自然电位1-1.

2019/12/17地球物理与石油资源学院1电法测井2019/12/17地球物理与石油资源学院2电法测井理论课时32，实验课时4，总课时36具体学时分配如下：第一章自然电位测井6学时第二章普通电阻率测井10学时第三章侧向（聚焦）测井10学时第四章感应侧井4学时第五章电测井新方法简介2学时2019/12/17地球物理与石油资源学院3电法测井(electriclog)•自然电位测井•普通电阻率测井•侧向（聚焦）测井•感应侧井•介电（电磁波传播）测井分类：天然电场和人工电场供电方式：直流电（低频）和交变电流（高频）新方法阵列感应阵列侧向过套管电阻率利用电场、磁场的原理设计的测井仪器，获取地层电阻率2019/12/17地球物理与石油资源学院4电法测井第一章自然电位测井第二章普通电阻率测井第三章侧向（聚焦）测井第四章感应侧井第五章电测井新方法简介2019/12/17地球物理与石油资源学院5Spontaneouspotential,selfpotential.Thedifferenceofpotential(DCvoltage)betweenamovableelectrodeintheboreholeandadistantreferenceelectrodeusuallyatthesurface.TheSPresultsfromtheIRdropmeasurableintheboreholeproducedbytheflowofSPcurrentsinthehole.Thesecurrentsaregeneratedbytheelectrochemicalandelectrokineticpotentials.Inimpermeableshales,theSPtendstofollowafairlyconstantshalebaseline.Inpermeableformations,thedeflectiondependsonthecontrastbetweentheioncontentoftheformationwaterandthatofthefollowing:drillingmudfiltrate,theclaycontent,thebedthicknessandresistivity,holesize,invasion,andbedboundaryeffects,etc.Inthick,permeable,clean,nonshaleformations,theSPvalueapproachesthefairlyconstantstaticSPvaluewhichwillchangeiftheformationwatersalinitychanges.Indirtyreservoirrocks,theSPwillnotreachthesamevalue,andapseudo-staticSPvaluewillberecorded.spontaneouspotential,simplesplog2019/12/17地球物理与石油资源学院6TheSPismostusefulwhenthemudisfresherthantheformationwater,agoodcontrastexistsbetweenmudfiltrateandformationwaterresistivities,andformationresistivityislowtomoderate.Inthesecases,itindicatespermeablebedsbylargenegativedeflections,permitseasysand-shalediscrimination,isusefulforcorrelations,andunderfavorableconditions,canbeusedfortheestimationofformationwaterresistivity.Thecurvestillremainsusefulinsomesalinemuds.Iftheformationwaterislesssalinethanthemudfiltrate,theSPdeflectionwillbepositive.However,whenthemudcolumnbecomessoconductiveitwillnotsupportademonstrableIRdrop,theSPcurvebecomesfeatureless.2019/12/17地球物理与石油资源学院7第1章自然电位测井(spontaneouspotential,simplesplog)1.1自然电位形成原因1.2自然电位测井曲线及其特点1.3自然电位曲线的应用沿井轴测量记录自然电位变化曲线,用以区别岩性和划分渗透层的测井方法叫自然电位测井2019/12/17地球物理与石油资源学院8•原理：测量井中自然电场vMN井中电极M与地面电极N之间的电位差自然电位测井第1章自然电位测井图1-1自然电位测井示意图2019/12/17地球物理与石油资源学院91.1自然电位形成原因由于泥浆与地层水的矿化度不同,在钻开岩层后,在井壁附近两种不同矿化度的溶液发生电化学反应,产生电动势,形成自然电场.主要有扩散电动势和扩散吸附电动势.第1章自然电位测井2019/12/17地球物理与石油资源学院10一扩散电动势渗透性薄膜第1章自然电位测井图1-2扩散电动势产生示意图一般地层水为NaCL溶液,当不同浓度的溶液在一起时存在使浓度达到平衡的自然趋势,即高浓度溶液中的离子要向低浓度溶液一方迁移,这种过程叫离子扩散.在扩散过程中,各种离子的迁移速度不同,如氯离子迁移速度大于钠离子(后者多带水分子),这样在低浓度溶液一方富集氯离子(负电荷)高浓度溶液富集钠离子(正电荷),形成一个静电场,电场的形成反过来影响离子的迁移速度,最后达到一个动态平衡,如此在接触面附近的电动势保持一定值,这个电动势叫扩散电动势记为Ed2019/12/17地球物理与石油资源学院11扩散电动势Ed大小与温度和浓度差有关（1-1）也可写为:（1-2）其中:Kd:与温度和溶液成分有关的常数)log(CmfCwfKdEd)log(RwfRmfKdEd第1章自然电位测井2019/12/17地球物理与石油资源学院12若把渗透性薄膜变成泥岩薄膜,结果如何?同样离子将要扩散,但泥岩对负离子有吸附作用,可以吸附一部分氯离子,扩散的结果使浓度小的一方富集大量的钠离子而带正电,浓度大的一方富集大量的氯离子而带负电,这样在泥岩薄膜形成扩散吸附电动势记为Eda二扩散吸附电动势泥岩薄膜第1章自然电位测井图1-3扩散吸附电动势产生示意图2019/12/17地球物理与石油资源学院13扩散吸附电动势Eda大小与温度和浓度差有关可写为:（1-3）其中:Kda:与温度和溶液成分有关的常数此外还有过滤电动势,这种电动势是在压力差作用下泥浆滤液向地层渗入时产生的,只有在压力差较大时才考虑过滤电动势的影响.)log()log(RwfRmfKdaCmfCwfKdaEda第1章自然电位测井2019/12/17地球物理与石油资源学院14第1章自然电位测井图1-4井内自然电场分布示意图1、扩散—吸附电位：纯砂岩-11.6mV/180C纯泥岩59.1mV/180C2、过滤电位（一般可忽略）：泥浆柱与地层之间存在压差时，液体发生过滤作用产生的。与压差、滤液电阻率成正比。渗透层平均值约为0.77mV2019/12/17地球物理与石油资源学院15一自然电位曲线在自然电位测井时一般把测量电极N放在地面上,电极M用电缆放在井下,提升N电极,沿井轴测量自然电位(M电位)随深度变化的曲线叫自然电位曲线(SP).由自然电场分布特征可以看到,在砂岩和泥岩交界处,自然电位曲线有明显变化1.2自然电位测井曲线及其特点第1章自然电位测井图1-5自然电位和电阻率测量原理图2019/12/17地球物理与石油资源学院16在相当厚的纯砂岩和纯泥岩交界面附近的自然电位变化最大,它是产生自然电场的总电动势,记为E：SSPCmfCwfKEdaEdE)log(通常把E称为静自然电位,记为SSP,Ed的幅度为砂岩线,Eda的幅度为泥岩线.实际测井中以泥岩线作为自然电位测井曲线的基线(零线)—泥岩基线.偏离泥岩基线为异常幅度第1章自然电位测井（1-4）2019/12/17地球物理与石油资源学院17一般自然电流I要经过泥浆砂岩泥岩,(如图)这样rshIrdIrmISSP...当砂岩层为有限厚时它的自然电位为自然电流I在流经泥浆等效电阻上的电位降,即自然电位曲线SP:rshrsdrmrmSSPrmISP..第1章自然电位测井图1-6等效电路（1-5）2019/12/17地球物理与石油资源学院18二SP曲线特点1曲线对称地层中点;2厚地层SP=SSP曲线半幅度点正对地层界面;3厚度减小SP减小,地层中间取得幅度最大值.实际曲线与理论曲线类似,但没有理论曲线规则且没有”绝对零点”在砂泥岩剖面井中一般地层水浓度较高,因此在砂岩层段出现”负异常”第1章自然电位测井图1-7自然电位测井理论曲线图1-8半幅点法示意图2019/12/17地球物理与石油资源学院19砂泥岩剖面：泥岩处SP曲线平直（基线）砂岩处负异常（RmfRw)负异常幅度与粘土含量成反比，Rmf/Rw成正比第1章自然电位测井图1-9砂泥岩剖面自然电位曲线2019/12/17地球物理与石油资源学院20高阻致密层处曲线倾斜碳酸盐岩地层孔隙和裂缝发育段、致密段与邻近泥岩比较，有不同程度的小幅度负异常。第1章自然电位测井图1-11碳酸盐岩剖面自然电位曲线图1-10高阻致密层自然电位曲线形状示意图2019/12/17地球物理与石油资源学院211泥浆矿化度的影响2岩性的影响砂岩泥岩3温度的影响;4地层电阻率的影响5地层厚度影响6井眼的影响三影响自然电位的因素（p11-12)第1章自然电位测井2019/12/17地球物理与石油资源学院22泥浆矿化度的影响1泥浆矿化度的影响第1章自然电位测井图1-12高低矿化度自然电位曲线2019/12/17地球物理与石油资源学院23含泥砂岩较厚纯砂岩纯砂岩第1章自然电位测井2岩性的影响图1-13不同层厚、含泥砂岩自然电位曲线2019/12/17地球物理与石油资源学院24•其他影响因素：淡水层幅度变小；水淹层的幅度和基线发生变化；泥浆含有某些化学或导电物质；地面电场的干扰。•曲线质量要求1、泥岩基线稳定，100m井段基线偏移不超过10mV。2、自然电位正负异常符合钻井液矿化度与地层水矿化度之间的关系。负异常幅度与地层水矿化度成正比。3、与岩性剖面有对应性。4、曲线平滑，干扰幅度小于1.5mV。5、距井口200m井段的自然电位不作严格要求，但必须能清楚地划分砂岩。第1章自然电位测井2019/12/17地球物理与石油资源学院251.3自然电位曲线的主要应用应用1、识别岩性，划分渗透层2、求地层水电阻率3、判断水淹层4、研究沉积相5、估算泥质含量第1章自然电位测井2019/12/17地球物理与石油资源学院26不同深度的SP负异常1、识别岩性，划分渗透层图1-14识别岩性、划分渗透层第1章自然电位测井2019/12/17地球物理与石油资源学院272、地层水电阻率Rw的确定（1）原始地层水电阻率确定)log(RwfRmfeKSSPA.扩散电动势求原始地层水电阻率用自然电位求地层水电阻率就是以下式为依据的，大体过程是；根据SP求出SSP,根据温度求出K,根据Rmfe求出Rw。具体做法：1、确定含水层的静自然电位SSP若在剖面中有足够厚且无侵入的纯水层，其电阻率与围岩电阻率接近时，可将它的自然电位最大负值与泥岩基线的差值作为SSP。难于找到这种地层时，则应从曲线上读出SP厚用图1-16对层厚、电阻率、侵入带等进行校正，求出SSP.（1-6）第1章自然电位测井2019/12/17地球物理与石油资源学院282、求K不同温度的K值不