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自然电位测井第1页，本讲稿共17页 3.1自然电位形成原因自然电位形成原因 由于由于泥浆与地层水的矿化度不同泥浆与地层水的矿化度不同,在在钻开岩层后钻开岩层后,在井壁附近两种不同矿化度在井壁附近两种不同矿化度的溶液发生电化学反应的溶液发生电化学反应,产生电动势产生电动势,形成形成自然电场自然电场.主要有主要有扩散电动势扩散电动势和和扩散吸附电动扩散吸附电动势势.第三章自然电位测井第三章自然电位测井第2页，本讲稿共17页 一般地层水为一般地层水为NaCL溶液溶液,当不同浓度的溶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液在一起时存在使浓度达到平衡的自然趋势,即即高浓度溶液中的离子要向低浓度溶液一方迁移高浓度溶液中的离子要向低浓度溶液一方迁移,这种过程叫这种过程叫离子扩散离子扩散.第三章自然电位测井第三章自然电位测井+-第4页，本讲稿共17页在扩散过程中在扩散过程中,各种离子的迁移速度不同各种离子的迁移速度不同,如氯如氯离子迁移速度大于钠离子离子迁移速度大于钠离子(后者多带水分子后者多带水分子),),这这样在样在低浓度溶液一方富集氯离子低浓度溶液一方富集氯离子(负电荷负电荷)高浓高浓度溶液富集钠离子度溶液富集钠离子(正电荷正电荷),形成一个形成一个静电场静电场,电场的形成反过来影响离子的迁移速度电场的形成反过来影响离子的迁移速度,最后达最后达到一个到一个动态平衡动态平衡,如此在接触面附近的电动势保如此在接触面附近的电动势保持一定值持一定值,这个电动势叫这个电动势叫扩散电动势记为扩散电动势记为EdEd第5页，本讲稿共17页扩散电动势扩散电动势Ed大小与温度和浓度差有关大小与温度和浓度差有关也可写为也可写为:其中其中:Kd:与温度和溶液成分有关的常数与温度和溶液成分有关的常数第三章自然电位测井第三章自然电位测井第6页，本讲稿共17页 若把渗透性薄膜变成泥岩薄膜若把渗透性薄膜变成泥岩薄膜,结果如何结果如何?同样离子将要扩散同样离子将要扩散,但但泥岩对负离子有吸泥岩对负离子有吸附作用附作用,可以吸附一部分氯离子可以吸附一部分氯离子,扩散的结扩散的结果使浓度小的一方富集大量的钠离子而带果使浓度小的一方富集大量的钠离子而带正电正电,浓度大的一方富集大量的氯离子而带浓度大的一方富集大量的氯离子而带负电负电,这样在泥岩薄膜形成这样在泥岩薄膜形成扩散吸附电动扩散吸附电动势记为势记为Eda二二 扩散吸附电动势扩散吸附电动势泥岩薄膜第三章自然电位测第三章自然电位测井井第7页，本讲稿共17页 扩散吸附电动势扩散吸附电动势Eda大小与温度和浓度差有关大小与温度和浓度差有关可写为可写为:其中其中:Kda:与温度和溶液成分有关的常数与温度和溶液成分有关的常数第三章自然电位测井第三章自然电位测井此外还有此外还有过滤过滤 电动势电动势,这种电动势是在压力差作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用下泥浆滤液向地层渗入时产生的,只有在压力只有在压力差较大时才考虑过滤电动势的影响差较大时才考虑过滤电动势的影响.第8页，本讲稿共17页泥岩第三章自然电位测第三章自然电位测井井第9页，本讲稿共17页 一自然电位曲线一自然电位曲线1自然电位曲线自然电位曲线在自然电位测井时一般把测量电极在自然电位测井时一般把测量电极N放放在地面上在地面上,电极电极M用电缆放在井下用电缆放在井下,提升提升M电极电极,沿井轴测量自然电位沿井轴测量自然电位(M电位电位)随深随深度变化的曲线叫度变化的曲线叫自然电位曲线自然电位曲线(SP).由自然电场分布特征可以看到由自然电场分布特征可以看到,在砂岩和泥在砂岩和泥岩交界处岩交界处,自然电位曲线有明显变化自然电位曲线有明显变化3.2自然电位测井曲线及其特点自然电位测井曲线及其特点第三章自然电位测第三章自然电位测井井第10页，本讲稿共17页在相当厚的纯砂岩和纯泥岩交界面附近的自然电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位变化最大,它是产生自然电场的总电动势它是产生自然电场的总电动势,记记为为E通常把通常把E称为静自然电位称为静自然电位,记为记为SSP,Ed的幅度的幅度为砂岩线为砂岩线,Eda的幅度为泥岩线的幅度为泥岩线.实际测井中以泥岩线作为自然电位测井曲实际测井中以泥岩线作为自然电位测井曲线的基线线的基线(零线零线)泥岩基线泥岩基线.偏离偏离泥岩基线为泥岩基线为异常幅度异常幅度第三章自然电位测第三章自然电位测井井第11页，本讲稿共17页 2等效电路等效电路一般自然电流一般自然电流I要经过泥浆要经过泥浆 砂岩砂岩 泥泥岩岩,(如图如图)这样这样当砂岩层为有限厚时它的自然电当砂岩层为有限厚时它的自然电位为自然电流位为自然电流I在流经泥浆等效在流经泥浆等效电阻上的电位降电阻上的电位降,即自然电位曲即自然电位曲线线SP:第12页，本讲稿共17页二二SP曲线特点曲线特点1曲线对称地层中点曲线对称地层中点;2厚地层厚地层SP=SSP曲线半幅度曲线半幅度点正对地层界面点正对地层界面;3 厚度减小厚度减小SP减小减小,地层中间地层中间取得幅度最大值取得幅度最大值.实际曲线与理论曲线类似实际曲线与理论曲线类似,但没有理论曲但没有理论曲线规则且没有线规则且没有”绝对零点绝对零点”在砂泥岩剖面井中一般地层水浓度较高在砂泥岩剖面井中一般地层水浓度较高,因此在因此在砂岩层段出现砂岩层段出现”负异常负异常”第13页，本讲稿共17页1 溶液成分的影响溶液成分的影响;2岩性的影响岩性的影响 砂岩砂岩 泥岩泥岩3温度的影响温度的影响;4地层电阻率的影响地层电阻率的影响5地层厚度影响地层厚度影响 厚度增加厚度增加SP增加增加6井眼的影响井眼的影响 井径扩大截面积增加井径扩大截面积增加,泥浆电阻变小泥浆电阻变小,SP变变小小三影响因素三影响因素第三章自然电位测第三章自然电位测井井第14页，本讲稿共17页2.3自然电位曲线的应用自然电位曲线的应用一一 划分渗透层划分渗透层;砂泥岩剖面井段的特点砂泥岩剖面井段的特点:泥岩基线泥岩基线 砂岩异常幅度砂岩异常幅度二估算泥值含量二估算泥值含量 三确定地层水电阻率三确定地层水电阻率第15页，本讲稿共17页四判断水淹层位四判断水淹层位基线偏移基线偏移第16页，本讲稿共17页作业1)自然电位测井曲线有绝对值吗自然电位测井曲线有绝对值吗?为什么为什么?2)地层若水淹解释为什么在自然电位测井地层若水淹解释为什么在自然电位测井曲线中会发生曲线中会发生”基线偏移基线偏移”现象现象3)若地层水电阻率小于泥浆滤液电阻率若地层水电阻率小于泥浆滤液电阻率,则砂岩层段自然电位测井曲线显示正异则砂岩层段自然电位测井曲线显示正异常还是负异常常还是负异常?第17页，本讲稿共17页
