地球物理测＃(第一章)自然电位测井.ppt

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1、 地地 球球 物物 理理 测测 井井第一章第一章 电法测井电法测井（自然电位测井）心胸有多大，事业就有多大心胸有多大，事业就有多大包容有多少，拥有就有多少包容有多少，拥有就有多少地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP自然电位测井：自然电位测井：自然电位测井：自然电位测井：电法测井的一种。也叫电法测井的一种。也叫电法测井的一种。也叫电法测井的一种。也叫SP LogsSP LogsSP LogsSP Logs（源自（源自（源自（源自Spontaneous Spontaneous Spontaneous Spontaneous Potential LogsPotential LogsP

2、otential LogsPotential Logs），是根据自然电位曲线研究井内地质），是根据自然电位曲线研究井内地质），是根据自然电位曲线研究井内地质），是根据自然电位曲线研究井内地质剖面的方法。剖面的方法。剖面的方法。剖面的方法。电阻率测井：电阻率测井：电阻率测井：电阻率测井：测量井下岩层的电阻率，一般须人为供电。测量井下岩层的电阻率，一般须人为供电。测量井下岩层的电阻率，一般须人为供电。测量井下岩层的电阻率，一般须人为供电。SPSPSPSP的发现的发现的发现的发现进行电阻率测井时，目的层测进行电阻率测井时，目的层测进行电阻率测井时，目的层测进行电阻率测井时，目的层测量结束、在断电情况

3、下，发现量结束、在断电情况下，发现量结束、在断电情况下，发现量结束、在断电情况下，发现记录仪仍然显示，井下有电位记录仪仍然显示，井下有电位记录仪仍然显示，井下有电位记录仪仍然显示，井下有电位的变化。的变化。的变化。的变化。地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP自然电位自然电位:自然电场产生的电位自然电场产生的电位.应用基础应用基础自然电位与井中岩自然电位与井中岩层的岩性有密切的关系，能以层的岩性有密切的关系，能以明显异常明显异常显示渗透层。显示渗透层。M M测量电极测量电极N N地面电极地面电极正异常负异常自自自自然然然然电电电电位位位位测测测测井井井井曲曲曲曲线线线线一一一一般

4、般般般以以以以泥泥泥泥岩岩岩岩井井井井段段段段的的的的曲曲曲曲线线线线作作作作为为为为基基基基线线线线（相相相相对对对对零零零零线线线线）来来来来计计计计算算算算渗渗渗渗透透透透层层层层井井井井段段段段自自自自然然然然电电电电位位位位异异异异常常常常幅幅幅幅度度度度（mVmVmVmV）。异异异异常常常常偏偏偏偏向向向向负负负负方方方方向向向向叫叫叫叫负负负负异异异异常常常常；相反相反相反相反叫叫叫叫正异常正异常正异常正异常地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP测测量量原原理理：由由于于固固定定在在地地面面的的N N电电极极的的电电位位V VN N是是一一个个恒恒定定值值，因因此此

5、，当当测测量量电电极极M M在在井井中中移移动动时时，电电位位差差计计所所测测得得的的电电位位差差VVMNMN的的变变化化，就就是是井井下下自自然然电电位位的的变变化化，把把它它记记录录成成随随井井深变化的曲线，即自然电位曲线。深变化的曲线，即自然电位曲线。地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP一、自然电位的成因一、自然电位的成因 由由于于泥泥浆浆和和地地层层水水的的矿矿化化度度不不同同，地地地地层层层层压压压压力力力力和和和和泥泥泥泥浆浆浆浆柱柱柱柱压压压压力力力力不不不不同同同同，在在钻钻开开岩岩层层后后，井井壁壁附附近近两两种种不不同同矿矿化化度度的的溶溶液液接接触触产产生

6、生电电化化学学过过程程，结结果果产产生生电电动动势势造造成自然电场。成自然电场。自然电动势自然电动势自然电动势自然电动势扩散电动势（扩散电动势（扩散电动势（扩散电动势（EdEdEdEd）扩散吸附电动势（扩散吸附电动势（扩散吸附电动势（扩散吸附电动势（EdaEdaEdaEda）过滤电动势（过滤电动势（过滤电动势（过滤电动势（E E E E ）地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP假假定定：地地层层水水和和泥泥浆浆滤滤液液中中的的盐盐类类均均为为NaCL,NaCL,且且Cmf Cw Cmf CmfCwCmf在井内在井内在井内在井内纯泥岩纯泥岩纯泥岩纯泥岩井段所井段所井段所井段所测量的

7、自然电位测量的自然电位测量的自然电位测量的自然电位即是扩散吸附电动势即是扩散吸附电动势即是扩散吸附电动势即是扩散吸附电动势造成的。造成的。造成的。造成的。地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP2 2、纯泥岩的扩散吸附电动势、纯泥岩的扩散吸附电动势 当当地地层层水水中中的的离离子子通通过过第第二二条条路路径径经经泥泥岩岩向向井井中中泥泥浆浆扩扩散散时时，将将受受到到泥泥岩岩中中粘粘土土颗颗粒粒表表面面偶偶电电层层（NaNa）的的影影响响。根根据据异异性性相相吸吸、同同性性相相斥斥的的原原理理，泥泥岩岩表表面面吸吸附附层层的的补补偿偿阳阳离离子子将将吸吸引引ClCl而而排排斥斥NaN

8、a（扩扩散散），ClCl不不能能通通过过泥泥岩岩进进入入泥泥浆浆，因因此此，导导致致泥泥浆浆中中正正离离子子富富集集，砂砂、泥泥岩岩交交界界面面ClCl多带负电，形成电位差。多带负电，形成电位差。（高浓度为负，低浓度为正）（高浓度为负，低浓度为正）形成的电动势称为形成的电动势称为扩散吸附电动势扩散吸附电动势指指指指针针针针与与与与前前前前面面面面实实实实验验验验方方方方向相反向相反向相反向相反地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP设纯泥岩单位孔隙体积的补偿阳离子浓度设纯泥岩单位孔隙体积的补偿阳离子浓度QV=QV=，则认为则认为V Vcl-cl-=0=0K Kdada扩散吸附电动势

9、系数，扩散吸附电动势系数，mvmv，值为正，与温度有关，值为正，与温度有关扩散吸附电动势扩散吸附电动势扩散吸附电动势扩散吸附电动势E Edada表达式表达式表达式表达式在相同条件下，不同岩石的扩散吸附电动势差别很大在相同条件下，不同岩石的扩散吸附电动势差别很大在相同条件下，不同岩石的扩散吸附电动势差别很大在相同条件下，不同岩石的扩散吸附电动势差别很大E E E Edadadada由高到低依次为：泥质页岩由高到低依次为：泥质页岩由高到低依次为：泥质页岩由高到低依次为：泥质页岩粘土粘土粘土粘土含泥砂岩含泥砂岩含泥砂岩含泥砂岩石灰岩石灰岩石灰岩石灰岩砂岩砂岩砂岩砂岩无烟煤无烟煤无烟煤无烟煤泥灰岩泥灰

10、岩泥灰岩泥灰岩铝土矿铝土矿铝土矿铝土矿石英砂石英砂石英砂石英砂白云岩白云岩白云岩白云岩高岭土高岭土高岭土高岭土地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP3 3、泥质砂岩的扩散电动势、泥质砂岩的扩散电动势 Na Na和和ClCl的迁移率的迁移率u u、v v随泥质砂岩中随泥质砂岩中Q Qv v（补偿阳（补偿阳离子浓度）的大小而变化。离子浓度）的大小而变化。当泥质含量少、当泥质含量少、Q Qv v小时，小时，v vu u，低浓度为负，高，低浓度为负，高浓度为正，具有纯砂岩性质；浓度为正，具有纯砂岩性质；当泥质含量高、当泥质含量高、QvQ

11、v大时，大时，v vu u，低浓度为正，高，低浓度为正，高浓度为负，具有纯泥岩性质。浓度为负，具有纯泥岩性质。可见，可见，扩散电动势系数扩散电动势系数K Kd d可正可负，取决可正可负，取决于于Q Qv v大小、溶液的盐类成分和温度大小、溶液的盐类成分和温度。地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP思考：思考：如果如果Cw Cw CmfCmf或地层水为淡水时，将会是什么或地层水为淡水时，将会是什么情况？情况？地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP 除除此此以以外外还还有有过过滤滤电电动动势势，它它是是在在压压力力作作用用下下，泥泥浆浆滤滤液液向向地地层层中中渗渗入入时

12、时产产生生的的，只只有有在在压压差差很很大大的的情情况况下下才才不不被被忽忽略略，但但通通常常情情况况下下，P P泥泥浆浆稍稍大大于于P P地地，此此时时可可以以不不考考虑虑该该电电动动势势。由由此此通通常常情情况况下下是是由由扩散电动势和扩散吸附电动势产生的。扩散电动势和扩散吸附电动势产生的。过滤电动势：过滤电动势：泥浆滤液的粘度泥浆滤液的粘度pp泥浆柱与地层间的压力差泥浆柱与地层间的压力差AA过滤电动势系数，过滤电动势系数，mVmV，一般为，一般为0.770.77地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP二、自然电位曲线的特点及影响因素二、自然电位曲线的特点及影响因素1 1、电化

13、学总电动势和自然电流的、电化学总电动势和自然电流的等效电路等效电路 当当井井中中泥泥浆浆滤滤液液与与地地层层水水之之间间存存在在浓浓度度差差时时，则则在在泥泥浆浆滤滤液液与与地地层层水水接接触触面面两两侧侧产产生生扩扩散散电电动动势势EdEd，在在泥泥岩岩井井段段与与砂砂岩岩层层面面间间产产生生扩扩散散吸吸附附电电动动势势EdaEda。井井下下介介质质都都是是导导电电介介质质，电电动动势势的的存存在在必必然然会会在在井井下下介介质质中中产产生生自自然然电电流流和和自自然然电电位场。位场。地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP自然电流回路等效电路自然电流回路等效电路RshRshRs

14、hRsh泥岩等效电阻泥岩等效电阻泥岩等效电阻泥岩等效电阻RsdRsdRsdRsd砂岩等效电阻砂岩等效电阻砂岩等效电阻砂岩等效电阻RmRmRmRm井筒内泥浆等效电阻井筒内泥浆等效电阻井筒内泥浆等效电阻井筒内泥浆等效电阻地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP在井内砂岩和泥岩接触面附近的自然电位等效电路中，在井内砂岩和泥岩接触面附近的自然电位等效电路中，在井内砂岩和泥岩接触面附近的自然电位等效电路中，在井内砂岩和泥岩接触面附近的自然电位等效电路中，EdEdEdEd与与与与EdaEdaEdaEda是相互叠加的是相互叠加的是相互叠加的是相互叠加的.在相当厚的砂岩和泥岩接触面处的自在相当厚的

15、砂岩和泥岩接触面处的自在相当厚的砂岩和泥岩接触面处的自在相当厚的砂岩和泥岩接触面处的自然电位幅度基本上是产生自然电场的然电位幅度基本上是产生自然电场的然电位幅度基本上是产生自然电场的然电位幅度基本上是产生自然电场的总电动势总电动势总电动势总电动势SSPSSPSSPSSP，也称，也称，也称，也称静自然电位静自然电位静自然电位静自然电位.静自然电位静自然电位静自然电位静自然电位地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP根据根据KIRCHHOFFKIRCHHOFF（基尔霍夫）（基尔霍夫）定律得：定律得：E E总总 =Ed+Eda =Ed+Eda （代数和）（代数和）为了保证为了保证Ed 0

16、 Ed 0 E E总总 =Eda-Ed(=Eda-Ed(因为砂岩：因为砂岩：Ed 0)Ed 0)所以所以 E E总总 =(Kda-Kd)lg(Rmf/Rw)=Es=(Kda-Kd)lg(Rmf/Rw)=Es则令则令 K=Kda-Kd K=Kda-Kd 自然电位系数自然电位系数对于纯砂岩或纯泥岩，对于纯砂岩或纯泥岩，K K只与只与溶液盐类成分溶液盐类成分和和温度温度有关。有关。对于泥质砂岩，对于泥质砂岩，K K不但与不但与溶液盐类成分溶液盐类成分和和温度温度有关，而且与有关，而且与泥质泥质含量含量或或QvQv值值有关。有关。地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SPSSPEsklg(R

17、mf/Rw)PSPPSP泥质砂岩的静自然电位泥质砂岩的静自然电位，指泥质砂岩和纯泥岩的，指泥质砂岩和纯泥岩的总电动势。总电动势。PSPPSP的大小反映泥质的多少，的大小反映泥质的多少，PSP SSPPSP CCmfmf时时,SP,SP由由泥泥岩岩的的正正电电位位向向砂砂岩岩的的负负电电位位降降低低。（淡水泥浆淡水泥浆）M电极测量测量正异常：当正异常：当C CW WCCmfmf时时,SP,SP由泥岩的由泥岩的负电位向砂岩的正电位升高。负电位向砂岩的正电位升高。（盐水泥浆盐水泥浆）M电极测量测量地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP根据理论和实际曲线分析，根据理论和实际曲线分析，SP

18、SP曲线有如下特点：曲线有如下特点：（1 1）当泥浆、地层和上下围岩岩性均匀时，）当泥浆、地层和上下围岩岩性均匀时，SPSP曲线曲线对称于地层中部；对称于地层中部；（2 2）当）当h h4d4d时，曲线时，曲线半幅点半幅点正对地层界面；正对地层界面；（3 3）当）当C Cw wC Cmfmf，渗透性地层出现，渗透性地层出现负异常负异常；当当C CW WC1Cw/Cmf 1（淡水泥浆淡水泥浆）渗透层的渗透层的VspVsp有负异常有负异常 Cw/Cmf 1 Cw/Cmf Vsp 泥质砂岩的泥质砂岩的Vsp Vsp 砂质泥岩的砂质泥岩的Vsp Vsp 泥岩的泥岩的VspVsp剖面上泥岩性质变化（剖面

19、上泥岩性质变化（剖面上泥岩性质变化（剖面上泥岩性质变化（QvQvQvQv变化）时，自然电位基线会变化）时，自然电位基线会变化）时，自然电位基线会变化）时，自然电位基线会偏移。偏移。偏移。偏移。地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP温度的影响温度的影响 绝对温度绝对温度QvQv时：时：时：时：显然，显然，显然，显然，EdEdEdEd、EdaEdaEdaEda都和绝对温度都和绝对温度都和绝对温度都和绝对温度T T T T成正比。成正比。成正比。成正比。地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP泥浆和地层水的化学成分的影响泥浆和地层水的化学成分的影响EdEdEdEd和和和和E

20、daEdaEdaEda由离子的扩散吸附形成，故当泥浆和地层水中的由离子的扩散吸附形成，故当泥浆和地层水中的由离子的扩散吸附形成，故当泥浆和地层水中的由离子的扩散吸附形成，故当泥浆和地层水中的化学成分不同时，其所含离子不同，导致溶液中化学成分不同时，其所含离子不同，导致溶液中化学成分不同时，其所含离子不同，导致溶液中化学成分不同时，其所含离子不同，导致溶液中离子数离子数离子数离子数的差异，不同离子的离子价和的差异，不同离子的离子价和的差异，不同离子的离子价和的差异，不同离子的离子价和迁移率迁移率迁移率迁移率又不同，这就直接又不同，这就直接又不同，这就直接又不同，这就直接影响扩散吸附电动势系数，最

21、终使得影响扩散吸附电动势系数，最终使得影响扩散吸附电动势系数，最终使得影响扩散吸附电动势系数，最终使得EdEdEdEd和和和和EdaEdaEdaEda变化。变化。变化。变化。18C18C18C18C时几种盐溶液的时几种盐溶液的时几种盐溶液的时几种盐溶液的KdKdKdKd值值值值溶质溶质NaClNaClNaHCONaHCO3 3CaClCaCl2 2MgClMgCl2 2NaNa2 2SOSO4 4KClKClKd(Mv)Kd(Mv)-11.6-11.62.22.2-19.7-19.7-22.5-22.55 5-0.4-0.4地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP地层电阻率的影响地

22、层电阻率的影响 地地地地层层层层较较较较厚厚厚厚时时时时，由由由由于于于于岩岩岩岩层层层层的的的的截截截截面面面面积积积积比比比比井井井井的的的的截截截截面面面面积积积积大大大大得得得得多多多多，所所所所以以以以，砂砂砂砂岩岩岩岩和和和和泥泥泥泥岩岩岩岩对对对对自自自自然然然然电电电电流流流流的的的的电电电电阻阻阻阻R R R Rsdsdsdsd、R R R Rshshshsh比比比比泥泥泥泥浆浆浆浆柱柱柱柱的的的的电电电电阻阻阻阻R R R Rm m m m小得多。此时，对于纯砂岩来讲，小得多。此时，对于纯砂岩来讲，小得多。此时，对于纯砂岩来讲，小得多。此时，对于纯砂岩来讲，U U U Us

23、pspspspSSPSSPSSPSSP。当当当当地地地地层层层层电电电电阻阻阻阻率率率率增增增增高高高高时时时时，R R R Rsdsdsdsd、R R R Rshshshsh与与与与R R R Rm m m m比比比比较较较较不不不不能能能能忽忽忽忽略略略略，则则则则U U U UspspspspSSPSSPSSPSSP。即。即。即。即地层电阻率地层电阻率地层电阻率地层电阻率U U U Uspspspsp。地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP地层厚度的影响地层厚度的影响曲线号码曲线号码曲线号码曲线号码h/dh/dh/dh/dd d不同厚度地层自然电位理论曲线不同厚度地层自然电

24、位理论曲线不同厚度地层自然电位理论曲线不同厚度地层自然电位理论曲线地层厚度地层厚度地层厚度地层厚度hh UspUsp地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP注意：要用自然电位异常幅度注意：要用自然电位异常幅度VspVspVspVsp计算计算SSPSSP和和PSPPSP，必，必须对以上因素的影响进行校正。须对以上因素的影响进行校正。井径和侵入带直径的影响井径和侵入带直径的影响井径扩大井径扩大井径扩大井径扩大井的截面积加大井的截面积加大井的截面积加大井的截面积加大自然电流在井内自然电流在井内自然电流在井内自然电流在井内的电位降变小的电位降变小的电位降变小的电位降变小 UspUspUsp

25、Usp降低降低降低降低。泥浆侵入地层泥浆侵入地层泥浆侵入地层泥浆侵入地层泥浆滤液与地层水的接触面向地泥浆滤液与地层水的接触面向地泥浆滤液与地层水的接触面向地泥浆滤液与地层水的接触面向地层内推移层内推移层内推移层内推移其效果相当于井径扩大其效果相当于井径扩大其效果相当于井径扩大其效果相当于井径扩大 UspUspUspUsp降降降降低低低低地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP三、自然电位曲线的应用三、自然电位曲线的应用地层中泥质含量是影响岩性和渗透性的主要因素，因地层中泥质含量是影响岩性和渗透性的主要因素，因此，自然电位曲线可用来判断岩性和划相、确定渗透此，自然电位曲线可用来判断岩

26、性和划相、确定渗透层、求地层水电阻率、估计地层泥质含量和判断水淹层、求地层水电阻率、估计地层泥质含量和判断水淹层等。层等。判断渗透层判断渗透层判断渗透层判断渗透层估算泥质含量估算泥质含量估算泥质含量估算泥质含量估计渗透层厚度估计渗透层厚度估计渗透层厚度估计渗透层厚度确定地层水电阻率确定地层水电阻率确定地层水电阻率确定地层水电阻率估计渗透层厚度估计渗透层厚度估计渗透层厚度估计渗透层厚度地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP1 1、判断渗透层、判断渗透层砂泥岩剖面中砂泥岩剖面中砂泥岩剖面中砂泥岩剖面中RwRmfRwRmfRwRmfRw11下下仍仍有有负负异异常常，但但电电流流要要经经

27、过过大大段段的的致致密密灰灰岩岩后后才才能能形形成成回回路路。因因此此层层界界面面不不清清，幅度小。通常情况下不用幅度小。通常情况下不用SPSP来分层。来分层。膏膏盐盐地地层层不不含含地地层层水水且且很很致致密密，不不能能产产生生EsEs，它它的的SPSP与围岩相同且无异常。与围岩相同且无异常。注意：注意：地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP2 2、估计渗透层厚度、估计渗透层厚度自然电位自然电位自然电位自然电位曲线与曲线与曲线与曲线与自然伽马自然伽马自然伽马自然伽马曲曲曲曲线配合，划分渗透层的界面线配合，划分渗透层的界面线配合，划分渗透层的界面线配合，划分渗透层的界面非常有效。

28、非常有效。非常有效。非常有效。确定渗透层界面确定渗透层界面确定渗透层界面确定渗透层界面半幅半幅半幅半幅点法点法点法点法薄层薄层薄层薄层图中图中图中图中CECECECE连线连线连线连线 砂岩厚度砂岩厚度砂岩厚度砂岩厚度图中图中图中图中CECECECE连线连线连线连线=砂岩厚度砂岩厚度砂岩厚度砂岩厚度厚层厚层厚层厚层h h厚储层地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SPh h h hh h h h薄 储 层地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP3 3、估算泥质含量、估算泥质含量泥质：泥质：泥质：泥质：一般把泥质砂岩中的一般

29、把泥质砂岩中的一般把泥质砂岩中的一般把泥质砂岩中的细粉砂细粉砂细粉砂细粉砂和和和和湿粘土湿粘土湿粘土湿粘土的混合物叫做的混合物叫做的混合物叫做的混合物叫做泥质。泥质。泥质。泥质。分散泥质：分散泥质：分散泥质：分散泥质：泥质分散在砂岩颗粒间孔隙的表面泥质分散在砂岩颗粒间孔隙的表面泥质分散在砂岩颗粒间孔隙的表面泥质分散在砂岩颗粒间孔隙的表面层状泥质：层状泥质：层状泥质：层状泥质：泥质在砂岩中呈条带状泥质在砂岩中呈条带状泥质在砂岩中呈条带状泥质在砂岩中呈条带状结构泥质：结构泥质：结构泥质：结构泥质：泥质颗粒代替了某些砂岩颗粒的位置泥质颗粒代替了某些砂岩颗粒的位置泥质颗粒代替了某些砂岩颗粒的位置泥质颗

30、粒代替了某些砂岩颗粒的位置泥质的含量泥质的含量泥质的含量泥质的含量及其及其及其及其存在状态存在状态存在状态存在状态对砂岩产生的扩散吸附电动势有直接影对砂岩产生的扩散吸附电动势有直接影对砂岩产生的扩散吸附电动势有直接影对砂岩产生的扩散吸附电动势有直接影响响响响 可以利用泥岩自然电位曲线估算泥质含量。可以利用泥岩自然电位曲线估算泥质含量。可以利用泥岩自然电位曲线估算泥质含量。可以利用泥岩自然电位曲线估算泥质含量。地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP估算泥质含量方法估算泥质含量方法估算泥质含量方法估算泥质含量方法间接法间接法间接法间接法直接法直接法直接法直接法直接法直接法直接法直接法

31、把把把把某某某某地地地地区区区区各各各各种种种种含含含含泥泥泥泥质质质质的的的的砂砂砂砂岩岩岩岩经经经经取取取取样样样样测测测测定定定定，直直直直接接接接建建建建立立立立自自自自然然然然电电电电位位位位幅幅幅幅度度度度UspUspUspUsp和和和和相相相相对对对对自自自自然然然然电电电电位位位位TspTspTspTsp与与与与泥泥泥泥质质质质含含含含VshVshVshVsh的的的的相关关系。相关关系。相关关系。相关关系。SPmaxSPmaxSPmaxSPmax本地区标准层（一般纯砂岩）的自然电位幅度本地区标准层（一般纯砂岩）的自然电位幅度本地区标准层（一般纯砂岩）的自然电位幅度本地区标准层（

32、一般纯砂岩）的自然电位幅度地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP间接法间接法间接法间接法经验公式经验公式经验公式经验公式PSPPSPPSPPSP泥质砂岩假静自然电位泥质砂岩假静自然电位泥质砂岩假静自然电位泥质砂岩假静自然电位SSPSSPSSPSSP厚的纯水砂岩层的静自然电位厚的纯水砂岩层的静自然电位厚的纯水砂岩层的静自然电位厚的纯水砂岩层的静自然电位现场应用：以泥岩的现场应用：以泥岩的现场应用：以泥岩的现场应用：以泥岩的SPshSPshSPshSPsh为基线，分别读出为基线，分别读出为基线，分别读出为基线，分别读出(含泥）砂岩的自含泥）砂岩的自含泥）砂岩的自含泥）砂岩的自然电位然

33、电位然电位然电位SPSPSPSP和厚的纯水砂岩层的自然电位和厚的纯水砂岩层的自然电位和厚的纯水砂岩层的自然电位和厚的纯水砂岩层的自然电位SPsdSPsdSPsdSPsd，则有：，则有：，则有：，则有：（计算机常用公式计算机常用公式计算机常用公式计算机常用公式）该公式对水层适用，油气层和薄层计算的该公式对水层适用，油气层和薄层计算的该公式对水层适用，油气层和薄层计算的该公式对水层适用，油气层和薄层计算的VshVshVshVsh偏高偏高偏高偏高地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP4 4、求地层水电阻率、求地层水电阻率（RwRw是计算地层含油饱和度的重要参是计算地层含油饱和度的重要参

34、数之一数之一）图版法：图版法：（1 1）确定静自然电位）确定静自然电位SSPSSP如果纯砂岩水层厚度很大，无侵入，且如果纯砂岩水层厚度很大，无侵入，且RtRtRmRmRsRs时，则可时，则可直接读出该层的自然电位幅度值直接读出该层的自然电位幅度值VspVspVspVsp 作为作为SSPSSP。如如果果水水层层厚厚度度不不大大，则则必必须须对对该该层层的的VspVspVspVsp 进进行行厚厚度度、电电阻阻率率和和侵侵入入情情况况的的校校正正（使使用用SP-3SP-3校校正正图图版版进进行行校校正正P13P13图图1-1-1010）地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP（2 2）确

35、定等效泥浆滤液电阻率）确定等效泥浆滤液电阻率RmfeRmfe值值见见P14P14图图1-111-11、P15P15图图1-121-12 P16 P16图图1-131-13、P17P17图图1-141-14图版法：图版法：（3 3）确定地层水电阻率）确定地层水电阻率RwRw值值根据已知的根据已知的SSPSSP和地层温度查和地层温度查P17 SP-1P17 SP-1图即可。图即可。根据上图求出了根据上图求出了Rmfe/RweRmfe/Rwe的比值的比值,由此可求出由此可求出RweRwe。如果如果Rwe0.1,Rwe0.1,则则Rw=RweRw=Rwe否则就用否则就用SP-2SP-2图图(Rwe,T

36、)(Rwe,T)求出求出RwRw。地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP根据根据SSPSSP和和T T或图版求出或图版求出求求Rwe=RmfeRwe=Rmfe/（Rmfe/RweRmfe/Rwe）；）；根据根据RweRwe、T T以及图版求出以及图版求出RwRw。利利用用SSPSSP求求RwRw请同学们认真阅读书中例题！请同学们认真阅读书中例题！地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP用用用用SPSPSPSP法求地层水电阻率法求地层水电阻率法求地层水电阻率法求地层水电阻率要求地层有一定要求地层有一定要求地层有一定要求地层有一定渗透率渗透率渗透率渗透率、地层水成分是地层

37、水成分是地层水成分是地层水成分是NaClNaClNaClNaCl、泥浆电阻率不高泥浆电阻率不高泥浆电阻率不高泥浆电阻率不高、过滤电位可忽、过滤电位可忽、过滤电位可忽、过滤电位可忽略不计略不计略不计略不计。无侵入效果较好。无侵入效果较好。无侵入效果较好。无侵入效果较好。注注 意意地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP已知含水纯砂岩自然电位已知含水纯砂岩自然电位已知含水纯砂岩自然电位已知含水纯砂岩自然电位UspUspUspUsp30mV30mV30mV30mV，地层厚度，地层厚度，地层厚度，地层厚度h=3mh=3mh=3mh=3m，井径，井径，井径，井径d=0.25md=0.25md

38、=0.25md=0.25m，砂岩层电阻率，砂岩层电阻率，砂岩层电阻率，砂岩层电阻率Rt=10Rt=10Rt=10Rt=10 .m.m.m.m，围岩，围岩，围岩，围岩（泥岩）电阻率（泥岩）电阻率（泥岩）电阻率（泥岩）电阻率Rs=2.5 Rs=2.5 Rs=2.5 Rs=2.5 .m.m.m.m，泥浆电阻率，泥浆电阻率，泥浆电阻率，泥浆电阻率Rm=0.5 Rm=0.5 Rm=0.5 Rm=0.5 .m.m.m.m，泥浆密度，泥浆密度，泥浆密度，泥浆密度 m=1.44g/cm3m=1.44g/cm3m=1.44g/cm3m=1.44g/cm3，地层温度，地层温度，地层温度，地层温度t=85t=85t

39、=85t=85 C C C C，无侵入。无侵入。无侵入。无侵入。求地层水电阻率求地层水电阻率求地层水电阻率求地层水电阻率RwRwRwRw。练练 习：习：地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP5 5、判断水淹层、判断水淹层在油田开发中，常采用在油田开发中，常采用注水的方法注水的方法来提高采收率。来提高采收率。如如果果油油田田见见到到了了注注水水则则该该层层为为水水淹淹层层。利利用用测测井井资资料料判判断断水水淹淹层层层层位位及及估估计计水水淹淹层层是是目目前前检检查查注注水水效效果果的的重重要要课课题题，目目前前有有些些油油田田利利用用SPSP曲曲线线根根据据基基线线偏偏移移确确定

40、定水水淹淹层层位位，并并根根据据偏偏移移量量的的大大小小来来估估计计水水淹淹程程度度。水水淹淹层层在在SPSP曲曲线线上上出出现现基基线线偏偏移移是是因因为为注注入入水水的的矿矿化化度度不不同同于于地地层层水水和和泥泥浆浆滤滤液液。当当Cw Cw C C注注 CmfCmf，且且为为均均匀匀的的纯纯砂砂岩岩，可可以以证证明明在在水水淹淹水水平平界界面面处处SPSP曲曲线线上上无无异异常常变变化化，而而只只发发生生基基线线偏偏移移，可可以以计计算算出出偏移量的大小。偏移量的大小。地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP Cw1 Cw1 砂岩砂岩 Cw2 Cw2 水淹水淹P18 水淹层水

41、淹层SP曲线偏移原理图曲线偏移原理图地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SPEspklgCw1/Cw2K K值值在在水水淹淹前前后后不不会会有有太太大大变变化化，因因此此EspEsp主主要要取取决决于于水水淹淹前前后后地地层层水水矿矿化化度度的的比比值值Cw1/Cw2Cw1/Cw2。显显然然，油油层层水水淹淹程程度度越越高高（淡淡水水饱饱和和度度高高），Cw1/Cw2Cw1/Cw2越越大大，基线偏移也越大。基线偏移也越大。地层中部或者全部被水淹，地层中部或者全部被水淹，SPSP的基线不发生偏移，的基线不发生偏移，而是表现为异常幅度减小。而是表现为异常幅度减小。地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP结结 论：论：SPSP曲线的上基线偏移则油层上部被水淹曲线的上基线偏移则油层上部被水淹SPSP曲线的下基线偏移则油层下部被水淹曲线的下基线偏移则油层下部被水淹本节重点：本节重点：本节重点：本节重点：（3 3）SPSP曲线的应用曲线的应用地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井SP（1 1）基本概念：扩散电动势、扩散吸附电动势、）基本概念：扩散电动势、扩散吸附电动势、正（负）差异、泥岩基线、正（负）差异、泥岩基线、SSPSSP、PSPPSP（2 2）SPSP曲线特点以及曲线特点以及SPSP曲线幅度的影响因素曲线幅度的影响因素