一种用于介质电性研究的计算方法、可读介质及设备技术

一种用于介质电性研究的计算方法、可读介质及设备，包括以下步骤S100、测量介质中流体相的介电常数，及测量介质骨架的介电常数；S200、测量样品在不同孔隙度及水饱和度的整体介电常数；S300、推导骨架和流体的介电常数、含水量与整体介电常数的关系式；S400、利用S300所求的关系式，对S100的已知量与S200的数据集，求得介质相关性质参数。本发明专利技术的用于介质电性研究的计算方法，通过新的电学分析模式得到了新的电学模型，利用新的模型去分析得到的混合介电常数，可以得到比以往方法更好的介质性质方面的结果。

【技术实现步骤摘要】
一种用于介质电性研究的计算方法、可读介质及设备
本专利技术涉及地球物理勘探、岩石物理实验
，具体涉及一种用于介质电性研究的计算方法、可读介质及设备。
技术介绍
在岩石物理、电磁勘探中，常常需要用合适的电模型把岩石(或其他孔隙固体)的宏观电性(电导率、介电常数)与岩石的岩性参数(孔隙度、饱和度、水含量)联系起来，以便于得到石油、地下水或金属矿体的具体含量。同时在材料科学中，混凝土的延迟力学行为和耐久性能也都取决于其含水量。而水含量与孔隙度息息相关，因此，评估孔隙度对于土木工程结构和岩石勘探至关重要。但是现有的电分析模型都有一定的局限性，并不能适用于所有情况。Landauer基于有效介质理论，提出了一种混合介质的混合介电常数公式。但是此公式假设所有的介质都是由球形颗粒堆积而成，当介质的微观结构分布和均匀分布差距较大的时候，使用此公式会有较大的误差。现在常用的岩电模型都存在一定的问题。最常用的阿尔奇公式是一个经验公式，并没有理论的推导过程，且无法应用于泥质含量较高的岩石中；同时存在一些对阿尔奇公式进行修正了的模型，这些模型参数复杂，只适用一些特定的情况；除此之外，基于理论推导的Maxwell-Garnettequation、Bruggemanself-consistenteffectivemediumapproximation和Jaysundere-Smithequation公式，以及他们的一系列衍生公式则需要混合介质中存在某一相完全离散，且体积分数至少<0.5。总的来说，现有的岩电模型都有一定的局限性，没有一种现有的模型能适用于所有的混合电性的情况。而本专利技术寻找到了一种适用于任何体积分数、任何微观形态分布的岩电模型，可以广泛应用于大部分情况。
技术实现思路
本专利技术提出的一种用于介质电性研究的计算方法，具体涉及孔隙介质孔隙度或含水量的求得方法，可解决勘探、材料问题中求取孔隙介质水含量的问题。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种用于介质电性研究的计算方法，包括以下步骤：S100、测量介质中流体相的介电常数，及测量介质骨架的介电常数；S200、测量样品在不同孔隙度，水饱和度或其他变化情况下的整体介电常数；S300、推导骨架和流体的介电常数、含水量与整体介电常数的规律关系式；S400、利用S300所求的关系式，对S100与S200的数据进行分析，求得介质性质参数。进一步的，所述S300具体包括：首先通过逐级递推单独不规则颗粒在均匀空间中的极化情况，然后通过有效介质理论，把多相介质的每一个颗粒，都看作是存在于全空间的有效介质体中的一个小颗粒；则宏观来说，全空间尺度下并不会有极化强度和激发极化场，即把所有颗粒的极化强度求和之后，值应该和为0，最终得到：即为求得的规律，其中εi为介质每一相的介电常数，fi为每一相体积百分比，<Li>为参数，表示介质形状分布，εm为介质的混合介电常数。进一步的，所述S100具体包括：使用开放式同轴探针测量介质中流体相的介电常数；在固体表面不同位置进行多次测量，得到介质骨架的介电常数。进一步的，所述S100、S200及S300中介电常数换成电导率同样成立。另一方面，本专利技术还公开一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行上述方法的S400的步骤。第三方面，本专利技术还公开一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行上述方法的S400步骤。由上述技术方案可知，本专利技术的用于介质电性研究的计算方法，通过新的电学分析模式得到了新的电学规律，利用新的规律去分析测量的介电常数数据。本专利技术可适用于任何体积分数、任何微观形态分布的孔隙介质，可以广泛应用于大部分勘探、材料的情况。参数相较其他模型较少，在全孔隙度范围具有普适性，在样本孔隙度跨度较大的情况下依旧适用，适用于三相及更多相介质，其他的岩电模型需要额外的修正才能适用于多相介质。本专利技术不需要任何修正就可以适用于大部分条件，可以得到比以往方法更好的介质性质参数等结果。附图说明图1是本专利技术的方法流程图；图2是本专利技术的S300分析中的示意图；图3是本专利技术实施例1中含水量与整体介电常数的数据图；图4是本专利技术实施例1的结果分析对比图；图5是本专利技术实施例2的结果分析对比图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。如1所示，本专利技术实施例的一种用于介质电性研究的计算方法，包括以下步骤：S100、测量介质中流体相的介电常数，及测量介质骨架的介电常数；S200、测量样品在不同孔隙度，水饱和度或其他变化情况下的整体介电常数；S300、推导骨架和流体的介电常数、含水量与整体介电常数的规律关系式；S400、利用S300所求的关系式，对S100与S200的数据进行分析，求得介质性质参数。以下具体说明：S100、对于研究目标，首先使用开放式同轴探针(或其他仪器)测量介质中流体相的介电常数(也可以是电导率)。然后测量介质骨架的介电常数(电导率)，在固体表面不同位置进行多次测量。得到介质骨架的介电常数(电导率)。S200、得到S100的值后，改变其他条件来扩充需要的数据集。在介质中填充不同量的流体，或改变样品的孔隙度，利用开放式同轴探针(或其他仪器)测量不同水饱和度情况下的整体介电常数(电导率)。得到整体介电常数(电导率)的变化关系；S300、推导在一般情况下，S100数据与S200数据的变化规律，骨架和流体的介电常数、含水量与整体介电常数的关系。首先如图2，研究一个单独的颗粒在均匀全空间的情况。颗粒的介电常数为ε1。其外部均匀全空间介电常数为εm，外场为E0。问题为求一个颗粒的极化强度。颗粒的极化强度和电场互相激发最终达到一个稳定状态，但直接求取颗粒极化强度的方法无法适用于不规则的颗粒，所以用递推的思路求取颗粒的总极化强度。首先考虑极化所产生的电场变化还没有发生，考虑没有变化的外场E0所产生的极化强度，称之为第1级极化强度P1，再考虑第1级极化强度P1所产生的极化电场，称之为第1级激发极化场，之后依次递推第2级、第3级、……直到第n级极化强度与激发极化场。在这个假设下，注意这时候并不是电学稳定的状态，所以一些电学推论不成立。因为没有极化电场的影响，极化电荷会均匀的分布在颗粒表面，与无限大介质板的情况类似，电极化强度为界面的极化电荷密度。此时颗粒内外的电场都还没有变化，都为起始的外场E0。此电场在颗粒表面产生的极化电荷为内外电场产生的感应电荷的综合，即：P1＝εmE0-ε1E本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于介质电性研究的计算方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS100、测量介质中流体相的介电常数，及测量介质骨架的介电常数；/nS200、测量样品在不同孔隙度及水饱和度的整体介电常数；/nS300、推导骨架和流体的介电常数、含水量与整体介电常数的规律关系式；/nS400、利用S300所求的关系式，对S100与S200的数据进行分析，求得介质性质参数。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于介质电性研究的计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
S100、测量介质中流体相的介电常数，及测量介质骨架的介电常数；
S200、测量样品在不同孔隙度及水饱和度的整体介电常数；
S300、推导骨架和流体的介电常数、含水量与整体介电常数的规律关系式；
S400、利用S300所求的关系式，对S100与S200的数据进行分析，求得介质性质参数。


2.根据权利要求1所述的用于介质电性研究的计算方法，其特征在于：所述S300具体包括：
首先通过逐级递推单独不规则颗粒在均匀空间中的极化情况，然后通过有效介质理论，把多相介质的每一个颗粒，都看作是存在于全空间的有效介质体中的一个小颗粒；
则宏观来说，全空间尺度下并不会有极化强度和激发极化场，即把所有颗粒的极化强度求和之后，值应该和为0，最终得到：



即为求得的规律，其中εi为介质每一相的介电...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳明鑫，张翼高飞，吴雨轩，杨晓冬，
申请(专利权)人：安徽国科骄辉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34