本书系统介绍了激光诱导电响应技术的基本原理，及其在页岩各向异性表征中的应用，内容涵盖基于激光致热效应的激光诱导电响应、基于等离子体效应的激光诱导电响应、激光诱导电响应的检测原理、不同成分与结构对激光诱导电响应的影响，以及页岩各向异性的激光诱导电响应表征等方面。
本书可供油气勘探资源领域的科研人员参考，也可供地质资源与地质工程、石油与天然气工程等专业的学生学习。

第1章 绪论 001
1.1 概述 001
1.2 页岩各向异性的主要成因与表现形式 001
1.3 页岩各向异性的实际影响与重要意义 002
1.4 页岩各向异性检测方法 004
1.4.1 激光诱导击穿光谱 005
1.4.2 激光超声 006
1.4.3 斜入射光反射差 007
1.4.4 太赫兹光谱 008
1.5 激光诱导电响应技术 010
1.6 问题与挑战 011

第2章 基于激光致热效应的激光诱导电响应 013
2.1 概述 013
2.2 实验样品与测试方法 015
2.2.1 样品制备 015
2.2.2 成分和结构测试 016
2.2.3 稳态激光辐照下的LIER 测试 016
2.2.4 热解过程LIER 检测 017
2.3 油页岩物性分析 017
2.4 基于LIT 效应的激光诱导电响应模型 019
2.4.1 激光致热效应的基本原理 019
2.4.2 油页岩LIER 检测模型 021
2.5 油页岩热解过程的LIER 实时监测 027
2.5.1 油页岩热学特性 027
2.5.2 热解过程的LIER 精细评价 029
2.6 理论探索 030
2.7 本章小结 031

第3章 基于等离子体效应的激光诱导电响应 033
3.1 概述 033
3.2 等离子体的LIER 检测模型 035
3.2.1 实验测试方法 035
3.2.2 偏置电压和激光能量对LIER 的影响 036
3.2.3 阻抗效应对LIER 的影响 039
3.2.4 等效电路 042
3.3 随机堆积颗粒的LIER 特征 043
3.3.1 样品制备与测试方法 043
3.3.2 RPG 的LIV 响应特征 044
3.3.3 LIV 的阻抗效应 046
3.4 粒径对颗粒物质LIER 的影响 049
3.4.1 实验测试方法 050
3.4.2 不同粒径RPG 的LIER 特征 051
3.5 油页岩的LIER 响应特征 054
3.5.1 实验测试方法与等效电路 054
3.5.2 基于LIP 的油页岩LIER 特征 056
3.5.3 油页岩含油率非热解直接表征 058
3.6 本章小结 059

第4章 激光诱导电响应的检测原理 060
4.1 各向异性检测方法 061
4.2 激光致热效应 062
4.3 电致电阻效应 064
4.4 剩余极化电场效应 066
4.5 偏置电压对LIER 的影响 066
4.6 本章小结 067

第5章 成分与结构对激光诱导电响应的影响 068
5.1 样品制备 068
5.1.1 模拟样品 068
5.1.2 页岩样品 070
5.2 LIER 测试方法 070
5.3 结构对LIER 的影响 071
5.3.1 模拟样品层理结构对LIER 的影响 071
5.3.2 模拟样品面外各向异性的LIER 检测 076
5.3.3 模拟样品面内各向异性的LIER 检测 078
5.3.4 周期结构模拟样品的LIER 检测 079
5.4 成分各向异性对LIER 的影响 081
5.4.1 成分对模拟样品LIER 的影响 081
5.4.2 激光辐照位置对LIER 的影响 082
5.4.3 成分非均质性对页岩LIER 的影响 084
5.5 本章小结 087

第6章 页岩各向异性的激光诱导电响应表征 088
6.1 样品制备与测试方法 088
6.2 LIER 检测模型 089
6.3 稳态激光辐照下LIER 的各向异性 092
6.4 脉冲激光辐照下LIER 的各向异性 095
6.5 岩心切向LIER 的各向异性 099
6.6 激光钻孔中LIER 的各向异性 101
6.7 讨论 103
6.7.1 零场各向异性LIER 103
6.7.2 激光诱导增强电致电阻效应与页岩各向异性表征 104
6.7.3 面内各向异性的LIER 检测 106
6.8 本章小结 108

第7章 结论与展望 110
7.1 研究结论 110
7.2 未来展望 111

参考文献 114

近年来，光学技术以其非接触、高灵敏、不受电磁干扰等优势，在石油领域已经展现出重要的科研及应用价值。其中，以遥感、电磁波等方法为代表的勘探测井技术是油气资源勘探的基础，以各类质谱、色谱，以及紫外光、红外光、可见光、荧光光谱方法为代表的光谱技术是液态、气态能源物质的分析基础。光学技术不仅成为油气资源现有表征和评价方法的补充手段，也为油气资源的评价提供了新的数值指标。
针对国家油气能源战略的重大需求，笔者于2011 年开拓了“油气光学” (Oil and Gas Optics)交叉学科方向，一直致力于将光学前沿技术与油气资源的勘探开发相结合，开展油气物质光学性质的应用基础研究，以及光学方法在油气领域应用的重大关键技术、前瞻技术研究。目前，笔者带领的油气光学研究团队已在油气资源光学探针表征与评价，油气资源光探测物理、材料及器件，流体光学，纳米岩石物理，大气环境光学等方面取得了重要进展。
页岩中含有大量可供开采的油气资源，已快速发展成为全球非常规油气最重要的勘探目标之一。页岩存在页状、片层状的层理构造，其物理性质具有明显的各向异性特征，显著影响着页岩油气的勘探开发。页岩各向异性的产生机制与量化评价始终是页岩物理性质研究中的重、难点问题，正确认识页岩的各向异性特征，明确其响应机制，既能为页岩油气开发提供理论指导，降低开采成本，也能使其各向异性参数有望成为评价页岩中油气富集情况的新指标，对非常规油气资源勘探开发具有重要意义。
页岩中的黏土矿物、有机质及微裂缝在空间结构上相互交错，矿物组分、矿物与微裂隙的排布、层间联结程度、有机质含量与赋存状态是影响页岩各向异性的主要因素。迄今为止，页岩物质(层理、界面、矿物、微裂缝、孔隙、有机质)对各向异性的作用机制仍未能明确，已成为页岩物理性质评价中的瓶颈问题。笔者前期的可行性研究表明，激光诱导电响应有望成为攻克这个瓶颈的利刃，为页岩各向异性及其储集结构的分析评价提供新技术、新指标。
本书基于笔者多年研究的经验总结，共包括7章内容，其中第1章为绪论，介绍页岩各向异性的研究背景及检测技术，第2章和第3章分别介绍基于激光致热效应和等离子体效应的激光诱导电响应，第4章介绍激光诱导电响应的检测原理，第5章介绍成分与结构对激光诱导电响应的影响，第6章为页岩各向异性的激光诱导电响应表征，第7章给出了本书结论以及未来展望。这样编排是为了使读者既能充分地了解和学习激光诱导电响应的基本原理和检测模型，又可以根据复杂的场景灵活地选择相关理论解决实际问题。
本书由刘学聪负责编写，赵昆负责全书的统稿和校对工作。感谢中国石油大学(北京)油气光学研究团队的全体教师、同学，感谢国家自然科学基金面上项目的支持。油气储层激光检测是一个新兴交叉学科领域，其理论和技术尚待进一步发展和完善，限于笔者的水平和能力，书中难免存在疏漏与不足之处，敬请广大读者批评指正。

编著者