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1、第一章 自然电位本讲稿第一页，共三十三页自自然然电电位位曲曲线线的的变变化化与与岩岩性性有有密密切切关关系系，特特别别是是能能用用明明显显的的异异常常显显示示出出渗渗透透层层,这是非常有意义的这是非常有意义的.基基线线:在在实实测测曲曲线线上上,泥泥岩岩井井段段的的自自然然电电位位曲曲线线比比较较平平直直,解解释释中中就就以以泥泥岩岩井段的自然电位曲线值作为基线。井段的自然电位曲线值作为基线。正正负负异异常常:解解释释中中就就以以泥泥岩岩井井段段的的自自然然电电位位曲曲线线值值作作为为基基线线(相相对对零零线线),来来计计算算渗渗透透层层的的自自然然电电位位异异常常幅幅值值(mv),大大于于基
2、基线线的的异异常常为为正正异异常常，小小于于基基线线的的异异常为负异常。常为负异常。本讲稿第二页，共三十三页第一节第一节 井内自然电位形成的原因井内自然电位形成的原因一、一、扩散作用以及扩散电动势扩散作用以及扩散电动势如如图图所所示示:用用一一个个渗渗透透性性的的半半透透膜膜把把容容器器分分为为两两部部分分,两两边边分分别别为为浓浓度度是是Ct和和Cm(CtCm)Nacl溶溶液液,当当我我们们用用如如图图所所示示的的装装置置进进行行测测量时量时,发现发现 Vmn 0,即回路中有电流流过即回路中有电流流过,这种现象如何产生这种现象如何产生?1、扩散现象、扩散现象ClCl离子迁移速度大于离子迁移速
3、度大于NaNa离子。离子。本讲稿第三页，共三十三页2、扩散电动势、扩散电动势二二种种离离子子的的扩扩散散速速度度相相等等时时,使使达达到到动动态态平平衡衡,。在在动动态态平平衡衡的的情情况况下下,电电荷荷聚聚集集停停止止,形形成成了了一一稳稳定定的的电电动动势势,显显然然,只只要要二二种种溶溶液液的的浓浓度度差差保保持持不不变变,在在它它们们的的接接触触面面形形成成的的电电动动势势就就保保持持下下去去。由由离离子子扩扩散散作作用用产产生生的的电电动动势势称称为为扩扩散散电电动动势势。经经理论计算理论计算,扩散电动势如下扩散电动势如下:Ed=KdLg(Ct/Cm)RTUVKd=2.3Kd为扩散电
4、动势系数为扩散电动势系数FUVU,V分别为正负离子迁移率分别为正负离子迁移率R为理想气体常数为理想气体常数R8.314J/K.molF为法拉第常数为法拉第常数F96489C/molT为绝对温度为绝对温度T273t例如例如在在18oC条件下条件下,Ct/Cm=10的的NaCl溶液溶液,则扩散电动势为则扩散电动势为:Ed=KdLg(Ct/Cm)=Kd=-11.6mv值得注意的是值得注意的是:Ed取决于取决于Kd和和Ct/Cm二种条件缺一不可二种条件缺一不可,例例如如KCl,由由于于Uk Ucl(K和和Cl的的迁迁移移速速度度几几乎乎相相等等),即即使使Ct/Cm再再大大,Kd很很小小,反过来如果反
5、过来如果UV，但，但Ct/Cm 1,则则Ed也为也为0。本讲稿第四页，共三十三页二二、扩散吸附作用以及吸附电动势、扩散吸附作用以及吸附电动势1、扩散吸附作用、扩散吸附作用泥质颗粒选择性地吸附溶液中的负离子泥质颗粒选择性地吸附溶液中的负离子,不让它通过泥质薄膜，只不让它通过泥质薄膜，只让正离子通过泥质薄膜让正离子通过泥质薄膜,这种作用称为吸附作用。这种作用称为吸附作用。本讲稿第五页，共三十三页2、扩散吸附电动势、扩散吸附电动势:经理论计算经理论计算:RTEa=2.3Lg(Ct/Cm)F=KaLg(Ct/Cm)RTKa=2.3Ka为吸附电动势系数为吸附电动势系数FR,T,F,Ct,Cm的含义同前的
6、含义同前例如例如在在25oC条件下条件下,Ct/Cm=10的的NaCl溶液溶液,则吸附电动势为则吸附电动势为:Ea=KaLg(Ct/Cm)=Ka=59.1mv本讲稿第六页，共三十三页第二节第二节 自然电位测井及曲线特征自然电位测井及曲线特征本讲稿第七页，共三十三页2、自然电位以及与静自然电位的关系、自然电位以及与静自然电位的关系自自然然电电流流:扩扩散散电电动动势势和和扩扩散散吸吸附附电电动动势势要要通通过过泥泥浆浆,地地层层,泥泥岩岩放放电电,产产生生电电流流,该该电电流流称称为自然电流为自然电流根据欧姆定律根据欧姆定律:静自然电位：静自然电位：SSP=I(rs+rt+rm)I=SSP/(r
7、s+rt+rm)自然电位自然电位:SP=Irm=SSPrm/(rm+rt+rs)自自然然电电位位的的含含义义是是:自自然然电电流流I在在泥泥浆浆柱柱上上产产生生的的电电位位降降,即即Irm由此可见由此可见:(a)SP与与SSP成正比成正比(b)SP一般小于一般小于SSP(c)当砂岩地层电阻当砂岩地层电阻rt增大时增大时,SP减小减小本讲稿第八页，共三十三页自然电位曲线的特点：自然电位曲线的特点：1、曲线对称与地层中心点；、曲线对称与地层中心点；2、厚地层（、厚地层（h4d）的自然电位曲线幅度值近似等于静）的自然电位曲线幅度值近似等于静自然电位；自然电位；3、曲线的半幅点深度正对着地层的界面；、
8、曲线的半幅点深度正对着地层的界面；4、地层中点取得曲线幅度的最大值，随地层的变薄极大、地层中点取得曲线幅度的最大值，随地层的变薄极大值随之减小，且曲线变得平缓。值随之减小，且曲线变得平缓。5、实测曲线与理论曲线相同，但由于多种因素的、实测曲线与理论曲线相同，但由于多种因素的影响，实测曲线不如理论曲线规则。影响，实测曲线不如理论曲线规则。6、自然电位曲线没有绝对零点，一般把泥岩作、自然电位曲线没有绝对零点，一般把泥岩作为基线使用相对值。为基线使用相对值。7、在砂泥岩剖面中，一般淡水泥浆钻进，渗透砂岩层井、在砂泥岩剖面中，一般淡水泥浆钻进，渗透砂岩层井段自然电位负异常，盐水泥浆钻进，渗透层出现正异
9、常。段自然电位负异常，盐水泥浆钻进，渗透层出现正异常。本讲稿第九页，共三十三页第三节第三节 自然电位影响因素自然电位影响因素 在砂泥岩剖面中，自在砂泥岩剖面中，自然电位曲线的幅度及特然电位曲线的幅度及特点主要决定于造成自然点主要决定于造成自然电场的总电动势电场的总电动势E总总及自及自然电流的分布然电流的分布本讲稿第十页，共三十三页1 1、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本讲稿第十一页，共三十三页2 2、岩性的影响、岩性的影响 在砂泥岩剖面中，只有在砂质渗透性岩层出才出现自然电位曲线异常；在砂泥岩剖面中，只有在砂质渗透性岩层出才出现自然电位曲线异常；其它
10、条件相同的情况下，渗透性越高，异常幅度越大；随着砂岩中泥质其它条件相同的情况下，渗透性越高，异常幅度越大；随着砂岩中泥质含量的增加，曲线幅度降低。含量的增加，曲线幅度降低。自然电位自然电位:SP=Irm=SSPrm/(rm+rt+rs)自自然然电电位位的的含含义义是是:自自然然电电流流I在在泥泥浆浆柱柱上产生的电位降上产生的电位降,即即I*rm根据这一特性可以划分岩性，区别渗根据这一特性可以划分岩性，区别渗透层和非渗透层。透层和非渗透层。本讲稿第十二页，共三十三页3 3、温度的影响、温度的影响Kd和和Kda与温度成正比。与温度成正比。自然电位系数自然电位系数K64.25+0.24T本讲稿第十三
11、页，共三十三页4 4、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 不同溶液中所含化学成分不同溶液中所含化学成分不同，扩散电动势系数不同，不同，扩散电动势系数不同，产生的产生的Ed也不同，自然电位也不同，自然电位异常幅度也不同。异常幅度也不同。本讲稿第十四页，共三十三页5、地层电阻率的影响、地层电阻率的影响SP=Irm=SSPrm/(rm+rt+rs)电阻率越高，电阻率越高，SP越低，越低，这一特点可以用自然电位这一特点可以用自然电位幅度的差异性分辨油水层。幅度的差异性分辨油水层。本讲稿第十五页，共三十三页6、地层厚度的影响、地层厚度的影响SP=Irm=（rm/(rm+r
12、t+rs)）SSP 随着地层的变薄，自然电位流经地层的截面积变小，随着地层的变薄，自然电位流经地层的截面积变小，rt增大，增大，SP变小。变小。薄地层的薄地层的SP值不能真实低反映地层的值不能真实低反映地层的SSP。本讲稿第十六页，共三十三页7、井径扩大和泥浆侵入的影响、井径扩大和泥浆侵入的影响SP=Irm=（rm/(rm+rt+rs)）SSP井径扩大，井径扩大，rm随之减小，随之减小，SP减小减小泥浆侵入，泥浆侵入，SP 减小，侵入越深，减小幅度减小，侵入越深，减小幅度越大。越大。本讲稿第十七页，共三十三页第四节第四节 自然电位曲线的应用自然电位曲线的应用 判断岩性、地层对比、划分渗透层、计
13、算判断岩性、地层对比、划分渗透层、计算地层水电阻率、估计泥质含量、判断沉积相、地层水电阻率、估计泥质含量、判断沉积相、判断油水层、判断水淹层。判断油水层、判断水淹层。本讲稿第十八页，共三十三页1、划分岩性、划分岩性本讲稿第十九页，共三十三页2 2、划分渗透层、划分渗透层SP=Irm=（rm/(rm+rt+rs)）SSP本讲稿第二十页，共三十三页3、估计泥质含量、估计泥质含量Vsh1PSP/SSP本讲稿第二十一页，共三十三页4 4、确定地层水电阻率、确定地层水电阻率大体过程是这样的：大体过程是这样的：根据根据SP求出求出SSP，根据温度求出，根据温度求出K，根据，根据Rmf求求出出Rmfe后求出
14、后求出Rwe，然后在根据，然后在根据Rwe求出求出RwSSP=-Klg(Rmfe/Rwe)本讲稿第二十二页，共三十三页5、地层对比、地层对比本讲稿第二十三页，共三十三页本讲稿第二十四页，共三十三页本讲稿第二十五页，共三十三页6 6、判断沉积相、判断沉积相本讲稿第二十六页，共三十三页本讲稿第二十七页，共三十三页本讲稿第二十八页，共三十三页本讲稿第二十九页，共三十三页7 7、作为辅助手段判断油水层、作为辅助手段判断油水层SP=Irm=（rm/(rm+rt+rs)SSP本讲稿第三十页，共三十三页8 8、判断水淹层、判断水淹层本讲稿第三十一页，共三十三页本讲稿第三十二页，共三十三页本讲稿第三十三页，共三十三页