渗透率是评价石油储集层的三大基本参数之一。激发极化测井方法可以用于获取油井横截面地层的渗透率信息,它表征储层岩石孔隙内流体的渗流能力。本文作者就其参与研发的第一代激发极化测井仪中若干关键问题作出进一步深入讨论。论文的研究内容与成果包括以下几个方面。论文着重对现行测井仪电极系激发极化方式和探测效率提升的问题,利用电场矢量的可聚性,提出双向聚焦激发极化测井方法。依据聚焦电极系的基本结构,建立了包含聚焦屏流比、仪器系数及其径向几何因子等参量的数学模型。并在此基础上,通过多物理场仿真软件(COMSOL)进行模拟仿真实验研究,不仅证明所建模型的正确性,而且体显出双向聚焦方法在提高探测深度和信噪比方面的显著优势。结果表明,在同等激励功率条件下,与现有激发极化电极系相比,轴向聚焦电极系的探测深度在最佳屏流比范围内提高54%以上；双向聚焦电极系在相同电流密度条件下,又在轴向聚焦的基础上提高15%以上。在推演得到弛豫时间与孔隙直径数学关系的基础上,对极化率弛豫过程的优化采样问题进行深入分析。在考虑到后续反演过程的计算量和反演精度问题的情况下,确定出合适的离散化采样点数范围,并结合极化率曲线的概率密度,通过最优量化方法获得离散采样点的优化分布。数值反演和实际岩心数据分析表明,该优化离散策略可以减小极化率弛豫曲线离散方程组的病态性,使弛豫谱反演的精度和稳定性显著提高。考虑到现有的弛豫时间谱反演方法需要人为预先设定弛豫时间序列,所造成的反演误差较大及其弛豫谱线不连续的问题,本文成功将差分进化算法引入弛豫时间谱反演计算中,并结合带有谱分量残差修正非负约束的奇异值分解方法,提出一种联合弛豫谱反演方法。反演结果表明,所提方法在信噪比较低时仍具有较高的反演精度。对于砂泥岩地层,本文构建了含有孔隙度、地层因数和激发极化弛豫时间谱的渗透率综合估计模型。根据砂泥岩的岩心样品数据集,利用统计分析的方法拟合估计模型的系数,分析说明将激发极化弛豫谱引入渗透率估计模型,可以显著提高模型的估计精度。通过对于来自相同地区其他岩心样品以及不同地区的岩心样品数据集进行渗透率估计,验证渗透率综合估计模型的精度及其适用性。分析结果表明含有弛豫时间谱的渗透率估计模型为渗透率的估计提供了新的有效途径。