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[摘 要]页岩气作为一种非常规油气资源，是以 “自生自储”的方式赋存于页岩层中的天然气。页岩气具有含气面积广、资源量大和开采周期长等诸多优点，引起国内外专家学者的关注。近年来国内外岩石物理特征和电学特性方面的研究成果，为本课题的研究提供了宝贵的资料。通过研究发现，地下物质的整体电阻率主要由孔隙、裂痕和断层破碎带内的水溶液电解导电控制，因此对岩石电阻率变化起主导作用的是温度、压力、有机质含量、水饱和度以及束缚水的含量。
[关键词]页岩，电阻率
中图分类号：TD322 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）28-0341-01一、引言
页岩（Shale）或是泥岩（Mud rock）是粘土岩的一种，由粘土物质经压实作用、脱水作用、重结晶作用后形成。其由微小矿物组成，粒径小于1/256mm，具有页状或薄片状层理，用硬物击打易裂成碎片，透水性很差。页岩与泥岩的区别在于页岩有明显平整的层理，相邻两层组成颗粒大小有明显差异，单层厚度小于25cm总厚度可达到数十米；泥岩层理不明显，单层厚度大于1米，且质地较均匀[1]。
在地表至超过15m深的正常地壳中，绝大部分构成岩石骨架的造岩矿物，基本上都可认为是不导电的。地下物质的整体电阻率主要由孔隙、裂痕和断层破碎带内的水溶液电解导电控制，因此对岩石电阻率变化起主导作用的是温度、压力、有机质含量、水饱和度以及束缚水的含量。
二、温度、压力与碳质页岩电导率的关系
黑色页岩的一大特点是常常富含多种形态的硫，包括有机硫、黄铁矿、单硫化物和硫酸盐等[2]。在实验室条件下测量其电导率。在这种条件下可观察到，不同成岩作用和不同变质程度产生的页岩的电导率存在着较大差异，而总有机碳（TOC）和硫化物含量差别不大。一种沥青黑色页岩（低品味）可逆地显示出其电导率随着温度的改变而变化，这主要是由于黄铁矿到磁黄铁矿的转变，以及在这阶段新产生了更多的长形几何状硫化物，从而增加了导电体的连通性。TOC的含量，主要硫化物的数量，以及什么样的煤化阶段，对黑色页岩的电导率数值影响巨大。同时，页理的程度和低变质作用下硫化物的转化程度，也发挥了重要的作用。页理和煤化作用，以及新产生的硫化物的几何形状，都与页岩的变质叠加作用有关。地壳中的条件（温度，压力，低氧逸度）似乎促进硫化物以及/或铁的转化，造成了导电成份连结性的增加。因此，地壳的一些高导电区，可能是由于至少在弱变质阶段的有机碳和硫化物的结合而造成的。
这一实例说明，可利用页岩层中硫和碳的导电性，而且，随着深度的增加，温度、压力增加，碳质页岩的导电性增加。
三、水饱和度与页岩电阻率的关系
页岩在地层组上多为暗色泥岩与粉砂岩的薄互层，一个具有砂岩和页岩薄互层的岩石模型电阻率可以用下式估算[3]：
式中，、分别为岩石中砂岩、页岩组份的电阻率，是页岩的体积比例，为矿化水电阻率，为孔隙度，为水饱和度。随着饱和度的逐渐降低（即矿化水被不导电的烃类填充物替代的比例越来越高），岩体的电阻率逐渐升高；同条件下，岩体中页岩比例越大，相应电阻率越高。
四、有机质含量与页岩电导率的关系
刘海良等人[4]对高密度电阻率法对于圈定富含有机质的页岩层系有着较高的实用性进行了证实。油页岩矿区的主要岩性为砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、页岩、碳质页岩、沥青质页岩、油页岩等。对岩矿石的电性测定表明，碳质页岩、沥青页岩的电阻率通常比其他岩石的电阻率高。具有砂岩、泥岩的电阻率低于页岩电阻率，页岩电阻率又低于油页岩电阻率的特征，再结合实测电阻率的多峰分布的现象，推断砂岩、泥岩的电阻率为0～75Ω·m，页岩电阻率75～125 Ω·m，油页岩电阻率大于125Ω·m，如果是富油页岩，电阻率可能大于200Ω·m。这一实例说明，电阻率可以详细反映富油页岩层的空间分布。
五、束缚水与页岩电导率、介电常数的关系
Paulus suryono adisoemarta，B.S，M.S[5]在《Complex electrical properties of shale as a function of frequency and water content》一文中提出了地下束缚水自身的变化会引起电磁场特性发生改变这一观点）。在惠灵顿页岩已经被浸泡3个月的情况下，束缚水的电导率值所发生的变化。初始流体的电导率值在零附近，在高频端部有小幅度的增加，导致出现这种现象的原因是，在去离子水中含有饱和油状物杂质。与页岩接触的流体显示出大幅度的增加，主要表现在高频端的电导率。这种电导率的增加可以归因于离子移出了束缚水的孔隙空间。
纯净的水的介电常数在2.25左右，最高为2.44。岩石样本包含的流体显示有显著的增加，并且峰值达到了2.86。比如油和水之间的介电常数的比值是2～80，由此就可以得出结论，由于纯净的水所含束缚水增加，所以样品中的孔隙水则会相对减少。
六、小结
本文针对富有机制页岩层系电阻率变化规律进行总结归纳，为页岩气非地震方法更深层的探测发现提供了可靠的条件
参考文献
[1] 陈更生等， 页岩气藏形成机理与富集规律初探. 天然气工业， 2009. 29（5）.
[2] S.Raab， P.H.， E.Huenges， H.J.Muller， Role of sulfur and carbon in the electrical conductivity of the middle crust. JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH， 1998. 103.
[3] Schon，J.H.， Physical Properties of Rocks. Fundamentals and Principles of Petrophysics， 2004.
[4] 刘海良，苏文利，罗振佳，李磊， 页岩气、油页岩资源的电阻率法勘探. 物探与化探， 2012. 36（3）.
[5] Paulus suryono adisoemarta， B.S.， M.S.， Complex electrical properties of shale as a function of frequency and water content. 1999， Texas Tech University
作者简介
包怡，女，江苏南京，1985年7月，江苏省有色金属华东地质勘查局八一四队，物化探遥
孟云琪，女，湖北武汉，1985年3月，江苏省有色金属华东地质勘查局八一四队，地质）
[关键词]页岩，电阻率
中图分类号：TD322 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）28-0341-01一、引言
页岩（Shale）或是泥岩（Mud rock）是粘土岩的一种，由粘土物质经压实作用、脱水作用、重结晶作用后形成。其由微小矿物组成，粒径小于1/256mm，具有页状或薄片状层理，用硬物击打易裂成碎片，透水性很差。页岩与泥岩的区别在于页岩有明显平整的层理，相邻两层组成颗粒大小有明显差异，单层厚度小于25cm总厚度可达到数十米；泥岩层理不明显，单层厚度大于1米，且质地较均匀[1]。
在地表至超过15m深的正常地壳中，绝大部分构成岩石骨架的造岩矿物，基本上都可认为是不导电的。地下物质的整体电阻率主要由孔隙、裂痕和断层破碎带内的水溶液电解导电控制，因此对岩石电阻率变化起主导作用的是温度、压力、有机质含量、水饱和度以及束缚水的含量。
二、温度、压力与碳质页岩电导率的关系
黑色页岩的一大特点是常常富含多种形态的硫，包括有机硫、黄铁矿、单硫化物和硫酸盐等[2]。在实验室条件下测量其电导率。在这种条件下可观察到，不同成岩作用和不同变质程度产生的页岩的电导率存在着较大差异，而总有机碳（TOC）和硫化物含量差别不大。一种沥青黑色页岩（低品味）可逆地显示出其电导率随着温度的改变而变化，这主要是由于黄铁矿到磁黄铁矿的转变，以及在这阶段新产生了更多的长形几何状硫化物，从而增加了导电体的连通性。TOC的含量，主要硫化物的数量，以及什么样的煤化阶段，对黑色页岩的电导率数值影响巨大。同时，页理的程度和低变质作用下硫化物的转化程度，也发挥了重要的作用。页理和煤化作用，以及新产生的硫化物的几何形状，都与页岩的变质叠加作用有关。地壳中的条件（温度，压力，低氧逸度）似乎促进硫化物以及/或铁的转化，造成了导电成份连结性的增加。因此，地壳的一些高导电区，可能是由于至少在弱变质阶段的有机碳和硫化物的结合而造成的。
这一实例说明，可利用页岩层中硫和碳的导电性，而且，随着深度的增加，温度、压力增加，碳质页岩的导电性增加。
三、水饱和度与页岩电阻率的关系
页岩在地层组上多为暗色泥岩与粉砂岩的薄互层，一个具有砂岩和页岩薄互层的岩石模型电阻率可以用下式估算[3]：
式中，、分别为岩石中砂岩、页岩组份的电阻率，是页岩的体积比例，为矿化水电阻率，为孔隙度，为水饱和度。随着饱和度的逐渐降低（即矿化水被不导电的烃类填充物替代的比例越来越高），岩体的电阻率逐渐升高；同条件下，岩体中页岩比例越大，相应电阻率越高。
四、有机质含量与页岩电导率的关系
刘海良等人[4]对高密度电阻率法对于圈定富含有机质的页岩层系有着较高的实用性进行了证实。油页岩矿区的主要岩性为砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、页岩、碳质页岩、沥青质页岩、油页岩等。对岩矿石的电性测定表明，碳质页岩、沥青页岩的电阻率通常比其他岩石的电阻率高。具有砂岩、泥岩的电阻率低于页岩电阻率，页岩电阻率又低于油页岩电阻率的特征，再结合实测电阻率的多峰分布的现象，推断砂岩、泥岩的电阻率为0～75Ω·m，页岩电阻率75～125 Ω·m，油页岩电阻率大于125Ω·m，如果是富油页岩，电阻率可能大于200Ω·m。这一实例说明，电阻率可以详细反映富油页岩层的空间分布。
五、束缚水与页岩电导率、介电常数的关系
Paulus suryono adisoemarta，B.S，M.S[5]在《Complex electrical properties of shale as a function of frequency and water content》一文中提出了地下束缚水自身的变化会引起电磁场特性发生改变这一观点）。在惠灵顿页岩已经被浸泡3个月的情况下，束缚水的电导率值所发生的变化。初始流体的电导率值在零附近，在高频端部有小幅度的增加，导致出现这种现象的原因是，在去离子水中含有饱和油状物杂质。与页岩接触的流体显示出大幅度的增加，主要表现在高频端的电导率。这种电导率的增加可以归因于离子移出了束缚水的孔隙空间。
纯净的水的介电常数在2.25左右，最高为2.44。岩石样本包含的流体显示有显著的增加，并且峰值达到了2.86。比如油和水之间的介电常数的比值是2～80，由此就可以得出结论，由于纯净的水所含束缚水增加，所以样品中的孔隙水则会相对减少。
六、小结
本文针对富有机制页岩层系电阻率变化规律进行总结归纳，为页岩气非地震方法更深层的探测发现提供了可靠的条件
参考文献
[1] 陈更生等， 页岩气藏形成机理与富集规律初探. 天然气工业， 2009. 29（5）.
[2] S.Raab， P.H.， E.Huenges， H.J.Muller， Role of sulfur and carbon in the electrical conductivity of the middle crust. JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH， 1998. 103.
[3] Schon，J.H.， Physical Properties of Rocks. Fundamentals and Principles of Petrophysics， 2004.
[4] 刘海良，苏文利，罗振佳，李磊， 页岩气、油页岩资源的电阻率法勘探. 物探与化探， 2012. 36（3）.
[5] Paulus suryono adisoemarta， B.S.， M.S.， Complex electrical properties of shale as a function of frequency and water content. 1999， Texas Tech University
作者简介
包怡，女，江苏南京，1985年7月，江苏省有色金属华东地质勘查局八一四队，物化探遥
孟云琪，女，湖北武汉，1985年3月，江苏省有色金属华东地质勘查局八一四队，地质）