对于以粒间孔为主的纯砂岩储层,人们通常采用阿尔奇公式将岩石导电特性与含水饱和度联系起来。当砂岩中含有泥质时,由于粘土矿物的附加导电性,储层导电特征与饱和度的关系变得复杂,泥质砂岩导电模型及饱和度方程的建立一直是测井解释的一大难题。研究人员提出了各种方法来评价粘土矿物对储层性质的影响,但是,目前仍然在探寻一种普遍且可靠的泥质砂岩解释模型。本文首先基于贝雷砂岩的两相三维数字岩心(骨架、孔隙),利用基于粘土生长的随机方法构建含粘土的三相数字岩心(骨架、孔隙、粘土),设定随地层水电导率C_w变化的粘土电导率C_ex,利用有限元方法进行电性数值模拟,分析了纯砂岩、泥质砂岩饱和水时的电导率C₀与地层水电导率C_w的关系(C₀-C_w曲线),研究不同粘土矿物类型、粘土矿物含量和孔隙度等对岩石电性C₀的影响,共计94组模拟数据。然后采用数学形态法构建不同含水饱和度的泥质砂岩数字岩心,利用有限元方法计算部分水饱和时的纯砂岩、泥质砂岩的电导率C_t,研究电阻率增大系数I与含水饱和度S_w之间的关系(I-S_w曲线)。在模拟过程中充分考虑了粘土矿物类型、粘土矿物含量和地层水电导率等因素对岩石电性的影响。最后评价了经典的泥质砂岩导电模型并建立了新的幂函数导电模型。饱和水岩石的数值模拟结果表明,粘土含量7%为一个临界点,当粘土含量小于7%时,C₀-C_w曲线近似呈直线,低矿化度段非线性关系不明显;当粘土含量大于7%时,C₀-C_w曲线在低矿化度段呈现出明显的非线性。粘土的附加导电性与粘土矿物的类型有关,蒙脱石具有最高的阳离子交换能力,所造成的附加电导最大,伊利石、绿泥石和高岭石的附加电导依次减小。粘土含量增加的同时孔隙变窄,孔隙度减小,虽然粘土附加导电性提高了岩石导电性,但是孔隙结构变化引起电阻率增加,这是泥质砂岩导电特性中两个同时并存的相反因素,只是在不同情况下,两者有不同程度的影响,因此建立泥质砂岩导电模型时需要考虑这些因素的影响。不同饱和度岩石导电性的模拟结果表明,双对数坐标下的泥质砂岩I-S_w曲线仅在高含水饱和度段近似为线性,在低含水饱和度段呈现明显的非线性特征。不同泥质砂岩的I-S_w曲线的在高饱和度段基本重合,在低饱和度段出现明显的分叉。电阻率增大系数I和饱和度指数n随着粘土含量的增加而减小,随着粘土附加导电性的增加而减小,随着地层水电导率的增大而增大,油湿岩石的电阻率增大系数明显大于水湿岩石的电阻率增大系数。为了验证上述模拟结果和导电模型,对我国苏里格地区9块含泥的致密砂岩岩样进行了岩石导电性的实验测量。实际测量结果表明,岩心C₀-C_w曲线和I-S_w的趋势和规律与基于数字岩心的模拟结果一致,利用幂函数导电模型计算电阻率和实验测量电阻率吻合较好。利用新的饱和度模型计算苏里格地区砂岩层段的含水饱和度,计算结果与密闭取芯含水饱和度吻合较好,本文建立的饱和度模型很好地描述了泥质砂岩的导电特性。泥质砂岩储层导电特性的研究,不仅有助于厘清泥质砂岩的导电机制,而且对油气储层的测井评价以及油气藏的勘探开发具有重要意义。