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1、第第1 1章章 自然电位测井自然电位测井和电阻率测井和电阻率测井第1页/共30页自然电位测井示意图自然电位测井示意图1.1 自然电位测井自然电位测井(SP)MN第2页/共30页井中自然电位的产生 一、扩散电位一、扩散电位导线+电极玻璃缸电化学实验及现象第3页/共30页 当两种不同浓度的溶液被渗透性薄膜隔开，离子在渗透压力作用下，高浓度溶液的离子将穿过薄膜向低浓度的溶液中移动，这种现象叫扩散。对于氯化钠溶液来说，由于Cl-比Na+的运移率大，因此在高浓度一侧聚集多余的正电荷，而在低溶度一侧聚集负电荷。离子量移动到一定程度，形成动态平衡，此时电位叫扩散电位。+电极导线玻璃缸第4页/共30页 在砂泥
2、岩剖面井中，纯砂岩井段泥浆滤液和地层水在井壁附近相接触，如果二者的浓度不同，就会产生离子扩散作用。其扩散电位大小取决于：正负离子的运移率(单价离子在强度为1伏特/厘米的电场作用下的移动速度)；温度、压力；两种溶液的浓度差；浓度、离子类型。第5页/共30页ba 井中砂、泥岩接触情况下，当地层水浓度 大于泥浆滤液浓度 时，离子扩散及形成的电荷分布第6页/共30页二、二、扩散吸附电位+玻璃缸泥岩隔膜电极导线电化学实验及现象第7页/共30页 用泥岩隔膜将两种不同浓度的NaCl溶液分开，两种溶液在此接触面处产生离子扩散，扩散总是从浓度大的一方向浓度小的一方进行。由于粘土矿物表面具有选择吸附负离子的能力，
3、因此当浓度不同的NaCl溶液扩散时，粘土矿物颗粒表面吸附Cl-，使其扩散受到牵制，只有Na+可以在地层水中自由移动，从而导致电位差的产生。这样就在泥岩隔膜处形成了扩散吸附电位。+玻璃缸泥岩隔膜电极导线第8页/共30页 在砂泥岩剖面井中，泥岩井段泥浆滤液和地层水在井壁附近相接触，产生的扩散吸附电位可以表示为：第9页/共30页ba 井中砂、泥岩接触情况下，当地层水浓度 大于泥浆滤液浓度 时，离子扩散及形成的电荷分布第10页/共30页 在钻井过程中，为了防止井喷，通常使泥浆柱压力略大于地层压力。在压力差的作用下，泥浆滤液向地层中渗入。由于岩石颗粒的选择吸附性，孔道壁上吸附泥浆滤液中的负离子，仅正离子
4、随着泥浆滤液向地层中移动，这样在井壁附近聚集大量负离子，在地层内部富集大量正离子，从而产生电位差，这就是过滤电位。三、过滤三、过滤电位毛细管壁吸附负离子+过滤电位形成示意图（箭头方向表示液体流动方向）第11页/共30页 由于岩体的不均匀性，当它与泥浆接触而发生化学反应时，某一部分会因失去电子而呈正极性，另一部分则会因得到电子而显负极性，因此，二者之间便产生电位差，称为氧化还原电位。氧化还原电位仅产生于电子导电的固相矿体中，例如煤层和金属矿，沉积岩中基本没有氧化还原电位。四、氧化还原电位第12页/共30页自然电位测井原理与曲线特征自然电位测井原理与曲线特征 一、自然电位测井原理一、自然电位测井原
5、理 自然电位测井使用一对测量电极，用M、N表示。测井时，将测量电极N放在地面，电极M用电缆送至井下，沿井轴提升电极M测量自然电位随井深的变化，所记录的自然电位随井深的变化曲线叫自然电位测井曲线，通常用SP表示。自然电位测井极少单独进行，而是与其它测井方法同时测量。例如，自然电位测井可以和电阻率测井同时测量。测量+25mVMN砂岩泥岩第13页/共30页二、井中自然电场分布与自然电位幅度的计算 井中自然电场分布 以砂泥岩剖面井为例来说明井中自然电场分布特征。通常情况下，钻井过程中采用淡水泥浆钻进，泥浆滤液的浓度往往低于地层水的浓度，井中自然电场分布如下图。+第14页/共30页自然电位幅度的计算等效
6、电路图 第15页/共30页井内的自然电动势及其等效电路 第16页/共30页三、自然电位测井曲线特征 针对目的层为纯砂岩、上下围岩为泥岩的地层模型，计算得到一组自然电位理论曲线。第17页/共30页自然电位曲线具有如下特点：(1)当地层、钻井液是均匀的，上下围岩岩性相同，自然电位曲线对渗透性地层中心对称；(2)在渗透性地层顶底界面处，自然电位变化最大，当地层较厚(大于四倍井径)时，可用曲线半幅点确定地层界面；(3)测量的自然电位幅度，为自然电流在井内产生的电位降，它永远小于自然电流回路总的电动势；(4)渗透性砂岩的自然电位，对泥岩的基线而言，可向左或向右偏转，它主要取决于地层水和钻井液滤液的相对矿
7、化度。第18页/共30页第19页/共30页砂泥岩剖面碳酸岩剖面第20页/共30页影响自然电位的因素 在砂泥岩剖面井中，自然电位曲线的幅度及特点主要决定于造成自然电场的总自然电位和自然电流的分布。总自然电位的大小取决于岩性、地层温度、地层水和泥浆中所含离子成分和泥浆滤液电阻率与地层水电阻率之比。而自然电流的分布则决定于流经路径中介质的电阻率及地层的厚度和井径的大小。这些因素对自然电位幅度及曲线形状均有影响。第21页/共30页一、地层水和泥浆滤液中含盐浓度比值的影响一、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量的差异是造成自然电场中扩散电位和扩散吸附电位的基本原因。二、岩性的影
8、响二、岩性的影响三、温度的影响三、温度的影响 同样岩性的岩层，由于埋藏深度不同，其温度是不同的，而扩散、扩散吸附电位系数都与绝对温度成正比例。四、地层水和泥浆滤液中所含盐的性质的影响四、地层水和泥浆滤液中所含盐的性质的影响 表1-1-1 18 时几种盐溶液的 值 溶质 NaCl KCl -11.6 +2.2 -19.7 -22.5 +5 -0.4第22页/共30页五、地层电阻率的影响 六、地层厚度的影响七、井径扩大和泥浆侵入的影响 第23页/共30页自然电位测井的应用 一、划分渗透性岩层 一般将大段泥岩层的自然电位测井曲线作为泥岩基线，偏离泥岩基线的井段都可以认为是渗透性岩层。渗透性很差的地层
9、，常称为致密层，其自然电位测井曲线接近泥岩基线或者曲线的幅度异常很小。识别出渗透层后，可用自然电位测井曲线的半幅点来确定渗透层界面，进而计算出渗透层厚度。第24页/共30页二、地层对比和研究沉积相二、地层对比和研究沉积相 自然电位测井曲线常常作为单层划相、井间对比、绘制沉积体等值图的手段之一。第25页/共30页二、地层对比和研究沉积相二、地层对比和研究沉积相 自然电位测井曲线常常作为单层划相、井间对比、绘制沉积体等值图的手段之一。第26页/共30页三、确定地层水电阻率三、确定地层水电阻率 在评价油气储集层时，需要用到地层电阻率资料。利用自然电位测井曲线确定地层水电阻率是常用的方法之一。在浓度较
10、高的情况下，溶液的浓度与电阻率不是简单的线性反比例关系，此时可以引入“等效电阻率”的概念。第27页/共30页四、估算泥质含量四、估算泥质含量 自然电位测井曲线常被用来估算砂泥岩地层中的泥质含量，估算方法有以下几种。方法一：利用经验公式估算，当砂泥岩地层中所含泥质呈层状分布形成砂泥质交互层，且泥质层与砂质层的电阻率相等或差别不大时，地层的泥质含量可用下式求得：式中，PSP为含泥质砂岩的自然电位测井曲线幅度。方法二：利用岩心分析资料和数理统计方法，找出自然电位与泥质含量之间的关系，建立泥质含量计算模型，然后利用这种模型来求取泥质含量。第28页/共30页五、判断水淹层位五、判断水淹层位 在油田开发过程中，常采用注水的方法来提高油气采收率。如果一口井的某个油层见到了注入水，则该层就叫水淹层。油层水淹后，自然电位测井曲线往往发生基线偏移，出现台阶。因此，常常根据基线偏移来判断水淹层位，并根据偏移量的大小来估算水淹程度。第29页/共30页感谢您的观看！第30页/共30页