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原有的激发极化测井采用极化率参数定性评价地层水矿化度、泥质含量,渗透率等地层性质,由于极化率的影响因素复杂,评价效果不理想。岩石的极化率仅仅是激发电场断开瞬间二次场电位与总场电位的比值,所包含的地质信息有限;而激发极化电位衰减谱则反映激发电场断开后二次场电位随时间的衰变情况,整条谱线所包含的地质信息远远大于激发极化率。研究表明,岩石的激发极化电位衰减谱可以拟合成弛豫时间谱,弛豫时间谱与核磁共振测井的T2谱相似,与岩石孔隙结构和渗透率密切相关,有很好的应用前景。本论文的目标是,在分析和研究岩石激发极化特性的基础上,通过理论模拟和岩石物理实验,研究激发极化电位衰减谱的采集方法,包括实验室采集方法和现场测井采集方法;设计激发极化电位衰减谱测井电极系,研制激发极化电位衰减谱测井样机。通过这些研究,形成一种新的激发极化电位衰减谱测井方法,用于石油勘探和开发。在理论和实验研究方面,本文得出如下重要结果和结论:一是提出了利用激发极化弛豫时间谱确定地层参数的方法,获得了发明专利;该方法是把岩石的激发极化电位衰减谱拟合成弛豫时间谱,再通过岩石物理实验建立弛豫时间谱与地层参数之间的关系,进而确定地层参数,因此,激发极化电位衰减谱是本文的核心研究内容。二是建立了一套岩石激发极化电位实验装置,比较系统地论述了实验室采集岩石激发极化电位衰减谱的方法。三是提出了致密岩石的离子渗析极化理论,能够比较合理地解释纯净砂岩中产生激发极化现象的事实,弥补了传统认识的局限性。在激发极化电位衰减谱测井采集方面,一是设计了一种阵列式组合结构的激发极化电位衰减谱测井电极系,能够连续采集地层的激发极化二次场电位衰减谱,获得了发明专利;电极系的供电时间和断电测量时间都能达到15s,对地层的供电效果和采集质量都要优于原有的激发极化测井,还可以采集到极化率衰减谱。二是研制了一套激发极化电位衰减谱测井样机,实现了对地层激发极化电位衰减谱的连续测量。样机具有自动供电、采集,智能纠错、处理等功能,现场采集的激发极化电位衰减谱与理论谱线一致,符合指数衰减规律。样机测速360 m/h,径向探测深度0.75 m,纵向分辨率0.4 m,满足资料使用和现场施工要求。