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1、自然电位测井第1页，共17页，编辑于2022年，星期二 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,在钻在钻开岩层后开岩层后,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,形形成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，共17页，编辑于2022年，星期二 一般地层水为一般地层水为NaCL溶液溶液,当不同浓度的溶液在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一起时存在使浓度达到平衡
2、的自然趋势,即高浓度溶即高浓度溶液中的离子要向低浓度溶液一方迁移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，共17页，编辑于2022年，星期二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,如氯离子如氯离子迁移速度大于钠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),),这样在这样在低浓低浓度溶液一方富集氯离子度溶液一方富集氯离子(负电荷负电荷)高浓度溶液富集高浓度溶液富集钠离子钠离子(正电荷正电荷),形成一个形成一个静电场静电场,电场的形成反过电场的形成反过来影响离子的迁移速度来影响离
3、子的迁移速度,最后达到一个最后达到一个动态平衡动态平衡,如如此在接触面附近的电动势保持一定值此在接触面附近的电动势保持一定值,这个电动势这个电动势叫叫扩散电动势记为扩散电动势记为EdEd第5页，共17页，编辑于2022年，星期二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第三章自然电位测井井第6页，共17页，编辑于2022年，星期二 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,结果如结果如何何?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附泥岩对负离
4、子有吸附作用作用,可以吸附一部分氯离子可以吸附一部分氯离子,扩散的结果扩散的结果使浓度小的一方富集大量的钠离子而带正使浓度小的一方富集大量的钠离子而带正电电,浓度大的一方富集大量的氯离子而浓度大的一方富集大量的氯离子而带负电带负电,这样在泥岩薄膜形成这样在泥岩薄膜形成扩散吸附电扩散吸附电动势记为动势记为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，共17页，编辑于2022年，星期二 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
5、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,只有在压力差只有在压力差较大时才考虑过滤电动势的影响较大时才考虑过滤电动势的影响.第8页，共17页，编辑于2022年，星期二泥岩第三章自然电位测井第三章自然电位测井第9页，共17页，编辑于2022年，星期二 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
6、沿井轴测量自然电位(M电位电位)随随深度变化的曲线叫深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井第三章自然电位测井第10页，共17页，编辑于2022年，星期二在相当厚的纯砂岩和纯泥岩交界面附近的自然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,记为记为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
7、,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井第三章自然电位测井第11页，共17页，编辑于2022年，星期二 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在流经泥浆等效电在流经泥浆等效电阻上的电位降阻上的电位降,即自然电位曲线即自然电位曲线SP:第1
8、2页，共17页，编辑于2022年，星期二二二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,但没有理论但没有理论曲线规则且没有曲线规则且没有”绝对零点绝对零点”在砂泥岩剖面井中一般地层水浓度较在砂泥岩剖面井中一般地层水浓度较高高,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，共17页，编辑于2022年，星期二1 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
9、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变小变小三影响因素三影响因素第三章自然电位测井第三章自然电位测井第14页，共17页，编辑于2022年，星期二2.3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，共17页，编辑于2022年，星期二四判断水淹层位四判断水淹层位基线偏移基线偏移第16页，共17页，编辑于2022年，星期二作业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，共17页，编辑于2022年，星期二