第一章-自然电位测井课件.pptx
第一章第一章 自然电位测井自然电位测井 早期的电阻率测井过程中，常发现在供电电极不供电时，早期的电阻率测井过程中，常发现在供电电极不供电时，仍可在井中测量到电位变化。经研究表明这个电位是在钻开仍可在井中测量到电位变化。经研究表明这个电位是在钻开岩层后，在井壁附近发生一系列电化学活动的结果，为了与岩层后，在井壁附近发生一系列电化学活动的结果，为了与人为供电造成的人工电场相区别，称其自然电场。自然电场人为供电造成的人工电场相区别，称其自然电场。自然电场的分布和岩性有密切的关系，因此，通过研究井眼内自然电的分布和岩性有密切的关系，因此，通过研究井眼内自然电场的电位变化即可反应井壁岩性。这种测井方法叫自然电位场的电位变化即可反应井壁岩性。这种测井方法叫自然电位测井测井自然电位具有方法简单、实用性高等特点，是划分岩性和储自然电位具有方法简单、实用性高等特点，是划分岩性和储集层性质、求取测井参数以及其他地质应用不可缺少的基本集层性质、求取测井参数以及其他地质应用不可缺少的基本方法之一方法之一第一节第一节 自然电位的产生自然电位的产生第二节第二节 自然电位测井曲线的特征自然电位测井曲线的特征第三节第三节 自然电位测井曲线的影响因素自然电位测井曲线的影响因素第四节第四节 自然电位测井曲线的应用自然电位测井曲线的应用第一章第一章 自然电位测井自然电位测井第一节第一节 自然电位的产生自然电位的产生 由于泥浆和地层水的矿化度不同，在钻开岩层后，由于泥浆和地层水的矿化度不同，在钻开岩层后，井壁附近两种不同矿化度的溶液接触产生电化学过程，井壁附近两种不同矿化度的溶液接触产生电化学过程，结果产生电动势形成自然电场。在石油井中自然电场主结果产生电动势形成自然电场。在石油井中自然电场主要是由扩散电动势和扩散吸附电动势组成要是由扩散电动势和扩散吸附电动势组成泥浆泥浆：钻井时，在井内流动的介质。：钻井时，在井内流动的介质。泥浆滤液泥浆滤液：在一定压差下，进入到井壁地层孔隙内的泥浆。：在一定压差下，进入到井壁地层孔隙内的泥浆。地层水地层水：地层孔隙内的水。：地层孔隙内的水。矿化度矿化度：溶液含盐的浓度。溶质重量与溶液重量之比。：溶液含盐的浓度。溶质重量与溶液重量之比。离子扩散离子扩散：两种不同浓度的盐溶液接触时，在渗透压的作用：两种不同浓度的盐溶液接触时，在渗透压的作用下高浓度溶液中的离子，穿过渗透性的隔膜迁移到低浓度下高浓度溶液中的离子，穿过渗透性的隔膜迁移到低浓度l一、扩散电动势一、扩散电动势l 当当两种不同浓度两种不同浓度的溶液被半透膜隔开，的溶液被半透膜隔开，离子在渗透压作用下，高浓度溶液的离离子在渗透压作用下，高浓度溶液的离子将穿过半透膜向较低浓度的溶液中移子将穿过半透膜向较低浓度的溶液中移动。这种现象叫扩散现象，形成的电位动。这种现象叫扩散现象，形成的电位叫扩散电位叫扩散电位.l扩散电位产生的条件：扩散电位产生的条件：l1、泥浆和地层水的矿化度不同、泥浆和地层水的矿化度不同l2、井壁地层具有渗透性、井壁地层具有渗透性l3、正、负离子的迁移速率不同、正、负离子的迁移速率不同第一节第一节 自然电位的产生自然电位的产生l扩散电动势可由扩散电动势可由Nernst方程计算：方程计算：l其中：其中：R克分子气体常数，克分子气体常数，8.313J/k；T绝对温度，绝对温度，K；T=273+toC FFarady常数，常数，96520 C/equiv；Cw、Cm两种溶液的矿化度；两种溶液的矿化度；U、v正、负离子的迁移率正、负离子的迁移率 Z+、Z-正、负离子的离子价正、负离子的离子价 n+、n-每个分子离解后形成的正离子数和负离子数每个分子离解后形成的正离子数和负离子数一、扩散电位一、扩散电位第一节第一节 自然电位的产生自然电位的产生l在砂泥岩剖面井中的纯砂岩段，在井壁附近产生的扩散电动势可表示为：一、扩散电位一、扩散电位第一节第一节 自然电位的产生自然电位的产生在井中，在井中，18时若地层水浓度时若地层水浓度Cw等于等于10倍的泥浆溶液矿化度倍的泥浆溶液矿化度Cmf时，时，经理论推算：经理论推算：kd=-11.6mv，其中负号表示低度一方井中的电位低，其中负号表示低度一方井中的电位低一、扩散电位一、扩散电位NaCl第一节第一节 自然电位的产生自然电位的产生产生条件：产生条件：1 1、泥浆和地层水的矿化度不同；、泥浆和地层水的矿化度不同；2 2、井壁地层具有一定的渗透性；、井壁地层具有一定的渗透性；3 3、地层颗粒对不同极性的离子具有不同的吸附性。、地层颗粒对不同极性的离子具有不同的吸附性。组成泥岩的粘土，其结晶构造和化学性质只允许组成泥岩的粘土，其结晶构造和化学性质只允许阳离子通过泥岩扩散，而吸附带负电的阴离子，这样阳离子通过泥岩扩散，而吸附带负电的阴离子，这样当当CwCmCwCm时，对着泥岩的井眼中建立了正电位时，对着泥岩的井眼中建立了正电位二、扩散吸附电位二、扩散吸附电位第一节第一节 自然电位的产生自然电位的产生二、扩散吸附电位二、扩散吸附电位扩散吸附电位产生示意图扩散吸附电位产生示意图第一节第一节 自然电位的产生自然电位的产生二、扩散吸附电位二、扩散吸附电位当泥浆和地层水矿化度都较低时，上式可写为当泥浆和地层水矿化度都较低时，上式可写为第一节第一节 自然电位的产生自然电位的产生NaCl第一节第一节 自然电位的产生自然电位的产生 电流线及电位电流线及电位在井中的分布。在井中的分布。电流流向为泥电流流向为泥岩岩泥浆泥浆砂岩砂岩泥岩。泥岩。在回路中有在回路中有关参数为关参数为E Ed d、E Edada砂岩砂岩泥岩泥岩CwCmfEs=Ed+Eda=Kd lg(Cw/Cmf)+Kda lg(Cw/Cmf)=Kslg(Cw/Cmf)Ks=Kd+KdaKs-总的扩散、扩散吸附电动势系数总的扩散、扩散吸附电动势系数;Es-井内自然电动井内自然电动势势泥岩泥岩 由自然电场分布特征可以由自然电场分布特征可以看出在砂岩和泥岩交界处自然看出在砂岩和泥岩交界处自然电位有明显的变化，变化的幅电位有明显的变化，变化的幅度与度与EdEd和和EdaEda有关。有关。在相当厚的纯砂岩和纯泥在相当厚的纯砂岩和纯泥岩交界面附近的自然电位变化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最大。它是产生自然电场的总电动势电动势E E总总：式中式中K K为自然电位系数。为自然电位系数。通常把通常把异常幅度及其定量计算。异常幅度及其定量计算。异常幅度、异常幅度、自然电位泥岩基线自然电位泥岩基线概念概念 SSP=I(r SSP=I(rsdsd+r+rshsh+r+rm m)Usp=Ir Usp=Irm m =SSP*rm/(r=SSP*rm/(rsdsd+r+rm m+r+rshsh)巨厚含水纯砂岩处巨厚含水纯砂岩处Usp=SSPUsp=SSP 进行自然电位测井时，将测量电极进行自然电位测井时，将测量电极N N放在地面，放在地面，M M电极用电缆送至井下，提升电极用电缆送至井下，提升M M电极沿井轴测量自电极沿井轴测量自然电位随井深的变化曲线，然电位随井深的变化曲线，该曲线叫自然电位曲该曲线叫自然电位曲线（常称之为线（常称之为SPSP曲线曲线)。实际测井时是与普通电阻率测井同时进行，实际测井时是与普通电阻率测井同时进行，其测量原理电路见图，其测量原理电路见图，M M电极是普通电阻率测井电极是普通电阻率测井(亦叫视电阻率测井亦叫视电阻率测井)和自然电位测井公用的测量和自然电位测井公用的测量电极，视电阻率测井时由供电电极供电所形成的电极，视电阻率测井时由供电电极供电所形成的人工电场是低频脉动直流场，而自然电场是直流人工电场是低频脉动直流场，而自然电场是直流场，这样只要在视电阻率测量道上加一个隔直元场，这样只要在视电阻率测量道上加一个隔直元件件C C，阻隔自然电位进入该道而不受干扰，同时，阻隔自然电位进入该道而不受干扰，同时在自然电位测量道上加一个隔交元件在自然电位测量道上加一个隔交元件L L，它只允，它只允许自然电场的直流电位信号通过，而阻断了研究许自然电场的直流电位信号通过，而阻断了研究视电阻率的脉动直流电场的信号干扰。使视电阻率的脉动直流电场的信号干扰。使M M电极电极同时接收到的两个场的电位信号，互不干扰。同时接收到的两个场的电位信号，互不干扰。单独进行自然电位测井是极少的。单独进行自然电位测井是极少的。第一节第一节 自然电位的产生自然电位的产生第二节第二节 自然电位测井曲线的特征自然电位测井曲线的特征1、泥岩基线泥岩基线：均质、巨厚的泥岩对应的自然电位：均质、巨厚的泥岩对应的自然电位曲线。曲线。2、最大静自然电位最大静自然电位SSP：均质、巨厚的完全含水：均质、巨厚的完全含水的纯砂岩层的自然电位读数与泥岩基线读数之差的纯砂岩层的自然电位读数与泥岩基线读数之差3、比例尺比例尺：SP曲线的图头上标有的线性比例尺，曲线的图头上标有的线性比例尺，用于计算非泥岩层与泥岩基线间的自然电位差用于计算非泥岩层与泥岩基线间的自然电位差4、异常异常：指相对泥岩基线而言，渗透性地层的：指相对泥岩基线而言，渗透性地层的SP曲线的位置。曲线的位置。负异常：（负异常：（CWCmf)淡水泥浆淡水泥浆 正异常：（正异常：（CW 8mv 为高含水为高含水 5mv Esp 8mv为中含水；为中含水；Esp Cmf（淡水泥浆）（淡水泥浆）时，渗透性地层的时，渗透性地层的SP曲线位于泥岩基线的左侧；曲线位于泥岩基线的左侧；2）正异常：在砂泥岩剖面井中，当）正异常：在砂泥岩剖面井中，当Cw4d）的）的SP曲线幅度近似等于地层的实际值，半曲线幅度近似等于地层的实际值，半幅点对应于地层界面；幅点对应于地层界面；3）随地层减薄，曲线读书受围岩影响增加，幅度减低，半幅）随地层减薄，曲线读书受围岩影响增加，幅度减低，半幅点向围岩方向移动。点向围岩方向移动。p经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量pStudy Constantly,And You Will Know Everything.The More You Know,The More Powerful You Will Be写在最后感谢聆听不足之处请大家批评指导Please Criticize And Guide The Shortcomings结束语讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
