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1、极化率测井简介 上海地学仪器研究所技术部 ; http:/www.gi200 .com 021-64857983,64857583 极化率测井概述 极化率测井是金属和非金属矿钻孔地球物理工作中的重要方法 给钻孔中岩矿层供入激发电流场，岩矿层中就会发生一系列的电荷运 动过程，因此产生极化电动势，观测和研究这种极化电动势的测井方 法就是极化率测井 极化电动势的大小和变化规律与组成岩矿石的化学成分有关，与组成 岩矿石的矿物结构有关，还与岩矿石所处溶液性质有关 极化率不是物质的本征物理量。完全不同于磁化率、电阻率等物理量 。极化率是一种和溶液有关的极化现象，没有溶液存在就观测不到极 化率。野外多数情况
2、下充当溶液的是地下水，所以有极化率异常的地 方一定有地下水存在 极化率测井简介 极化产生的机理 一般把极化产生的机理按电子导体，离子导体两大类来研究 有很多种理论来描述产生极化的原因。其中电极极化和薄膜极化是比 较合理的理论 ，得到多数人认同 极化率测井简介 从宏观观测结果看，所谓的极化现象都是要产生二次电位或者说要产生过电压 极化的宏观效应（可观测性） 极化率测井简介 V = V1 + V2 （ 0） （T）= V2（0） / V （0）= （T）/ 1 - （T） 薄膜极化也称作电解极化，可发生在不含金属矿 物的岩层中，属于正常激发极化背景场。电极极 化现象称作过电位，发生在电子导电矿物的
3、岩石 中，过电位效应大于极化背景许多。实际测量时 这两种极化是不能区分测量得到 极化率测井简介 通过实验可知，在电流密度相当大的变化范围内，观测计算得到的 极化率和电流方向、电流密度无关。但是观测精度和电流密度成正 比，当激发电流密度较小时，V2 和V1都会很小，其测量精度会很 低，计算出的极化率精度也很低，甚至得不到可用的结果。一个简 单的模拟电路可以很精确地描述、说明这个问题 极化的宏观效应可以用电路来 模拟其极化过程，合理的模拟 电路结构能提高人们对极化效 应的认识和作进一步的研究 极化效应的等效电路 极化率测井简介 V = V1 + V2 （0） （0）= V2（0） / V1 或 （
4、T）= V2（0） / V 由上式定义的参数为极化率，V2 主要是由过电位引起 （0）和 （T）是等价的；（0）= （T）/ 1 - （T） 在V2衰减曲线上任意时刻的 t点我们也可以定义极化率 ： （t）= V2（t）/ V 还可以定义所谓的充电率（充电率量纲虽然是时间，但物理意义是0-T时间内的平均极化率） 极化率的测量 0 T t 交流极化率 极化率测井简介 供电频率在不太高的频段内 （小于n1000Hz），观测 到的过电位和供电频率大小 有较好的线性关系 Fh Fl V P=（VFl-VFh）/ VFh 物理上P或没有本质差异。测量P不 需要供电和测量在时间上严格同步， 这是方便之处，
5、但后者有更高的测量 精度。前者信号幅度看上去较大，但 仅仅是共模部分大，差模部分很小。 供电频点选择也会影响观测精度 极化率测井特殊性 极化率测井和地面极化率测量原理是相同的。但受到测井电缆的限 制（测井电缆较长，缆芯较细，导电面积小），和受钻孔泥浆的影 响等，极化率测井有些特殊性 井下变流技术 把地面供给的高压直流电在井下变换成低压大电流 的AB供电。目的是让供电电流密度足够大，确保测量信号有良好的 信噪比，所测得的结果精度高 短周期供电 测井剖面上地层的厚度较薄，要保证足够的地层分辨率 ，就要求深度方向的采样间隔很小（至少小于最小分层厚度的1/2 1/10），结合测井效率因素，必须把供电周
6、期缩短 组合参数测量方式 测井常有井中事故，为了减少事故几率，极化率 测井是把相同电极系下的极化率和电阻率及自电同时测量完成 极化率测井简介 极化率测井特殊性 测量直流极化率 直流极化率和交流极化率本质是一样的。直流极 化率测量除供电和测量的时间要求同步外，直流极化率测量更为简 单，而且可以同时得到充电率 电位电极系测量 采用电位电极系比采用梯度电极系的装置系数小 ，在相同的量程范围中，意味着测量的数值更大，A/D的转换精度 更高 只适用于有水钻孔 由于钻孔中电极需要借助泥浆连通供电和测量 回路，在无水或油基泥浆孔中不能使用。另外极化现象也必须在溶 液中才能发生，地面极化率也必须是含水或潜水面
7、不深的地区才能 进行。导电良好的泥浆又会影响测量，因为会旁路掉很多激发电流 ，造成进入岩层的激发电流密度减少 极化率测井简介 自适应测量方式 导电良好的泥浆会旁路掉供电电流，使得进入 地层的激发电流变小，极化效应减弱，测量信号变小。可以通过 大电流供电，并自适应调整供电电流大小，以确保测量精度 极化率测井特殊性 当岩层的电导率较大时，井液会 旁路大部分电流，当不能供出大 电流就激发不出二次电压，极化 率就无法测量，或效果很差。 地-井方式的井中激电，因为电缆 太长，供不出大的激发电流，再 则因为远离钻孔的地质体处往往 没有溶液（地下水），所以这种 测量效果很差 极化率测井简介 极化率测井简介
8、极化率测井用途 极化率测井常用到金属矿钻探工作中。金属硫化物黄铜矿、辉 铜矿、斑铜矿，氧化物赤铁矿、赤铜矿等等 电子导电的金属矿层上有高的极化率异常和低电阻率异常。一 些岩层的空隙较大，或本身富含水，尽管岩层本身不是电子导 电性质，这种地层上也能观测到高的极化率（电解极化），同 时有高的电阻率 一种特别情况是，淋积铀矿形成的卷状矿体前锋，往往有黄铁 矿物富集，极化率测井有很好的指示性异常 水文、煤田、石油的钻探孔都有不同程度的极化规律和极化率 率异常 极化率测井简介 JJH-2极化率测井仪 JJH -2极化率测井仪采用电位电极系测量。同时可以测量两种电极距 的电阻率曲线和极化率曲线各2条，自然
9、电位曲线1条及充电率曲线 极化率测量范围：1100% 极化率测量精度：2% 视电阻率测量范围：04000M 视电阻率测量精度：2%（10-4000M） 电极排列：AM16=406mm（=16英寸），AM64=1630mm（=64英寸 ） 仪器外形：502300mm 自然电位测量范围：1200mV 自然电位测量精度：2% JJH-2极化率测井仪 JJH-2极化率率测井仪方框原理图比较简洁，一些特别技术靠MCU及软件 实现。用户使用操作仪器会很简单 M64 M16 A 极化率测井简介 JJH-2极化率测井仪测量曲线 无磁多金属矿段极化率等曲线反应（青海有色地质七队提供） 极化率测井简介 极化率测井简介 JJH-2极化率测井仪测量曲线 磁铁矿层上极化率、电阻率、自然电位和充电率实测曲线（青海核工业地质二大队提供） 极化率测井简介 国外极化率测井仪 固体矿藏测井设备生产商RG、蒙特和ALT等几家国外厂商也生产极化率测井仪器。ALT 的测量记录的成果曲线除了有不同电极距的曲线，还有不同电极距不同延时的多条曲线 。不同延时的极化率曲线都是类似的，但幅度不同，按延时衰减，衰减规律就是二次场 的衰减规律，衰减幅度调制成彩色色温就是测井图像记录方案 上海地学仪器研究所 上海市桂平路680号 021-64857583，64857983 ; http:/www.gi200 .com 极化率测井简介
