離子交換能力）=含可交換陽(yáng)離子的毫摩爾數(shù)/100克巖樣②、（測(cè)井解釋）Qv（陽(yáng)離子交換容量）=可交換陽(yáng)離子的毫摩爾數(shù)/總孔隙體積Qv=CEC（1—Φt）rg/Φt（mmol/cm3）Φt：總孔隙度CEC：mmol/grg：巖石中的平均密度（2）、影響陽(yáng)離子交換能力的主要因素①粘土
6、礦物類型②????粘土的比面5、粘土水含量表示方法②、粘土水的相對(duì)體積Vcw=粘土水的體積/巖石體積①、粘土水的質(zhì)量=含有粘土水的質(zhì)量/100克干巖樣四、W——S電導(dǎo)率模型W——S模型是據(jù)大量泥質(zhì)砂巖的電導(dǎo)率與其陽(yáng)離子交換容量Qv關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出來(lái)的，是基于陽(yáng)離子交換作用建立的電導(dǎo)率解釋模型。不要求1、W——S模型觀點(diǎn)：除了地層水的導(dǎo)電性要比其含鹽量預(yù)計(jì)的更好以外，泥質(zhì)與同樣Φ、孔隙曲折度和Sw的純砂巖地層具有相同的導(dǎo)電性。地層水的導(dǎo)電性好是因附加導(dǎo)電性（陽(yáng)離子交換作用,其附加導(dǎo)電率為BQv/Swt。B是被
7、吸附的平衡陽(yáng)離子的等效導(dǎo)電率。2、W——S模型假設(shè)條件（1）、泥質(zhì)砂巖的導(dǎo)電性是自由電解液（地層水）和粘土陽(yáng)離子交換并聯(lián)導(dǎo)電的結(jié)果。（2）、可交換陽(yáng)離子的導(dǎo)電途徑與自由電解液相同。（3）、在（Swt<1）泥質(zhì)砂巖中，可交換陽(yáng)離子的遷移率不受油氣的影響。（4）、在平衡溶液的電導(dǎo)率Cw小的范圍內(nèi)，可交換陽(yáng)離子遷移率隨Cw增大而增大。3、Archie模型與W-S模型比較FVmaCwSwHCArchie模型干粘土CwSwtHCFtVmaW-S模型P193圖4-27ArchieW-S4、含水泥質(zhì)砂巖的電導(dǎo)率方程CwCo
8、純砂巖泥質(zhì)砂巖非線性區(qū)線性區(qū)從上圖可知：非線性區(qū)：Cw—→C0↑↑成曲線變化（粘土表面的陽(yáng)離子幾乎被吸附）線性區(qū)：Cw↑—→C0↑↑成直線變化（陽(yáng)離子交換保持平衡）C0：飽含地層水的泥質(zhì)砂巖的電導(dǎo)率Cw：地層水的電導(dǎo)率當(dāng)Cw↑↑較高時(shí)，C0與Cw關(guān)系不論是砂巖或泥質(zhì)砂巖其斜率相同，該斜率為1/F*，則有：C0/Cw=1/F*對(duì)于砂巖：F*=а/Ft*,F*=а/φtm*m*:Cw相當(dāng)高時(shí)的泥質(zhì)砂巖膠
