砂岩作为地下流体矿产主要的储集岩层,其沉积组构决定了其储集性能,可以利用地球物理手段进行表征。前人研究表明,极化率和复电阻率的频散特性能够反映砂岩的骨架结构和流体性质,但是其具体的响应规律仍存在众多争议,所以其频散特性实验研究是工程实践的重要环节。本文利用内蒙古呼勒斯太苏木地区采集的砂岩样品展开多方面实验研究,具体实验项目包括常温常压下极化率频散特性实验和地层模拟条件下复电阻率频散特性实验。最终,结合岩石物理理论模型,利用显微镜镜下分析、微观组分分析和物性分析技术,绘制不同类型砂岩样品的极化率和复电阻率频散特性曲线,分析频散特性的主控因素和成因机理,结合具体的工程案例验证实验结论,为工程实践提供理论依据和研究方法。本次研究得出以下结论:(1)砂岩沉积时期的水动力条件决定砂岩原始沉积组构,沉积组构的微观特征包括粒度分布、孔隙结构和矿物组成。随着沉积水动力条件增加,粒度组成越粗,孔隙越发育,孔隙结构越均匀,胶结物、粘土矿物和填隙物越少,极化率频散特性越稳定,极化率数值越小,遵循“水动力增强规律”。(2)极化率频散特性的本质是外电场条件下阳离子的运移能力,骨架性质是极化率频散特性的主要影响因素,根据其电学性质,利用骨架粒度、粘土含量和致密程度,可以将岩石骨架划分为重力流型、强牵引流型、弱牵引流型、致密缝洞型和粘土矿物型。(3)复电阻率的频散特性研究对象是幅值、实部(同相)、虚部(异相)和相位随频率的变化特征。其普遍特征包括:幅值和实部的频散特性相似,当且仅当虚部出现极值时两者会出现分异。实部的拐点与虚部的极值点永远保持对应,虚部的极值点和相位的极值点(在极化率不为0的情况下)总是存在位移。随着沉积水动力条件增强(骨架粒度越粗,孔隙结构更发育,粘土矿物含量越低),转折点向右偏移,转折点与相位极值点位移减小;改变矿化度和流体饱和度等效为改变岩石骨架性质,可以等效转化后进行分析。(4)Cole-Cole模型可以全面的阐释复电阻率频散特性:弛豫时间常数τ决定转折点的位置;极化率η决定复电阻率实部的下降速率和转折点与相位极值点的位移量,建立了复电阻率和极化率之间的关系;大多数情况下,复电阻率频散特性由弛豫时间常数τ和极限极化率η共同决定,而τ和η均由岩石骨架结构控制。(5)本次实验研究的最终目的是将岩石骨架和流体性质的响应解耦,所用的方法是控制变量,即当沉积相一定时,只比较流体饱和度。所以,标准沉积相样品实验研究必不可少。本文对测井评价的建议:极化率和复电阻率测井的测量频率个数需增加,复电阻率的虚部和相位也是重要的评价指标。