电法测井自然电位测井PPT讲稿.ppt

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1、电法测井自然电位测井第1页，共68页，编辑于2022年，星期一一、自然电位产生的原因一、自然电位产生的原因 井井内内自自然然电电位位产产生生的的原原因因是是复复杂杂的的，对对于于油油气气井井来说，主要有以下两个原因：来说，主要有以下两个原因：地地层层水水和和泥泥浆浆含含盐盐浓浓度度不不同同而而引引起起的的扩扩散散电电动动势势和和吸附电动势。吸附电动势。地层压力与泥浆柱压力不同而引起的过滤电动势。地层压力与泥浆柱压力不同而引起的过滤电动势。实实践践证证明明，在在油油气气井井中中，这这两两种种电电动动势势以以扩扩散散电电动动势和吸附电动势占绝对优势。势和吸附电动势占绝对优势。第2页，共68页，编辑

2、于2022年，星期一一、自然电位产生的原因一、自然电位产生的原因1.1.扩散电位扩散电位 当当两两种种不不同同浓浓度度的的溶溶液液被被半半透透膜膜隔隔开开，离离子子在在渗渗透透压压作作用用下下，高高浓浓度度溶溶液液的的离离子子将将穿穿过过半半透透膜膜向向较较低低浓浓度度的的溶溶液液中中移移动动。这这种种现现象象叫叫扩扩散散，形形成成的的电电位位叫叫扩扩散电位，在油井中，此种扩散有两种途径：散电位，在油井中，此种扩散有两种途径：一一是是高高浓浓度度一一方方通通过过砂砂岩岩向向低低浓浓度度泥泥浆浆中中扩扩散散;二二是是通通过过泥泥岩岩向向泥泥浆浆中中扩扩散散。其其扩扩散散电电位位大大小小取取决决于

3、于正正负负离离子子的的运运移移率率(单单价价离离子子在在强强度度为为1 1伏伏特特/厘厘米米的的电电场场作作用用下下的的移移动动速速度度)；温温度度、压压力力；两两种种溶溶液液的的浓浓度度差差；浓浓度度、离离子子类类型型及及浓浓度度差。差。第3页，共68页，编辑于2022年，星期一第4页，共68页，编辑于2022年，星期一 离子由砂岩向泥浆中扩散时，由于离子由砂岩向泥浆中扩散时，由于ClCl-比比NaNa+的运移率大，因此在砂岩高的运移率大，因此在砂岩高浓度一侧聚集多余的正电荷，而在泥浆中聚集负电荷。离子量移动到一定浓度一侧聚集多余的正电荷，而在泥浆中聚集负电荷。离子量移动到一定程度，形成动态

4、平衡，此时电位叫扩散电位，经实验，扩散电位程度，形成动态平衡，此时电位叫扩散电位，经实验，扩散电位EdEd可由以可由以下公式求得：下公式求得：E Ed d=K=Kd dlg(Clg(Cw w/C/Cmfmf)K Kd d-扩散电位系数，与盐类的化学成份及温度有关。扩散电位系数，与盐类的化学成份及温度有关。在井中，在井中，1818时若地层水浓度时若地层水浓度CwCw等于等于1010倍的泥浆溶液矿化度倍的泥浆溶液矿化度CmfCmf时时,经理论经理论推算：推算：k kd d=-11.6mv=-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 Cmf Cmf、Cw-Cw

5、-泥浆滤液和地层水矿化度。泥浆滤液和地层水矿化度。当溶液矿化度不高时，溶液浓度与电阻率成反比，即当溶液矿化度不高时，溶液浓度与电阻率成反比，即E Ed d=K=Kd dlg(Clg(Cw w/C/Cmfmf)=K)=Kd dlg(Rlg(Rmfmf/R/Rw w)Rmf Rmf,Rw-Rw-泥浆滤液和地层水电阻率泥浆滤液和地层水电阻率 第5页，共68页，编辑于2022年，星期一第6页，共68页，编辑于2022年，星期一2.2.吸附电位吸附电位(隔膜作用隔膜作用-砂岩通过泥岩与泥浆之间交换离子砂岩通过泥岩与泥浆之间交换离子)一、自然电位产生的原因一、自然电位产生的原因 因因为为泥泥岩岩结结构构、

6、化化学学成成分分等等与与砂砂岩岩不不同同，因因此此与与泥泥浆浆之之间间形形成成的的电电位位差差大大，且且符符号号与与扩扩散散电电位位相相反反，这这是是由由于于粘粘土土矿矿物物表表面面具具有有选选择择吸吸附附负负离离子子的的能能力力。因因此此当当浓浓度度不不同同的的NaClNaCl溶溶液液扩扩散散时时，粒粒土土颗颗粒粒吸吸附附Cl-Cl-离离子子Na+Na+离离子子可可以以自自由由移移动动，若若CwCwCmfCmf，泥泥浆浆带带正正电电荷荷，泥泥岩岩带带负负电电荷荷，这这时时形形成成的的电电动动势势为为扩扩散散吸吸附附电电动动势势，这这是是由由于于既既有有扩扩散散作作用用又又有有吸吸附附作作用用

7、，因因此称为扩散吸附电动势，用此称为扩散吸附电动势，用EdaEda表示表示,由下式求得由下式求得E Edada=K=Kdadalg(Cw/Cmf)lg(Cw/Cmf)若若Cw=10Cmf,t=18 KCw=10Cmf,t=18 Kdada=-58=-58第7页，共68页，编辑于2022年，星期一3.3.过滤电位：过滤电位：这种电动势是由于泥浆柱与地层之间存在压力差，泥浆滤液通过这种电动势是由于泥浆柱与地层之间存在压力差，泥浆滤液通过泥饼或泥质岩石渗滤形成的。泥饼或泥质岩石渗滤形成的。通通常常，泥泥浆浆柱柱的的压压力力大大于于地地层层压压力力，并并在在渗渗透透性性岩岩层层(如如砂砂岩岩层层)处处

8、，都都不不同同程程度度的的有有泥泥饼饼存存在在。由由于于组组成成泥泥饼饼的的泥泥质质颗颗粒粒表表面面有有一一层层松松散散的的阳阳离离子子扩扩散散层层，在在压压力力差差的的作作用用下下，这这些些阳阳离离子子就就会会随随着着泥泥浆浆滤滤液液的的渗渗入入向向压压力力低低的的地地层层内内部部移移动动。于于是是在在地地层层内内部部一一方方出出现现了了过过多多的的阳阳离离子子，使使其其带带正正电电，而而在在井井内内泥泥饼饼一一方方正正离离子子相相对对减减少少，使使其其带带负负电电，从从而而产产生生了了电电动动势势。由由此此形形成成的的电电动动势势，叫叫做做过过滤滤电电动动势势。显显然然它它的的极极性性与与

9、扩扩散散电电动动势势相相同同，即即井井的的一一方方为为负，岩层的一方为正。负，岩层的一方为正。一、自然电位产生的原因一、自然电位产生的原因第8页，共68页，编辑于2022年，星期一 过滤电动势过滤电动势E Ef f的大小与泥饼两边的压力差的大小与泥饼两边的压力差P P和泥浆滤液的电阻率和泥浆滤液的电阻率R Rmfmf成正比，而与泥浆滤液的粘度成正比，而与泥浆滤液的粘度成反比，即成反比，即 K Kf f 过滤电位系数，与溶液的成分有关；过滤电位系数，与溶液的成分有关；PP 压力差，单位为大气压；压力差，单位为大气压；过滤溶液的粘度，厘泊；过滤溶液的粘度，厘泊；压差悬殊，泥饼未形成以前，过滤电位有

10、较大的显示。压差悬殊，泥饼未形成以前，过滤电位有较大的显示。通通常常Ef只只有有在在压压力力差差很很大大时时，才才不不可可忽忽略略，但但一一般般钻钻井井时时，要要求求泥泥浆浆柱柱压压力力只只能能稍稍大大于于地地层层压压力力，因因此此在在实实际际工工作作中中，通通常常都都认认为为过滤电动势可忽略不计。过滤电动势可忽略不计。一、自然电位产生的原因一、自然电位产生的原因第9页，共68页，编辑于2022年，星期一 1 1、总电动势、总电动势 由砂岩，泥岩、泥浆所组成的导电回路中，电动势由砂岩，泥岩、泥浆所组成的导电回路中，电动势EdEd和和EaEa是串是串联的，因此，在该回路中扩散作用的总电动势联的，

11、因此，在该回路中扩散作用的总电动势EsEs为该两电动势的代为该两电动势的代数和数和 Es=Ed+Eda=Kdlg(Cw/Cmf)+Kdalg(Cw/Cmf)Es=Ed+Eda=Kdlg(Cw/Cmf)+Kdalg(Cw/Cmf)=Kslg(Cw/Cmf)=Kslg(Cw/Cmf)Ks=Kd+Kda Ks=Kd+Kda Ks-Ks-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-Es-井内自然电动势井内自然电动势二、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析二、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析第10页，共68页，编辑于2022年，星期一 电流线及电位在电流线及电位在井中的分布。

12、井中的分布。电流流向为泥岩电流流向为泥岩泥浆泥浆砂岩砂岩泥泥岩。岩。在回路中有关在回路中有关参数为参数为E Ed d、E Edada第11页，共68页，编辑于2022年，星期一 2 2、电位分布、电位分布二、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析二、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析第12页，共68页，编辑于2022年，星期一 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电极沿井轴测量自然电电极沿井轴测量自然电位随井深的变化曲线，位随井深的变化曲线，该曲线叫自然电位曲线（常称之为该曲线叫自

13、然电位曲线（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，其测量原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，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(亦叫视电阻率测亦叫视电阻率测井井)和自然电位测井公用的测量电极，视电阻率测井时由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人工电场是低频脉动直流场，而供电电极供电所形成的人工电场是低频脉动直流场，而自然电场是直流场，这样只要在视电阻率测量道上加一自然电场是直流场，这样只要在视电阻率测量道上加一个隔直元件个隔直元件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

14、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，它只允许自然电，它只允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。使直流电场的信号干扰。使M M电极同时接收到的两个场的电电极同时接收到的两个场的电位信号，互不干扰。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。二、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析二、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析第13页，共68页，编辑于2022年，星期一 由自然电场分布特征可以看由自然电场分布特征可以看出

15、在砂岩和泥岩交界处自然电位出在砂岩和泥岩交界处自然电位有明显的变化，变化的幅度与有明显的变化，变化的幅度与EdEd和和EdaEda有关。有关。在相当厚的纯砂岩和纯泥岩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。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它是产生自然电场的总电动势E E总总：式中式中K K为自然电位系数。通常把为自然电位系数。通常把二、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析二、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析第14页，共68页，编辑于2022年，星期一 通常把通常把 E E总总叫作静自然电位记作叫作静自然电位记作SSPSSP。此时此时EdEd的幅度称

16、砂岩线，的幅度称砂岩线，EdaEda的幅度叫的幅度叫泥岩线泥岩线。实际测井中以泥岩线作自然电。实际测井中以泥岩线作自然电位测井曲线的基线位测井曲线的基线(即零线即零线)，在，在18180 0C C时的时的纯砂岩层处的纯砂岩层处的SSP=-69.6LgRmSSP=-69.6LgRmRwRw。井中巨厚的纯砂岩层井段的自然电位井中巨厚的纯砂岩层井段的自然电位幅度近似认为是幅度近似认为是SSPSSP。静自然电位的变化范围在含淡水岩静自然电位的变化范围在含淡水岩层的层的+50mV+50mV到含高矿化度盐水岩层的到含高矿化度盐水岩层的-200m200mV V之间。之间。二、扩散作用在井内形成的总电动势及电

17、位分析二、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析第15页，共68页，编辑于2022年，星期一1.1.曲线特征曲线特征(1)(1)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 Es=I(rEs=I(rs s+r+rt t+r+rm m)Usp=Ir Usp=Irm m =Es-I(r=Es-I(rs s+r+rt t)=Es/(I+(r =Es/(I+(rs s+r+rt t)/r)/rm m)含水纯砂岩处含水纯砂岩处Usp=SSPUsp=SSP三、自然电位测井曲线的特征及影响因素三、自然电位测井曲线的特征及影响因素第16页，共68页，

18、编辑于2022年，星期一(2)(2)曲线特征曲线特征三、自然电位测井曲线的特征及影响因素三、自然电位测井曲线的特征及影响因素a.a.曲曲线线对对地地层层中中点点对对称称，地地层层中中点处异常值最大；点处异常值最大；b.b.厚厚地地层层（h h4d4d）的的自自然然电电位位曲曲线线幅幅度度UspUsp近近似似等等于于SSPSSP，曲曲线线的的半半幅幅值值点点深深度度正正对对应应着着地地层层界界面面，因因此可用半幅点法确定地层界面；此可用半幅点法确定地层界面；c.c.随随地地层层厚厚度度的的变变小小，自自然然电电位位曲曲线线幅幅度度UspUsp下下降降，曲曲线线顶顶部部变变尖尖，底底部部变变宽宽，

19、UspUsp小小于于SSPSSP，而而且且界界面面位位置置离离开开半半幅幅值值点点向向曲曲线线峰峰值值移移动。动。第17页，共68页，编辑于2022年，星期一三、自然电位测井曲线的特征及影响因素三、自然电位测井曲线的特征及影响因素 使用自然电位测井曲线时应注意的几个问题：使用自然电位测井曲线时应注意的几个问题：自自然然电电位位测测井井曲曲线线没没有有绝绝对对零零点点，而而是是以以泥泥岩岩井井段段的的自自然然电电位位幅幅度度作作基基线线，曲曲线线上上方方标标有有带带极极性性符符号号的的横横向向比比例例尺尺，它它与与曲曲线的相对位置，不影响自然电位幅度的读数。线的相对位置，不影响自然电位幅度的读数

20、。自自然然电电位位幅幅度度UspUsp的的读读数数是是基基线线到到曲曲线线极极大值之间的宽度所代表的毫伏数。大值之间的宽度所代表的毫伏数。在在砂砂泥泥岩岩剖剖面面井井中中，一一般般为为淡淡水水泥泥浆浆钻钻进进(CwCmf)(CwCmf)，在在砂砂岩岩渗渗透透层层井井段段自自然然电电位位曲曲线线出出现明显的负异常；现明显的负异常；在在盐盐水水泥泥浆浆井井中中(CwCmf)(CwCmf)，则则渗渗透透层层井井段段出出现正异常，这是识别渗透层的重要特征。现正异常，这是识别渗透层的重要特征。第18页，共68页，编辑于2022年，星期一2 2、影响因素、影响因素三、自然电位测井曲线的特征及影响因素三、自

21、然电位测井曲线的特征及影响因素 上上述述已已经经提提及及，在在自自然然电电位位曲曲线线上上有有异异常常出出现现的的地地方方，该该异异常常相相对对于于泥泥岩岩基基线线的的最最大大偏偏转转，称称自自然然电电位位异异常常幅幅度度。自自然然电电位位异异常常幅幅度度的的大大小小与与许许多多因因素有关，可根据自然电流回路的等效电路对此进行分析。素有关，可根据自然电流回路的等效电路对此进行分析。在在井井内内测测得得的的自自然然电电位位降降落落仅仅仅仅是是自自然然电电动动势势的的一一部部分分(该该电电动动势势的的另另外外两两部部分分电电位位降降落落分分别别产产生生在在岩岩层层及及其其围围岩岩之之中中)，它它的

22、的数数值值及及曲曲线线特特点点主主要要决定于造成自然电场的总电动势决定于造成自然电场的总电动势EsEs及自然电流的分布。及自然电流的分布。EsEs的的大大小小取取决决于于岩岩性性、地地层层温温度度、地地层层水水和和泥泥浆浆中中所所含含离离子子成成分以及泥浆滤液电阻率与地层水电阻率之比。分以及泥浆滤液电阻率与地层水电阻率之比。自自然然电电流流I I的的分分布布则则决决定定于于流流经经路路径径中中介介质质的的电电阻阻率率及及地地层层厚厚度度和和井径的大小。井径的大小。第19页，共68页，编辑于2022年，星期一A A、地层温度的影响地层温度的影响 三、自然电位测井曲线的特征及影响因素三、自然电位测

23、井曲线的特征及影响因素 从从扩扩散散和和吸吸附附电电动动势势的的产产生生，我我们们可可以以看看出出，KdKd和和KaKa与与温温度度有有关关，因因此此同同样样的的岩岩层层，由由于于埋埋藏藏深深度度不不同同，其其温温度度不不同同，也也就就造造成成KdKd和和KaKa值值有有差差别别，这这就就导导致致了了同同样样岩岩性性的的岩岩层层，由由于于埋埋藏藏深深度度不不同同，产产生生的的自然电位曲线幅度有差异。自然电位曲线幅度有差异。通通常常绝绝对对温温度度T T与与KdKd和和KaKa成成正正比比关关系系，这这可可从从离离子子的的活活动动性性来来解解释释。为为了了研研究究温温度度对对自自然然电电位位的的

24、影影响响程程度度，常常需需计计算算出出地地层层温温度度条条件件下下的的KdKd和和KaKa值值。为为计计算算方方便便，先先计计算算出出1818时时的的KdKd和和KaKa值值，然然后后用用下下式式可可计计算算出任何地层温度出任何地层温度tt的的的的KdKd值。值。式式中中K Kd d|t=18t=18为为温温度度为为1818时时的的扩扩散散电电动动势势系系数数；t t为为地地层层温温度度。KaKa的的温度换算公式与温度换算公式与KdKd的形式相同。的形式相同。第20页，共68页，编辑于2022年，星期一B B、地层水和泥浆滤液中含盐浓度比值的影响、地层水和泥浆滤液中含盐浓度比值的影响 三、自然

25、电位测井曲线的特征及影响因素三、自然电位测井曲线的特征及影响因素 UspUsp主主要要取取决决于于自自然然电电场场的的总总电电动动势势SSPSSP。显显然然，UspUsp与与SSPSSP成成正正比比，而而SSPSSP的的大大小小取取决决于于岩岩性性和和CwCwCmfCmf。因因此此，在在一一定定的的范范围围内内，CwCw和和CmfCmf差差别别大大，造造成成自自然然电电场场的的电电动动势势高高，曲线变化明显。曲线变化明显。第21页，共68页，编辑于2022年，星期一C C、地层水和泥浆滤液中含盐性质的影响、地层水和泥浆滤液中含盐性质的影响 三、自然电位测井曲线的特征及影响因素三、自然电位测井曲

26、线的特征及影响因素 地地层层水水和和泥泥浆浆滤滤液液内内所所含含盐盐类类不不同同，则则溶溶液液中中所所含含离离子子不不同同，离离子子价价也也不不同同。由由于于不不同同离离子子的的离离子子价价和和迁迁移移率率均均有有差差异异，直直接接影影响响KdKd和和KaKa的大小，因而也就影响了的大小，因而也就影响了EsEs的数值。的数值。在在纯纯砂砂岩岩井井段段，溶溶液液中中所所含含化化学学成成分分改改变变时时，扩扩散散电电动动势势系系数数KdKd也随之改变，造成自然电场的电动势也随之改变，参见也随之改变，造成自然电场的电动势也随之改变，参见 第22页，共68页，编辑于2022年，星期一D D、井的影响（

27、包括井径和泥浆电阻率）、井的影响（包括井径和泥浆电阻率）三、自然电位测井曲线的特征及影响因素三、自然电位测井曲线的特征及影响因素 如如上上所所述述，自自然然电电位位异异常常幅幅度度实实际际是是自自然然电电流流在在其其所所经经过过的的泥泥浆浆柱柱上上的的最最大大电电位位降降落落。因因此此井井径径对对自自然然电电位位异异常常幅幅度度有有明明显显的的影影响响，其其影影响响程程度度可通过来分析。可通过来分析。井井径径扩扩大大，使使井井眼眼的的截截面面积积增增大大，则则泥泥浆浆柱柱的的电电阻阻r rm m减减小小，从从而而导导致致UspUsp降低。降低。井内泥浆电阻率减小，同样使泥浆柱的电阻井内泥浆电阻

28、率减小，同样使泥浆柱的电阻r rm m减小，导致减小，导致UspUsp降低。降低。也也可可以以这这样样考考虑虑，r rm m减减小小，使使得得r rm m在在整整个个电电流流回回路路上上的的分分流流作作用用减减弱弱，也就是也就是IrIrm m变小，自然也就有变小，自然也就有UspUsp的降低。的降低。因此在盐水泥浆井中自然电位曲线变化不明显。因此在盐水泥浆井中自然电位曲线变化不明显。第23页，共68页，编辑于2022年，星期一E E、目的层的影响（包括厚度和电阻率）、目的层的影响（包括厚度和电阻率）三、自然电位测井曲线的特征及影响因素三、自然电位测井曲线的特征及影响因素 岩岩层层厚厚度度变变薄

29、薄，或或者者岩岩层层电电阻阻率率增增高高，自自然然电电位位异异常常幅幅度度均均降降低。低。这这是是因因为为岩岩层层厚厚度度变变薄薄时时，电电流流所所经经过过的的岩岩层层部部分分的的横横截截面面积积减减小，该部分的等效电阻小，该部分的等效电阻r rsdsd增加；增加；而当岩层厚度一定，岩层本身的电阻率增大时，而当岩层厚度一定，岩层本身的电阻率增大时，r rsdsd也增加。也增加。于于是是，由由上上式式可可知知，地地层层的的电电阻阻率率越越高高则则UspUsp越越低低，因因此此这这两两个个因因素素均使自然电位异常幅度降低。均使自然电位异常幅度降低。据据此此不不难难知知道道，在在岩岩层层厚厚度度、岩

30、岩性性和和地地层层水水矿矿化化度度等等条条件件均均相相同同的的含含水水层层同同含含油油、气气层层相相比比，电电阻阻率率较较高高的的含含油油、气气层层的的自自然然电电位位异异常常幅幅度度要要比比含含水水层层的的自自然然电电位位异异常常幅幅度度低低。根根据据这这一一特特点点可可以以用自然电位幅度的差异定性地分辨油、水层。用自然电位幅度的差异定性地分辨油、水层。第24页，共68页，编辑于2022年，星期一F F、围岩的影响（包括厚度和电阻率）、围岩的影响（包括厚度和电阻率）三、自然电位测井曲线的特征及影响因素三、自然电位测井曲线的特征及影响因素 泥泥岩岩层层的的电电阻阻率率值值及及其其厚厚度度对对自

31、自然然电电位位异异常常幅幅度度也也有有一一定定的的影影响响。因因为为这这两两个个参参数数决决定定着着自自然然电电流流回回路路等等效效电电阻阻r rshsh的的数数值值。泥泥岩岩层层电电阻阻率率越越高高或或岩岩层层厚厚度度越越薄薄，r rshsh增增高高，自自然然电电位位异异常常幅幅度度会会降降低低。但但通通常常泥泥岩岩的的电电阻阻率率都都比比较较低低，自自然然电电流流在在其其中中所所产产生生的的电电位位降降落落较较小小，特特别别是是当当泥泥岩岩层层厚厚度度较较大大时时，泥泥岩岩层层的的这这两两个个因因素素对对自自然然电电位位异异常常幅幅度度的的影响并不十分显著。影响并不十分显著。第25页，共6

32、8页，编辑于2022年，星期一G G、岩性的影响、岩性的影响三、自然电位测井曲线的特征及影响因素三、自然电位测井曲线的特征及影响因素 以上的讨论都是假定岩层及其围岩是纯岩石的情况。以上的讨论都是假定岩层及其围岩是纯岩石的情况。当当夹夹于于纯纯泥泥岩岩层层中中的的砂砂岩岩内内含含有有泥泥质质时时，显显然然，对对着着砂砂岩岩层层处处，地层水与泥浆之间的扩散就与前述情况不同。地层水与泥浆之间的扩散就与前述情况不同。由由于于组组成成泥泥质质的的粘粘土土颗颗粒粒具具有有离离子子选选择择薄薄膜膜的的特特性性，因因此此，存存在在于于砂砂岩岩中中的的泥泥质质对对溶溶液液的的直直接接扩扩散散产产生生了了一一种种

33、附附加加的的影影响响。使使得得砂砂岩岩层层与与井井之之间间除除了了产产生生扩扩散散电电动动势势之之外外，还还产产生生一一种种附附加加的的吸吸附附电电动动势势。而而这这两两种种电电动动势势的的极极性性是是相相反反的的，它它们们部部分分抵抵消消的的结结果果，会会使使得得对对着着砂砂岩岩层层处处的的扩扩散散电电动动势势数数值值同同岩岩石石不不含含泥泥质质时时相相比比有有所所降降低低，从从而而使使总总电电动动势势也也降降低低。电电动动势势降降低低的的程程度度，与与岩岩石石中中含含泥泥质质的的多多少少有有关关。显显然然，岩岩石石含含泥泥质质越越多多，产产生生的的附附加加吸吸附电动势就强，总电动势的降低也

34、越大；反之，就越小。附电动势就强，总电动势的降低也越大；反之，就越小。第26页，共68页，编辑于2022年，星期一G G、岩性的影响、岩性的影响三、自然电位测井曲线的特征及影响因素三、自然电位测井曲线的特征及影响因素 据据此此不不难难推推论论，在在条条件件相相同同的的情情况况下下，纯纯砂砂岩岩的的自自然然电电位位异异常常幅幅度度要要比比泥泥质质岩岩石石的的异异常常幅幅度度大大，而而且且随随着着砂砂岩岩中中泥泥质质含含量量的的增增加加，自自然然电电位位异异常常幅幅度度会会随随之之减减小小。因因此此，根根据据砂砂岩岩层层上上的的自自然然电电位位异异常常幅幅度度大大小小，可可以以定定量量估估计计地地

35、层层的的泥泥质质含含量量，和定性判断地层渗透性的好坏。和定性判断地层渗透性的好坏。根根据据同同样样的的道道理理，当当泥泥岩岩层层岩岩性性不不纯纯时时，对对着着该该层层的的自自然然电电位位曲曲线线将将偏偏离离泥泥岩岩基基线线。泥泥岩岩层层中中含含的的砂砂质质(或或石石灰灰质质、白白云云质质)越越多多，这种偏离会更加显著。这种偏离会更加显著。可可见见，含含泥泥质质的的砂砂岩岩和和含含砂砂质质的的泥泥岩岩，其其自自然然电电位位异异常常幅幅度度界界于曲线上纯砂岩线与纯泥岩线之间。于曲线上纯砂岩线与纯泥岩线之间。第27页，共68页，编辑于2022年，星期一四、自然电位测井曲线应用四、自然电位测井曲线应用

36、 在判断岩性、划分渗透层在判断岩性、划分渗透层;计算地层水电阻率计算地层水电阻率;估计泥质含量估计泥质含量;判断水淹层判断水淹层;地层对比等项工作中，地层对比等项工作中，目前广泛使用自然电位测井资料。目前广泛使用自然电位测井资料。第28页，共68页，编辑于2022年，星期一四、地质应用四、地质应用 1 1、判断岩性，区分渗透层、判断岩性，区分渗透层 泥岩泥岩：基线附近；：基线附近；砂岩砂岩：异常幅值和正负反映岩石渗透性好坏和泥浆的性能；：异常幅值和正负反映岩石渗透性好坏和泥浆的性能；纯水砂岩纯水砂岩：Usp=SSP Usp=SSP 含油后含油后UspUsp幅值下降，因为电阻率增幅值下降，因为电

37、阻率增大大 碳酸岩碳酸岩：储集层与非储集层岩性相同，自然电位曲线：储集层与非储集层岩性相同，自然电位曲线区分不开。其幅值大小只反映泥质含量的高低。区分不开。其幅值大小只反映泥质含量的高低。岩盐、膏岩：岩盐、膏岩：无渗透性，因而自然电位无异常显示；无渗透性，因而自然电位无异常显示；第29页，共68页，编辑于2022年，星期一砂泥岩剖面碳酸岩剖面第30页，共68页，编辑于2022年，星期一四、地质应用四、地质应用 此外，自然电位异常幅度还可用来判断砂岩渗透层孔隙中所合此外，自然电位异常幅度还可用来判断砂岩渗透层孔隙中所合流体的性质。流体的性质。一般含水砂岩的自然电位幅度一般含水砂岩的自然电位幅度U

38、spUsp比含油砂岩的自然电位幅度比含油砂岩的自然电位幅度UspUsp要高，据此可判断油水层。如图，同一砂岩层中要高，据此可判断油水层。如图，同一砂岩层中,上部含油下部含上部含油下部含水时，自然电位曲线上表明了上述结论。水时，自然电位曲线上表明了上述结论。第31页，共68页，编辑于2022年，星期一四、地质应用四、地质应用2 2、估算泥质含量估算泥质含量 VshVsh（1 1）泥质系数法泥质系数法 厚层纯水层砂岩厚层纯水层砂岩 SSP SSP 厚层含泥质的砂岩层厚层含泥质的砂岩层 PSPPSP 泥质系数泥质系数=PSP/SSP Vsh=1-=PSP/SSP Vsh=1-（2 2）经验公式法）经

39、验公式法 SHP1=(SP-SBL+SSP)/SSPSHP1=(SP-SBL+SSP)/SSP SP-SP-自然电位读值自然电位读值 SBL-SBL-自然电位基线值自然电位基线值 SHP=(2 SHP=(2c c*SHP1*SHP1-1)/(-1)/(2 2c c-1)-1)C-C-系数，对于老地层，其值为系数，对于老地层，其值为2 2，新地层为，新地层为3 3第32页，共68页，编辑于2022年，星期一3 3、确定地层水电阻率、确定地层水电阻率 RwRw方法方法四、地质应用四、地质应用 在在评评价价油油气气储储集集层层时时，含含油油气气饱饱和和度度是是一一个个非非常常重重要要的的参参数数，而

40、而要要确确定定含含油油饱饱和和度度SoSo，则则必必须须知知道道地地层层水水电电阻阻率率RwRw。用用自自然然电电位位测测井井资料确定地层水电阻率是常用的方法之一。资料确定地层水电阻率是常用的方法之一。其其方方法法是是：选选择择剖剖面面中中较较厚厚的的饱饱含含水水的的纯纯净净砂砂岩岩层层，读读出出该该层层的的自自然然电电位位异异常常幅幅度度UspUsp，并并根根据据泥泥浆浆资资料料确确定定泥泥浆浆滤滤液液电电阻阻率率RmfRmf，然后根据下式即可确定出，然后根据下式即可确定出RwRw。这对于低矿化度的地层水和泥浆滤液来说，所得到的这对于低矿化度的地层水和泥浆滤液来说，所得到的RwRw是正是正确

41、的。确的。第33页，共68页，编辑于2022年，星期一3 3、确定地层水电阻率、确定地层水电阻率 RwRw方法方法四、地质应用四、地质应用 但但当当上上述述溶溶液液矿矿化化度度较较高高时时，由由于于矿矿化化度度与与溶溶液液电电阻阻率率不不是是线线性性关关系系，如如果果仍仍用用上上式式确确定定RwRw，则则会会有有一一定定的的误误差差。为为此此引引入入“等等效效电电阻阻率率”的的概概念念，即即不不论论溶溶液液矿矿化化度度范范围围，溶溶液液的的等等效效电电阻阻率率和和溶溶液液的的矿矿化化度度总总是是保保持持线性关系，即线性关系，即 式中式中RmfeRmfe为泥浆滤液等效电阻率；为泥浆滤液等效电阻率

42、；Rwe Rwe为地层水等效电阻率。为地层水等效电阻率。该式适用于任何矿化度的溶液，但求出的结果是地层水等效电阻率该式适用于任何矿化度的溶液，但求出的结果是地层水等效电阻率RweRwe，然后再用然后再用SP-2SP-2图版求出图版求出RwRw。第34页，共68页，编辑于2022年，星期一四、地质应用四、地质应用第35页，共68页，编辑于2022年，星期一3 3、确定地层水电阻率、确定地层水电阻率 RwRw方法和步骤方法和步骤四、地质应用四、地质应用 (1)(1)确定含水层的静自然电位值确定含水层的静自然电位值SSPSSP 选选择择厚厚的的砂砂岩岩水水层层，此此时时，r rsdsd和和r rsh

43、sh均均趋趋于于零零，可可以以直直接接读读出出该该含含水水层层的的自自然然电电位位幅幅度度值值UspUsp近近似似作作为为SSPSSP使使用用。否否则则，需需对对UspUsp进进行厚度、电阻率和侵入情况校正。行厚度、电阻率和侵入情况校正。第36页，共68页，编辑于2022年，星期一四、地质应用四、地质应用第37页，共68页，编辑于2022年，星期一3 3、确定地层水电阻率、确定地层水电阻率 RwRw方法和步骤方法和步骤四、地质应用四、地质应用(2)(2)确定确定RmfeRmfe 为为确确定定RmfeRmfe，需需要要知知道道地地层层温温度度t t和和地地层层温温度度下下的的泥泥浆浆电电阻阻率率

44、R Rm mt t，确定方法如下：，确定方法如下：确确定定地地层层温温度度t t，已已知知解解释释目目的的层层深深度度后后，则则用用已已知知地地温温梯梯度度公式来确定地层温度公式来确定地层温度.第38页，共68页，编辑于2022年，星期一四、地质应用四、地质应用第39页，共68页，编辑于2022年，星期一四、地质应用四、地质应用 确定地层温度下的泥浆电阻率确定地层温度下的泥浆电阻率R Rm mt t 首首先先在在测测井井曲曲线线图图头头上上查查出出1818时时的的泥泥浆浆电电阻阻率率R Rm m1818值值；然然后后换换算算为为R Rm mt t，或或者者通通过过转转换换的的方方法法得得到到，

45、转转换换是是通通过过“NaCl“NaCl溶液电阻率与其浓度和温度的关系图版溶液电阻率与其浓度和温度的关系图版”。第40页，共68页，编辑于2022年，星期一第41页，共68页，编辑于2022年，星期一四、地质应用四、地质应用确定确定RmfRmf由由R Rm mt t和和泥泥浆浆密密度度（一一般般可可由由测测井井图图头头上上查查得得）用用“估估 计计 RmfRmf和和RmcRmc图图版版”确确定定RmfRmf。或或 通通 过过 近近 似似 式式 RmfRmf0.75R0.75Rm mt t计算。计算。第42页，共68页，编辑于2022年，星期一四、地质应用四、地质应用 确定确定RmfeRmfe如

46、果溶液中仅有如果溶液中仅有NaClNaCl且温度为且温度为2424（7575）时）时若若RmfRmf0.1.m0.1.m，则根据经验取，则根据经验取RmfeRmfe0.85Rmf0.85Rmf；若若RmfRmf0.1.m(0.1.m(矿化度较高矿化度较高)，则需要用下图，由，则需要用下图，由RmfRmf确定确定RmfeRmfe。第43页，共68页，编辑于2022年，星期一四、地质应用四、地质应用(3)(3)确定确定RwRw值值 首首先先通通过过SP-lSP-l图图版版，由由SSPSSP和和RmfeRmfe确确定定出出等等效效地地层层水水电电阻阻率率RweRwe，然然后后通通过过SP-2SP-2

47、图图版版由由RweRwe确确定定地地层水电阻率层水电阻率RwRw。SP-1SP-1图图版版是是一一组组曲曲线线号号码码为为温温度度的的Rmfe/RweRmfe/Rwe与与SSPSSP关关系系曲曲线线。先先由由横横坐坐标标SSPSSP与与已已知知地地层层温温度度曲曲线线相交，得到交点纵坐标相交，得到交点纵坐标x x，则。，则。在已知在已知RweRwe的情况下，由的情况下，由SP-2SP-2图版即可确定地层水电阻率图版即可确定地层水电阻率RwRw。第44页，共68页，编辑于2022年，星期一3 3、确定地层水电阻率、确定地层水电阻率 RwRw方法和步骤方法和步骤四、地质应用四、地质应用第45页，共

48、68页，编辑于2022年，星期一四、地质应用四、地质应用 另另外外也也可可以以通通过过计计算算的的方方法法来来确确定定地地层层水水电电阻阻率率，其其方方法法如如下下：利利用自然电位基本方程式用自然电位基本方程式 在在该该式式中中，SSPSSP和和RmfeRmfe通通过过上上述述方方法法确确定定，而而扩扩散散吸吸附附电电动动势势系系数数可可以以通过式来计算通过式来计算 式式中中K|K|t=18t=18为为温温度度为为1818时时的的扩扩散散电电动动势势系系数数，对对于于NaClNaCl溶溶液液而而言言，其大小为其大小为69.6mv69.6mv；t t为地层温度。为地层温度。故此式中未知数仅故此式

49、中未知数仅RweRwe一个，因此可以计算出一个，因此可以计算出RweRwe，然后通过，然后通过SP-2SP-2得到得到地层水电阻率。地层水电阻率。第46页，共68页，编辑于2022年，星期一四、地质应用四、地质应用 对对于于砂砂泥泥岩岩剖剖面面，由由自自然然电电位位曲曲线线大大多多可可以以求求得得较较准准确确的的RwRw值值。但但在在有有些些情情况况下下，如如非非NaClNaCl的的盐盐类类存存在在，自自然然电电位位基基线线偏偏移或移或RwRw在井剖面上变化不定时应特别小心。在井剖面上变化不定时应特别小心。用用自自然然电电位位曲曲线线求求RwRw，必必须须是是厚厚度度较较大大的的含含水水纯纯砂

50、砂岩岩层层，若若储储集集层层含含泥泥质质，将将使使得得所所求求RwRw偏偏高高(Rw(RwRmfRmf时时)；若若储储集集层层含钙质，可能使含钙质，可能使RwRw偏低。偏低。第47页，共68页，编辑于2022年，星期一四、地质应用四、地质应用4 4、判断水淹层、判断水淹层 在在油油田田开开发发过过程程中中，常常采采用用注注水水的的方方法法提提高高采采收收率率，由由于于注注水水驱驱油或是边水推进，如果储层见到了注入水或边水，则该层叫水淹层。油或是边水推进，如果储层见到了注入水或边水，则该层叫水淹层。储储集集层层被被水水淹淹的的部部位位决决定定于于岩岩层层各各部部分分的的渗渗透透性性，一一般般规规