地球物理测井第一章第四节自然电位测井
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地球物理测井方法课件：1-4 感应测井
BR
M cos 2T3
nT ST IT cos 2T3
Z
BR
C) 通过部分球面的磁通量 P
' BRdS S
球面上面积元 ：
O T
0
dS r 2 sin d d T2 sin d d T
GaoJ-1-4
T
17
'
2
BRdS 0
0 0
nT ST IT 2T3
cosT2
sin d d
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11
2. Doll几何因子理论概述
假设单元环的电磁场之间互不发生作用 假设电磁波瞬间便可通过地层(即时场)
(1)线圈系周围介质由无数个单元环组成
(2)发射线圈引起的涡流分别在单元环中流动
(3)每个单元环都单独存在，且在接收线圈中产生
感应电动势dVR（二次电动势）
(4)接收线圈中感应电动势VR是所有单元环产生 的dVR之和 ：
nT ST IT 0 sin cos d
T
0
nT S T IT T
1 2
sin
2
0
'
nT ST r 2 2T3
IT
sin 0
r
T
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18
D) 单元环的感应电动势dV：
'
nT ST r 2 2T3
IT
dV
'
d' dt
nT ST r2 2T3
dIT dt
IT I0eit
dV
'
inT ST r2 2T3
➢在通过z的子午面上，用 drdz面积元表示单元环
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14
（1）单元环中感应电动势dV、涡流dI
第一章__自然电位测井
第四节 自然电位测井曲线的应用
第四节 自然电位测井曲线的应用
二、确定地层泥质含量
泥质：地层中细粉砂和湿粘土的混合物叫泥
质。 泥质含量：泥质体积占地层体积的百分比。 泥质在地层中的存在的状态：分散泥质、层 状泥质、结构泥质。 用自然电位测井曲线确定泥质含量的方法： 图版法和公式法两种。
第四节 自然电位测井曲线的应用
Rmf Ed Kd lg Rw
二、扩散吸附电动势产生的机理
泥浆和地层水的
矿化度不同； 井壁地层具有一 定的渗透性； 地层颗粒对不同 极性的离子具有 不同的吸附性。 泥质选择吸附负 离子。
泥岩挡板
二、扩散吸附电动势产生的机理
组成泥岩的粘土，其结晶构造和化学性质只允许阳离子
通过泥岩扩散，而吸附带负电的阴离子，这样，当Cw大 于Cmf时，对着泥岩的井眼中建立了正电位。
第二节 自然电位测井 及曲线特征
异常：指相对泥岩基线而
言，渗透性地层的SP曲线 的位置。
负异常：在砂泥岩剖面井中，
当井内为淡水泥浆 （Cw>Cmf）时，渗透性地 层的SP曲线位于泥岩基线的 左侧； 正异常：在砂泥岩剖面井中， 当井内为盐水泥浆 （Cw<Cmf）时，渗透性地 层的SP曲线位于泥岩基线的 右侧。
几个重要概念：
泥浆：钻井时在井内流动的一种介质。 泥浆滤液：在一定压差下，进入到井壁地层孔
隙内的液体。 地层水：地层孔隙内的水。 溶液的矿化度：溶液含盐的浓度。溶质重量与 溶液重量之比。 离子扩散：两种不同浓度的盐溶液接触时，在 渗透压的作用下高浓度溶液中的离子，穿过渗 透性隔膜迁移到低浓度溶液中的现象。
地层水和泥浆滤液中含盐浓度的比值
地层水和泥浆滤液含盐浓度的差异，是产生扩
地球物理测井方法 第一章 电法测井
4 r
UM
RI
4 AM
UN
RI
4 AN
电位差： UMN UM UN
RI RI RI MN
4 AM 4 AN 4 AM AN
GaoJ-1-1
26
由此得均匀各向同性介质电阻率：
R 4 AM AN UMN K UMN
MN I
I
K 4 AM AN
MN
电极系系数
当保持I不变，ΔUMN随介质电阻率而变化
16
I
Rt R0
b
S
n w
b — 岩性系数，常取b=1.0
n — 饱和度指数 (saturation exponent) （1.0~4.3）（1.5~2.2居多，~2）
Sw — 含水饱和度
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17
Archie公式
F
R0 Rw
a
m
Rt
abRw
m
S
n w
I
Rt R0
b Swn
1/ n
Sw
N为电势0点，则
U MN
ABRI
4 AM BM
IA -I B
R 4 AM BM UMN K UMN
AB
I
I
GaoJ-1-1
K 4 AM BM
AB
28
3. 电极系互换原理
“互易原理”
如果一个电极系的结构和尺寸不变，由单极供电 A M N变成双极供电M A B，且I不变，则在同一 剖面上，测得的电位差相同，电极系系数和测量 的电阻率也相同。
Rw1 Rw2
Rwn
F R0 Rw
R0—孔隙中充满100%地层水时的岩石电阻率，.m Rw —孔隙中所含地层水的电阻率，.m F—地层因素 （Formation Resistivity Factor）
UM
RI
4 AM
UN
RI
4 AN
电位差： UMN UM UN
RI RI RI MN
4 AM 4 AN 4 AM AN
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由此得均匀各向同性介质电阻率：
R 4 AM AN UMN K UMN
MN I
I
K 4 AM AN
MN
电极系系数
当保持I不变，ΔUMN随介质电阻率而变化
16
I
Rt R0
b
S
n w
b — 岩性系数，常取b=1.0
n — 饱和度指数 (saturation exponent) （1.0~4.3）（1.5~2.2居多，~2）
Sw — 含水饱和度
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Archie公式
F
R0 Rw
a
m
Rt
abRw
m
S
n w
I
Rt R0
b Swn
1/ n
Sw
N为电势0点，则
U MN
ABRI
4 AM BM
IA -I B
R 4 AM BM UMN K UMN
AB
I
I
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K 4 AM BM
AB
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3. 电极系互换原理
“互易原理”
如果一个电极系的结构和尺寸不变，由单极供电 A M N变成双极供电M A B，且I不变，则在同一 剖面上，测得的电位差相同，电极系系数和测量 的电阻率也相同。
Rw1 Rw2
Rwn
F R0 Rw
R0—孔隙中充满100%地层水时的岩石电阻率，.m Rw —孔隙中所含地层水的电阻率，.m F—地层因素 （Formation Resistivity Factor）
地球物理测井第一章 第四节 自然电位测井
自然电位现象： （1）自然电位与岩性有关； （2）自然电位与泥浆及地层水矿化度有关；
SP曲线
前言
■ 三、 自然电位测井的特点
自然电位测井具有测量方法简单、实用价值高等
特点，是划分岩性、研究储集层性质、求取泥质
含量参数以及其它地质应用的基本方法之一。
■ 四、矿化度的概念
定义（矿化度）：溶液的盐浓度，早期用 ppm表示，意为part per million，即百万分之一，
Ea
Ka
lg
Cw Cmf
=Ka
lg
Rmf Rw
其中，Ek产生的前提条件是ΔP≠0 。通常情况下，ΔP很小，所以Ek
很小(可忽略)，所以油井中的自然电位主要是由扩散作用和吸附作
用所产生的。
注意：扩散电位和吸附电位产生的重要条件是：Cw≠Cmf。
17
第一节 自然电场产生的原因
三、油井中的自然电场 －总电动势
动电学电动势Ek（Electrokinetic component of the SP）主要是 过滤电动势。
7
第一节 自然电场产生的原因
一、电化学电动势
■ 1. 吸附电动势又称泥岩薄膜电位 （Membrane Potential）
产生的条件： 1.泥浆和地层水矿化度不同；
2.井壁地层有渗透性；
1928年，斯伦贝谢发现，井中电极与 放在远处的参考电极之间有电位差， 且该电位差随地层而变化。 当地层中没有外加电流时，通过仪器 测量井眼内自然电场中电位随井深变 化的测井方法。
只能用于导电泥浆的井中。
3
前言
■ 二、自然电场的特点
自然电场的分布和岩性有密切的关系，特 别是在砂/泥岩剖面中能够以明显的曲线 异常变化来显示渗透性地层。因此，研究 井眼内自然电场中的电位变化即可反映井 眼穿过地层的特征。
SP曲线
前言
■ 三、 自然电位测井的特点
自然电位测井具有测量方法简单、实用价值高等
特点，是划分岩性、研究储集层性质、求取泥质
含量参数以及其它地质应用的基本方法之一。
■ 四、矿化度的概念
定义（矿化度）：溶液的盐浓度，早期用 ppm表示，意为part per million，即百万分之一，
Ea
Ka
lg
Cw Cmf
=Ka
lg
Rmf Rw
其中，Ek产生的前提条件是ΔP≠0 。通常情况下，ΔP很小，所以Ek
很小(可忽略)，所以油井中的自然电位主要是由扩散作用和吸附作
用所产生的。
注意：扩散电位和吸附电位产生的重要条件是：Cw≠Cmf。
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第一节 自然电场产生的原因
三、油井中的自然电场 －总电动势
动电学电动势Ek（Electrokinetic component of the SP）主要是 过滤电动势。
7
第一节 自然电场产生的原因
一、电化学电动势
■ 1. 吸附电动势又称泥岩薄膜电位 （Membrane Potential）
产生的条件： 1.泥浆和地层水矿化度不同；
2.井壁地层有渗透性；
1928年，斯伦贝谢发现，井中电极与 放在远处的参考电极之间有电位差， 且该电位差随地层而变化。 当地层中没有外加电流时，通过仪器 测量井眼内自然电场中电位随井深变 化的测井方法。
只能用于导电泥浆的井中。
3
前言
■ 二、自然电场的特点
自然电场的分布和岩性有密切的关系，特 别是在砂/泥岩剖面中能够以明显的曲线 异常变化来显示渗透性地层。因此，研究 井眼内自然电场中的电位变化即可反映井 眼穿过地层的特征。
1 第一章 自然电位测井
是产生自然电场的总电动势E总：
E总=Ed+Eda =Klg(Rmf/Rw)
=SSP
式中:K为自然电位系数。
19
3、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析
（2）电位分布
把 E总叫作静自然电位，记作SSP。
此时Ed的幅度称砂岩线，Eda的幅度叫泥 岩线。实际测井中以泥岩线作自然电位测
井曲线的基线(即零线)，在18℃时的纯砂
通常，泥浆柱的压力大于地层压力，并在渗透 性岩层(如砂岩层)处，都不同程度的有泥饼存在。由 于组成泥饼的泥质颗粒表面有一层松散的阳离子扩 散层，在压力差的作用下，这些阳离子就会随着泥 浆滤液的渗入向压力低的地层内部移动。于是在地
层内部一方出现了过多的阳离子，使其带正电，而
在井内泥饼一方正离子相对减少，使其带负电，从 而产生了电动势。由此形成的电动势，叫做过滤电
Es-井筒及邻近地层中自然电动势。
17
3、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析
（2）电位分布
18
3、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析
（2）电位分布
由自然电场分布特征可知，在 砂岩和泥岩交界处自然电位有明显
变化，变化幅度与Ed、Eda有关。
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。它
第四节 自然电位测井曲线的地质应用
21
1、自然电位测井曲线的特征
（1）异常幅度及其定量计算 （巨厚砂岩） rm比rsd、rsh大得多，所以有
ΔUSP≈SSP
（砂岩有限厚） 自然电位幅度ΔUSP定义为： 自然电流I在流经泥浆等效电阻 rm 上的电位降落， 即ΔUSP=Irm。由于Es=I(rs+rt+rm)，则有 ΔUsp=I×rm
《地球物理测井》-第1章 自然伽马测井
(3) 随着钾盐和某些放射性矿物的增加而增加。
第1章 自然伽马能谱测井
• 三、自然γ辐射场的分布特征
• 1、源强密度：含有铀、钍、钾的岩石样品就是一
种分布在有限空间的伽马源；每种放射性核素的
活度和单位时间里发射的光子数成正比；伽马源
在单位时间里发射的光子总数称为源强；单位体 积的源强称为源强密度。 • 假设地层含有一种放射性物质，地层密度为ρ，每 克岩石中含有q克该种元素，每克核素每秒钟平均
第1章 自然伽马能谱测井
• 一、伽马射线与物质的相互作用
• 1、光电效应： γ光子与靶物质原子发生电磁相互 作用，结果是吸收一个γ光子，并将γ光子的能量 全部转移给某个束缚电子，该束缚电子摆脱原子 对它的束缚之后发射出来，这个过程称为光电效
应。
• 发生光电效应后光子消失。
第1章 自然伽马能谱测井
放出a个光子，则源强密度为： A aq
第1章 自然伽马能谱测井
• 2、无限厚均匀地层中γ射线的通量 • 为了便于研究，先考虑无限均匀放射性地层的原始
状态，即在尚未钻井之前地层中伽马射线的强度。
dV r
P
• 当伽马光子能量为1.5MeV时，纯水、石英、方解石
的线性吸收系数分别为0.0575cm-1、0.1444cm-1、 0.1404cm-1.
前面的计算知反散射γ光子的能量为0.184MeV。
• D为x射线峰，是由137Ba K层特征x射线通过光电效应 产生的，Ex=32keV。 • 由于能量为0.661MeV，所以不会发生电子对效应。
第1章 自然伽马能谱测井
• 6、放射性测量的统计性 • 放射性物质含有许多不稳定的原子核，每个原子核只有
E ( x p ) Gx p E0
第1章-1 自然电位测井
GaoJ-1-1
17
扩散吸附电动势产生示意图
导线
— — — —
+ + + + Cm + Nacl溶液 电极
泥岩隔板
Cw
—
Cw>Cm
GaoJ-1-1 18
Gao J & Fu JW
9
《油气地球物理测井工程》
纯泥岩的电动势Eda
砂岩中Na+、Cl- 通过泥岩向井内扩散; 泥岩孔隙中阳离子浓度高，它将排斥Na+; 使其扩散到泥浆中，而Cl- 被吸附， 在泥浆中形成Na+富集，泥岩中Cl-富集，达到平 衡时，电动势为Eda
6
《油气地球物理测井工程》
Ed形成过程：
① 离子从浓度高的一侧向浓度低的一侧扩散； ② Cl-的迁移率>Na+的迁移率, 使得泥浆滤液(低浓度)一 侧的Cl-富集，地层水(高浓度)一侧Na+富集，形成正负 电荷的富集，在两种溶液交界处产生电动势； ③ 电动势使Cl-迁移速度减慢，而Na+迁移速度加快，使电 荷富集速度减慢； ④到正、负离子迁移速度相同时， 电荷富集停止，溶液 达到动态平衡，电动势保持为一定值，此时的电动势称 为扩散电动势。
自然电位测井理论曲线
30
Gao J & Fu JW
15
《油气地球物理测井工程》
测量环境 1）当Cw>Cmf：负异常（淡水泥浆） 2）当Cw<Cmf：正异常（咸水泥浆） 3）当Cw=Cmf：无异常
基线及刻度 1）砂泥岩剖面： 泥岩为基线，基线幅度与泥岩纯度、 地层水矿化度等有关。 2）自然电位刻度是相对刻度，没有绝 对零点
— — —
+ —
第一章__自然电位测井解析
第二节 自然电位测井及曲线特征
理论上：在砂岩层为有限厚时， ΔUsp定 义为自然电流Ｉ在井内泥浆等效电阻rm上 的电位降，即
ΔUsp=Ｉ.rm
其中，Ｉ为自然电流,可由闭合回路的欧 姆定律求得
I
SSP
rm rsd rsh
第二节 自然电位测井及曲线特征
曲线形态：
曲线关于地层中点对称； 厚地层（h>4d）的SP
Eda Kda lg Cw Cm
Kda 2.3 RT F
地层水和泥浆滤液中含盐浓度的比值
地层水和泥浆滤液含盐浓度的差异，是产生扩 散电动势及扩散吸附电动势的基本原因。差异 越大，Ed和Eda越大，产生的电场越强，测井 值高。比值大于1，在渗透层段出现负异常； 比值小于1，在渗透层出现正异常。
三、自然电位测井的影响因素
岩性
随地层泥质含量的增加，SP曲线异常幅度降 低。
三、自然电位测井的影响因素
地层温度
由于Kd及Kda与绝对温度成正比，因此地层温 度的高低将会影响Kd及Kda大小，进而影响Ed 及Eda的大小。
RT Ed 2.3
nunv
lg Cw
F Z n u Z n v Cm
三、自然电位测井的影响因素
Ed Kd lg Rmf Rw
二、扩散吸附电动势产生的机理
泥浆和地层水的 矿化度不同；
井壁地层具有一 定的渗透性；
地层颗粒对不同 极性的离子具有 不同的吸附性。 泥质选择吸附负 离子。
泥岩挡板
二、扩散吸附电动势产生的机理
组成泥岩的粘土，其结晶构造和化学性质只允许阳离子 通过泥岩扩散，而吸附带负电的阴离子，这样，当Cw大 于Cmf时，对着泥岩的井眼中建立了正电位。
测井时，将测量电极N放在地面，用电缆 将M电极放置井下，提升M电极，沿井轴 测量自然电位随井深的变化曲线，即为自 然电位曲线。常称SP曲线。实际测井时 与电阻率同时测量，用电极系中的M 电极 即可。
封面-油气地球物理测井工程-print
第2章 核测井 (Nuclear Logging)
第1节 自然伽马和伽马能谱测井 第2节 地层密度和岩性密度测井 第3节 中子测井
第3章 声波测井 (Acoustic Logging)
第1节 声波测井基础 第2节 声波速度测井 第3节 声波幅度测井
第4章 测井地层评价 (Formation
Evaluation Based on Well Logs)
第1节 测井地层评价基础 第2节 岩性和孔隙度测井评价 第3节 储层含油性测井评价 第4节 储层渗透率测井评价
测井曲线与解释示例 A B
Gao J & Fu JW
PPT讲义使用说明
《油气地球物理测井工程》（Well Logging Engineering）是中国石油 大学（北京）为地质工程专业型研究生开设的测井专业课程。为方便我 校地质工程专业型硕士研究生学习地球物理测井基础知识，我们提供了 该课程的课堂讲义PPT资料。 根据《油气地球物理测井工程》课程大纲的基本要求，本课堂讲义主要 取材于测井专业基础教材和中国石油大学（北京）及相关石油高校教师 的PPT资料。我们对国内外测井同行和书籍编者表示诚挚的感谢；同 时提醒，该讲义只能作为本校学生学习相关测井课程之参考，勿作其它 用途！水平和认识所限，有引用或表述不当、不周之处，亦敬请见谅！
（北京）
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
研究生课程
油气地球物理测井工程
( Well Logging Engineering )
教 师：高 杰 付建伟
2012 地球物理与信息工程学院测井系
目录
绪论
第1章 电法测井(Electrical Logging)
第1节 自然电位测井 第2节 普通电阻率测井 第3节 侧向测井 第4节 感应测井 第5节 微电阻率及井壁电成像测井
第1节 自然伽马和伽马能谱测井 第2节 地层密度和岩性密度测井 第3节 中子测井
第3章 声波测井 (Acoustic Logging)
第1节 声波测井基础 第2节 声波速度测井 第3节 声波幅度测井
第4章 测井地层评价 (Formation
Evaluation Based on Well Logs)
第1节 测井地层评价基础 第2节 岩性和孔隙度测井评价 第3节 储层含油性测井评价 第4节 储层渗透率测井评价
测井曲线与解释示例 A B
Gao J & Fu JW
PPT讲义使用说明
《油气地球物理测井工程》（Well Logging Engineering）是中国石油 大学（北京）为地质工程专业型研究生开设的测井专业课程。为方便我 校地质工程专业型硕士研究生学习地球物理测井基础知识，我们提供了 该课程的课堂讲义PPT资料。 根据《油气地球物理测井工程》课程大纲的基本要求，本课堂讲义主要 取材于测井专业基础教材和中国石油大学（北京）及相关石油高校教师 的PPT资料。我们对国内外测井同行和书籍编者表示诚挚的感谢；同 时提醒，该讲义只能作为本校学生学习相关测井课程之参考，勿作其它 用途！水平和认识所限，有引用或表述不当、不周之处，亦敬请见谅！
（北京）
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
研究生课程
油气地球物理测井工程
( Well Logging Engineering )
教 师：高 杰 付建伟
2012 地球物理与信息工程学院测井系
目录
绪论
第1章 电法测井(Electrical Logging)
第1节 自然电位测井 第2节 普通电阻率测井 第3节 侧向测井 第4节 感应测井 第5节 微电阻率及井壁电成像测井
第1章自然电位测井(SP log)
决定于地层的岩性和钻井液滤液电阻率与地层水电阻率的比值Rmf/Rmc)。
⑵ 钻井液电阻率愈低，则△uSP也愈小，因此，钻井液矿化度特别高的盐水
井，△uSP很小，很难划分地层。井径扩大，也使钻井液电阻R钻井液减小， △uSP随之减小。
⑶ 目的层和围岩的电阻率越高，使自然电流减小，△uSP随之减小；
⑷ 目的层厚度增大，即R砂岩减小，则△usp增大，反之△usp减小。
Ef=Kf(ΔP•Rmf)/μ
Kf –过滤电位系数，与溶液的成分有关； ΔP –压力差，单位为大气压；
μ –过滤溶液的粘度，厘泊；
但只有地层压力与钻井液柱压力很悬殊时，而且在钻井液未形成以前， 过滤电位才有较大的显示。由于油井的钻井液柱压力略高于地层压力，且相 差不大。而且在测井时常已形成泥饼，故过滤电位在油井中的显示一般很小， 常忽略不计。
4个方面：
1．自然电位产生的原因-基本原理 2．电位曲线形状的分析-曲线形态 3．影响自然电位异常幅度的因素-影响因素 4．自然电位曲线的应用-地质应用
测量自然电位随井深变化曲线，用于划分岩性和研究储集层性质。
一、产生原因
1、扩散电位
当两种不同浓度的深液被半透膜隔开，离子在渗 透压作用下，高浓度溶液的离子将穿过半透膜 向较低浓度的溶液中移动。这种现象叫扩散， 形成的电位叫扩散电位，在油井中，此种扩散 有两种途径：一是高浓度一方通过砂岩向低浓 度泥浆中扩散，二是通过泥岩向泥浆中扩散。 其扩散电位大小取决于①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)；②温度、压力；③两种溶液的浓度差； ④浓度、离子类型及浓度差。
判断岩性，区分渗透层
泥岩：基线附近；
砂岩：异常幅值和正负 反映岩石渗透性好坏和 泥浆的性能；
⑵ 钻井液电阻率愈低，则△uSP也愈小，因此，钻井液矿化度特别高的盐水
井，△uSP很小，很难划分地层。井径扩大，也使钻井液电阻R钻井液减小， △uSP随之减小。
⑶ 目的层和围岩的电阻率越高，使自然电流减小，△uSP随之减小；
⑷ 目的层厚度增大，即R砂岩减小，则△usp增大，反之△usp减小。
Ef=Kf(ΔP•Rmf)/μ
Kf –过滤电位系数，与溶液的成分有关； ΔP –压力差，单位为大气压；
μ –过滤溶液的粘度，厘泊；
但只有地层压力与钻井液柱压力很悬殊时，而且在钻井液未形成以前， 过滤电位才有较大的显示。由于油井的钻井液柱压力略高于地层压力，且相 差不大。而且在测井时常已形成泥饼，故过滤电位在油井中的显示一般很小， 常忽略不计。
4个方面：
1．自然电位产生的原因-基本原理 2．电位曲线形状的分析-曲线形态 3．影响自然电位异常幅度的因素-影响因素 4．自然电位曲线的应用-地质应用
测量自然电位随井深变化曲线，用于划分岩性和研究储集层性质。
一、产生原因
1、扩散电位
当两种不同浓度的深液被半透膜隔开，离子在渗 透压作用下，高浓度溶液的离子将穿过半透膜 向较低浓度的溶液中移动。这种现象叫扩散， 形成的电位叫扩散电位，在油井中，此种扩散 有两种途径：一是高浓度一方通过砂岩向低浓 度泥浆中扩散，二是通过泥岩向泥浆中扩散。 其扩散电位大小取决于①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)；②温度、压力；③两种溶液的浓度差； ④浓度、离子类型及浓度差。
判断岩性，区分渗透层
泥岩：基线附近；
砂岩：异常幅值和正负 反映岩石渗透性好坏和 泥浆的性能；
《地球物理测井》-课后思考题
思考题第一课自然电位测井SP？*1.分析自然电位的成因，写出扩散电动势、扩散吸附电动势、总电动势表达式。
答：自然电场的产生(原理)扩散电动势、扩散吸附电动势、过滤电动势1.扩散电动势产生原因：泥浆和地层水矿化度不同——电化学过程——电动势——自然电场产生过程：溶液浓度不同——离子扩散——离子迁移率不同——两边分别富集正、负离子 (延缓离子迁移速度)——产生电动势(直到正负离子达到动态平衡为止 ) 公式：2.扩散吸附电动势产生原因：泥浆和地层水矿化度不同——产生阳离子交换——产生电动势——自然电场产生过程：溶液浓度不同——带电离子扩散——阳离子交换——孔隙内溶液阳离子增多——浓度小的一方富集正电荷，浓度大的一方富集负电荷产生电动势（扩散吸附）公式：3.过滤电动势产生原因：泥浆柱与地层之间的压差造成离子的扩散。
一般在近平衡钻井情况下不考虑。
总电动势公式：*2.不同Cw、Cmf情况下自然电位测井曲线有哪些特征？1.当Cw>Cmf：（Rmf>Rw,E<0）负异常（淡水泥浆）2.当Cw<Cmf：（Rmf<Rw,E>0）正异常（咸水泥浆）3.当Cw=Cmf：（Rmf=Rw, E=0）无异常，自然电位测井失效*4.自然电位测井曲线在油田勘探开发中应用于哪些方面？1.划分渗透层（半幅点法，砂泥岩剖面较常用）2.估算泥质含量3.地层对比依据： 1)相同沉积环境下沉积的地层岩性特征相似; 2)同一段地层有相同或相似的沉积韵律组合; 3)由1)和2)决定同层、同沉积（相）的SP曲线特征一致。
4.确定、划分沉积相5.确定油水层及油水界面（△USP油小于△USP水）6.识别水淹层(依据 Cw <或> Cwz) 渗透层水淹后SP基线偏移，偏移量与Cw/Cwz(注入)有关7.确定地层水电阻率Rw3.影响自然电位测井的因素有哪些？1.Cw/Cmf影响（地层水矿化度/泥浆滤液矿化度）当Cw>Cmf：（Rmf>Rw,E<0）负异常（淡水泥浆）.当Cw<Cmf：（Rmf<Rw,E>0）正异常（咸水泥浆）当Cw=Cmf：（Rmf=Rw, E=0）无异常，自然电位测井失效2 .岩性影响砂泥岩剖面泥岩(纯泥岩)——基线纯砂岩——SSP(h>4d)当储层Vsh 增大，自然电位幅度△USP（变小）<SSP 靠近泥岩基线3..温度影响温度对离子运动，离子扩散速率有影响不同深度地层温度不同4.地层水、泥浆滤液中含盐性质影响（溶液中离子类型不同，迁移速率不同，直接影响Kd、Kda）5.地层电阻率影响（当地层电阻率较大时，其影响不容忽视。
《地球物理测井》ch1.自然电位
基线
作为自然电位的基线。
SSP
静自然电位SSP：也叫总自然电位， 指回路中没有电流时地层界面上下
的自然电位差，用SSP表示。一般取
均质、巨厚的完全含水的纯砂岩层 的自然电位读数与泥岩基线读数的
第1章 自然电位测井
差。
© 2014 Yangtze University Production Logging Lab.
SP曲线
动电学电动势(压力差作用，Pmf >P地层 )
电化学电动势
第1章 自然电位测井
扩散电动势Ed ( 扩散作用，浓度差 ) 扩散吸附电动势Eda ( 扩散吸附作用，离子迁移 )
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一 动电学电动势
地球物理测井
主讲人：刘军锋 长江大学 地球物理与石油资源学院
测井现场提供资料
第1章 自然电位测井
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电法测井概况
电法测井是地球物理测井中三大测井方法之一，它根据岩层 电学性质的差别，测量地层的电阻率、电导率或介电常数等
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§1.1 自然电位形成原因
几个概念： 泥浆滤液：在一定压差下，进入到井壁地层孔隙 内的液体。 地层水：地层孔隙内的水。 矿化度(salinity)：溶液的盐浓度，常用百万分之 一（ppm）表示，相当于1kg水中有1mg盐。 离子扩散：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，即高浓度溶液中的离子 要向低浓度溶液一方迁移的过程。
第1章-自然电位测井
N
v
井中电极M与地面电极N之间的电位差
图1-1 自然电位 测井原理
M
3
1.1 井内自然电位产生原因
由于泥浆和地层水的矿化度不同，在钻开岩层后，井壁附近两 种不同矿化度的溶液接触产生电化学过程，结果产生电动势形 成自然电场。在石油井中自然电场主要是由扩散电动势和扩散 吸附电动势组成。 几个基本概念 泥浆：钻井时，在井内流动的一种介质。 泥浆滤液：在一定压差下，进入到井壁地层孔隙内的泥浆 地层水：地层孔隙内的水 溶液的矿化度：溶液含盐的浓度。溶质重量与溶液重量之比。 离子扩散：两种不同浓度的盐溶液接触时，在渗透压的作用 下高浓度溶液中的离子，穿过渗透性隔膜迁移到低浓度溶液 中的现象。 自然电场：在钻开岩层时井壁附近产生的电化学活动而造成 4 的电场，它取决于井孔剖面的岩层性质
Ef K
p R mf
f
△p—压力差（atm）；Rmf—过滤溶液电阻率； μ—过滤溶液粘度（10－3Pa·s）； Kf－过滤电位系数，与溶液的成分、浓度有关
油井中的过滤电位常常被忽略不计：
1、钻井液柱压力略高于地层压力； 2、测井时泥饼已经形成；
10
1.2 自然电位测井及曲线特征
1.2.1 井内自然电场的分布
曲线号码 : h / d
6种厚度不同的地层模型 自然电位测井理论曲线图
18
2、实测自然电位曲线的特征
1).比例尺：SP曲线的图头标有的线性比例尺。可 用于计算非泥岩与泥岩基线间的自然电位 差，单位：mV，左为低电位，右为高电位 2).泥岩基线：均匀、较厚的泥岩地层对应的变化 不大、稳定的自然电位曲线连线，是平行于 深度轴的直线（但也有倾斜或偏移）。 3).自然电位幅度：自然电流在井中的电位降落 4).自然电位异常幅度：在SP曲线上有异常出现的 地方，它是相对于泥岩基线的最大偏转。。 5).异常：指相对于泥岩基线而言，渗透性地层的 SP曲线的位置。 负异常：井内淡水泥浆（Cw＞Cmf）或地层水矿 化度大于钻井液滤液矿化度时，渗透性地层 的SP曲线位于泥岩基线的左侧； 正异常：Cw＜Cmf时，渗透性地层的SP曲线位 于泥岩基线的右侧；
v
井中电极M与地面电极N之间的电位差
图1-1 自然电位 测井原理
M
3
1.1 井内自然电位产生原因
由于泥浆和地层水的矿化度不同，在钻开岩层后，井壁附近两 种不同矿化度的溶液接触产生电化学过程，结果产生电动势形 成自然电场。在石油井中自然电场主要是由扩散电动势和扩散 吸附电动势组成。 几个基本概念 泥浆：钻井时，在井内流动的一种介质。 泥浆滤液：在一定压差下，进入到井壁地层孔隙内的泥浆 地层水：地层孔隙内的水 溶液的矿化度：溶液含盐的浓度。溶质重量与溶液重量之比。 离子扩散：两种不同浓度的盐溶液接触时，在渗透压的作用 下高浓度溶液中的离子，穿过渗透性隔膜迁移到低浓度溶液 中的现象。 自然电场：在钻开岩层时井壁附近产生的电化学活动而造成 4 的电场，它取决于井孔剖面的岩层性质
Ef K
p R mf
f
△p—压力差（atm）；Rmf—过滤溶液电阻率； μ—过滤溶液粘度（10－3Pa·s）； Kf－过滤电位系数，与溶液的成分、浓度有关
油井中的过滤电位常常被忽略不计：
1、钻井液柱压力略高于地层压力； 2、测井时泥饼已经形成；
10
1.2 自然电位测井及曲线特征
1.2.1 井内自然电场的分布
曲线号码 : h / d
6种厚度不同的地层模型 自然电位测井理论曲线图
18
2、实测自然电位曲线的特征
1).比例尺：SP曲线的图头标有的线性比例尺。可 用于计算非泥岩与泥岩基线间的自然电位 差，单位：mV，左为低电位，右为高电位 2).泥岩基线：均匀、较厚的泥岩地层对应的变化 不大、稳定的自然电位曲线连线，是平行于 深度轴的直线（但也有倾斜或偏移）。 3).自然电位幅度：自然电流在井中的电位降落 4).自然电位异常幅度：在SP曲线上有异常出现的 地方，它是相对于泥岩基线的最大偏转。。 5).异常：指相对于泥岩基线而言，渗透性地层的 SP曲线的位置。 负异常：井内淡水泥浆（Cw＞Cmf）或地层水矿 化度大于钻井液滤液矿化度时，渗透性地层 的SP曲线位于泥岩基线的左侧； 正异常：Cw＜Cmf时，渗透性地层的SP曲线位 于泥岩基线的右侧；
第1章 自然电位测井
W
Cmf
，产生扩散电动势：
Cw Ed Kd lg Cmf
①适用条件：低矿化度和中等矿化度溶液自 由接触面附近 ②矿化度较低的情况下，溶液的电阻率与溶
液的矿化度有线性关系，则扩散电动势可表
示为：
E d K d lg
R mf RW
• 2、扩散-吸附电动势 • （1）产生机理：利用泥岩隔膜把两种不同 浓度的氯化钠溶液分开，在泥岩隔膜处所 形成的电动势。 • ①泥岩隔膜的离子双电层 •原因?
（3）扩散电动势的表示
CW nu nv RT E d 2 .3 lg F Z nu Z nv C m
对于氯化钠溶液，
RT u v CW E d 2 .3 lg F u v Cm
（4）砂泥岩剖面纯砂岩的扩散电动势
地层水和泥浆滤液接触，其矿化度（浓度）
分别为 C 和
• （2）确定渗透层界面的方法—— “半幅点法”
• 确定基线；找出基线与自然电位幅
度极大值之间的二等分点P； •过P点作平行于井轴的 直线与自然电位曲线相
交于a、b点，即为渗
透性顶、底界面的深度 位置。
2、估算泥质含量
•(1)相对幅度
SH 1 SP SSP SP SP max 1 SP min SP max SP SP min SP max SP min
• 多 种 盐 成 分 存 在 时 的 处 理
•利用水资料分析地层水电阻率
• 4、判断水淹层
• 水淹层：在油层开发中，见到了注入水的油层，
称为水淹层。
• 储集层哪部分被水淹决定与岩层各部分的渗透性， 一般规律是渗透性好的部分容易被水淹，因此大 多数水淹层具有局部水淹的特点。
• 在SP曲线上，水淹层上下泥岩基线发生偏移，一般 为淡水注入，上部水淹，则上基线偏移；下部水淹， 则下基线偏移。
Cmf
，产生扩散电动势：
Cw Ed Kd lg Cmf
①适用条件：低矿化度和中等矿化度溶液自 由接触面附近 ②矿化度较低的情况下，溶液的电阻率与溶
液的矿化度有线性关系，则扩散电动势可表
示为：
E d K d lg
R mf RW
• 2、扩散-吸附电动势 • （1）产生机理：利用泥岩隔膜把两种不同 浓度的氯化钠溶液分开，在泥岩隔膜处所 形成的电动势。 • ①泥岩隔膜的离子双电层 •原因?
（3）扩散电动势的表示
CW nu nv RT E d 2 .3 lg F Z nu Z nv C m
对于氯化钠溶液，
RT u v CW E d 2 .3 lg F u v Cm
（4）砂泥岩剖面纯砂岩的扩散电动势
地层水和泥浆滤液接触，其矿化度（浓度）
分别为 C 和
• （2）确定渗透层界面的方法—— “半幅点法”
• 确定基线；找出基线与自然电位幅
度极大值之间的二等分点P； •过P点作平行于井轴的 直线与自然电位曲线相
交于a、b点，即为渗
透性顶、底界面的深度 位置。
2、估算泥质含量
•(1)相对幅度
SH 1 SP SSP SP SP max 1 SP min SP max SP SP min SP max SP min
• 多 种 盐 成 分 存 在 时 的 处 理
•利用水资料分析地层水电阻率
• 4、判断水淹层
• 水淹层：在油层开发中，见到了注入水的油层，
称为水淹层。
• 储集层哪部分被水淹决定与岩层各部分的渗透性， 一般规律是渗透性好的部分容易被水淹，因此大 多数水淹层具有局部水淹的特点。
• 在SP曲线上，水淹层上下泥岩基线发生偏移，一般 为淡水注入，上部水淹，则上基线偏移；下部水淹， 则下基线偏移。
第一章 自然电位测井
第一节 自然电位的产生
一、扩散电动势 当两种不同浓度的溶液被半透膜隔开， 离子在渗透压作用下，高浓度溶液的离 子将穿过半透膜向较低浓度的溶液中移 动。这种现象叫扩散现象，形成的电位 叫扩散电位. 扩散电位产生的条件： 1、泥浆和地层水的矿化度不同
2、井壁地层具有渗透性
3、正、负离子的迁移速率不同
18) )
a=0.021
3）确定地层温度下的泥浆电阻率Rm及泥浆滤液Rmf Rmf=0.75Rm 3、 确定地层水电阻率Rw
四、自然电位测井曲线地质应用
四、判断水淹层 水淹层：含有注入水的油层，称之为水淹层
判断条件：当注入水与原地层水及钻井液的矿化度互不 相同时，与水淹层相邻的泥岩层的基线出现偏移， △Esp= Kdlg(Rzhu/RW)
第四节 自然电位测井曲线地质应用
过程如下： 1、 确定完全含水纯地层的井自然电位SSP， Usp Rt Rm Rs 查图版； 2、 确定泥浆滤液等效电阻率 Rmfe： 1）确定地层温度：t=t0 + dt×h 其中：t0：地表温度；dt：地温梯度； h：地层深度 2）.地层温度下泥浆电阻率计算 Rm=Rm18/(1+a(th/d
七、 井径扩大和侵入的影响 井径扩大，造成泥浆柱的电阻减小，压差降低； 泥浆侵入，使得测量电极 M 与测量源之间距离增加， M 值减小
第四节 自然电位测井曲线地质应用
自然电位曲线主要应用于判断岩性、井间地层对比、 划分渗透层、确定地层水电阻率、计算地层泥质含 量及确定水淹层等。 一、划分渗透层 在砂泥岩剖面，自然电位测井曲线以均质泥岩段的自 然电位曲线为基线，出现异常的层段（偏离基线）均可 认为是渗透层段。在淡水泥浆井，渗透层段出现负异常， 在盐水泥浆中，渗透层段出现负异常。
矿场地球物理 第一章 自然电位测井
15:59
第一章 自然电位测井
27
第三节 自然电位测井的影响因素
六、地层厚度的影响
– 自然电位幅度ΔＵSP随目的层地层厚度ｈ减小而下降，且曲线变 得平缓。这是由于ｈ下降，自然电流经过地层的截面积减小， 地层电阻增大，ΔＵSP与SSP差别加大的缘故。
七、 井径扩大和泥浆侵入的影响 – 井径扩大使井的横截面积增大，泥浆电阻rm 降低，自然电流在 井内的电位降下降，ΔＵSP下降。
第一章 自然电位测井
自然电位测井：是在裸眼井中测量井壁上自然产生 的电位变化，以研究井剖面地层性质的一种测井方 法。由于这个电位是自然产生的，所以称为自然电 位，用SP（ Spontaneous potential）表示。
第一章 自然电位测井
第一节 自然电场的产生 地二节 自然电位测井及曲线特征 第三节 自然电位测井的影响因素 第四节 自然电位曲线的应用
15:59
第一章 自然电位测井
26
第三节 自然电位测井的影响因素
五、 地层电阻率的影响
– 地层电阻率 Rsd 增加和围岩电阻率 Rsh 增加时，自然电流在地层 内的电位降加大，则ΔＵSP降低。泥浆电阻率Rm下降，则rm下降， Δ Ｕ SP 下降。地层的电阻率越高则 Δ Ｕ SP越低。可以根据自然电 位曲线的这一特点区分油水层。
– 实际测井时以泥岩基线作自然电位曲线的基线 (即零线 ) ，当 Cw＞ Cmf 时，砂岩的自然电位异常为负值。把井中巨厚的纯砂岩井段的自然电 位幅度近似认为是SSP。
15:59 第一章 自然电位测井 18
第二节 自然电位测井及曲线特征
如果中间的渗透层是含水砂岩层，上下围岩均为泥岩，令井内泥浆、砂 岩、泥岩各段电阻分别为rm，rsd，rsh，由kirchoff定律得：
自然电位测井
NaHCO 3
18 °C 时几种盐溶液的 K d 值
CaCl 2
-19.7
MgCl 2
-22.5
NaSO 4
+5
KCl -0.4
K d(mV)
+2.2
五、地层电阻率的影响
ΔU sp = SSP(
1 1+
rsd + rsh rm
)
地层厚,电阻率差异不大时,rsh+rsa远小于rm;当地层电 阻率增高时,rsh、rsa与rm相比不能忽略，此时ΔUSP<SSP。 地层电阻率越高， ΔUSP越低，可定性识别油、水层。 六、地层厚度的影响 地层厚度变薄，rsd增加， ΔUSP降低。 七、井径扩大和泥浆侵入的影响 rm减小， ΔUSP降低
问题: 1、井中自然电位产生的机制有哪些？ 2、以砂泥岩剖面为例，当泥浆电阻率大于地层水电阻率 时，绘制井中自然电动势及其等效电路图，并说明自然电 位测井幅值的计算公式。 3、影响自然电位曲线的七种因素有哪些？ 4、自然电位曲线有哪方面的应用？ 5、简述利用自然电位曲线计算地层水电阻率的4个步骤 6、什么是泥岩基线？
识别出渗透层后，通常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。
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。
S108
0 0 6 SP 100 GR 150 CAL 16 0.2 0.2 0.2 RFOC RILM RILD 20 20 20 45 CNL -15 140 AC 40 2 DEN 3
ΔU sp = SSP(
1 1+
rsd + rsh rm
)
当岩层较厚时,ΔUsp=SSP,对 于纯砂岩,接近自然电动势的 自然电位幅值,称为静自然电 位(SSP).
18 °C 时几种盐溶液的 K d 值
CaCl 2
-19.7
MgCl 2
-22.5
NaSO 4
+5
KCl -0.4
K d(mV)
+2.2
五、地层电阻率的影响
ΔU sp = SSP(
1 1+
rsd + rsh rm
)
地层厚,电阻率差异不大时,rsh+rsa远小于rm;当地层电 阻率增高时,rsh、rsa与rm相比不能忽略，此时ΔUSP<SSP。 地层电阻率越高， ΔUSP越低，可定性识别油、水层。 六、地层厚度的影响 地层厚度变薄，rsd增加， ΔUSP降低。 七、井径扩大和泥浆侵入的影响 rm减小， ΔUSP降低
问题: 1、井中自然电位产生的机制有哪些？ 2、以砂泥岩剖面为例，当泥浆电阻率大于地层水电阻率 时，绘制井中自然电动势及其等效电路图，并说明自然电 位测井幅值的计算公式。 3、影响自然电位曲线的七种因素有哪些？ 4、自然电位曲线有哪方面的应用？ 5、简述利用自然电位曲线计算地层水电阻率的4个步骤 6、什么是泥岩基线？
识别出渗透层后，通常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。
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。
S108
0 0 6 SP 100 GR 150 CAL 16 0.2 0.2 0.2 RFOC RILM RILD 20 20 20 45 CNL -15 140 AC 40 2 DEN 3
ΔU sp = SSP(
1 1+
rsd + rsh rm
)
当岩层较厚时,ΔUsp=SSP,对 于纯砂岩,接近自然电动势的 自然电位幅值,称为静自然电 位(SSP).
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Ea
Ka
lg
Cw Cmf
=Ka
lg
Rmf Rw
其中，Ek产生的前提条件是ΔP≠0 。通常情况下，ΔP很小，所以Ek
15
第一节 自然电场产生的原因
Ek
Kl
p RL
Kl Kl
一般可忽略
第一节 自然电场产生的原因
三、油井中的自然电场 －总电动势
在油井中由于动电学作用和电化学作用产生了三种电位（电动势）：
过滤电动势：
Ek
Kl
p RL
扩散电动势：
Ed
Kd
lg
Cw Cmf
=Kd
lg
Rmf Rw
吸附电动势：
1928年，斯伦贝谢发现，井中电极与 放在远处的参考电极之间有电位差， 且该电位差随地层而变化。 当地层中没有外加电流时，通过仪器 测量井眼内自然电场中电位随井深变 化的测井方法。
只能用于导电泥浆的井中。
3
前言
■ 二、自然电场的特点
自然电场的分布和岩性有密切的关系，特 别是在砂/泥岩剖面中能够以明显的曲线 异常变化来显示渗透性地层。因此，研究 井眼内自然电场中的电位变化即可反映井 眼穿过地层的特征。
储层
相当于1kg溶液中有若干mg盐（mg/kg）。目前 按法定计量单位为mg/L。
自然电位测井
钻井时，为了安全并且能获取全面的测井资料，一般使泥浆柱压力稍大
于地层压力，并且很多情况下使用淡水泥浆（泥浆的矿化度Cm<地层水
的矿化度Cw）。
5
前言
■ 五、 离子迁移率
（温度18℃时几种离子迁移率） Na＋：4.35m2/mol； Cl－： 6.55m2/mol.
动电学电动势Ek（Electrokinetic component of the SP）主要是 过滤电动势。
7
第一节 自然电场产生的原因
一、电化学电动势
■ 1. 吸附电动势又称泥岩薄膜电位 （Membrane Potential）
产生的条件： 1.泥浆和地层水矿化度不同；
2.井壁地层有渗透性；
扬工院钻井专业教学课件
《地球物理测井》
第一章
第四节 自然电位测井
Spontaneous Potential Logging (S P)
1
第一章 自然电位测井
主要内容
前言 第一节 自然电场产生的原因 第二节 自然电位测井曲线SP 第三节 影响SP曲线的因素 第四节 SP曲线的应用
2
前言
■ 一、自然电位测井SP
6
第一节 自然电场产生的原因
由于泥浆和地层水的矿化度不同，在钻开岩层后，在井壁附近两种不同 矿化度的溶液接触产生电化学过程，结果产生电动势造成自然电场。在 油井中的自然电场一般是由地层和泥浆间发生的电化学作用和动电学作 用产生的，所产生的电动势分别称为电化学电动势和动电学电动势。
电化学电动势Ec（Electrochemical component of the SP）包括 扩散电动势，吸附电动势和氧化还原电动势；
扩散电动势形成示意图
11
第一节 自然电场产生的原因
一、电化学电动势
■ 2. 扩散电动势又称流体接触电动势 （Diffusion Potential）
在渗透性砂岩中，若地层水矿 化度大于泥浆滤液矿化度，则 地层中的钠离子Na＋与氯离子 Cl－将向泥浆滤液中扩散。
低浓度 低浓度
高浓度
氯离子Cl－迁移速度比钠离子 Na＋快，浓度大的一边正离子多。
也有人称之为薄膜电位，因为泥岩好像
一个离子选择薄膜，只让正离子通过。
当溶液矿化度低或中等时，可表示为：
Ea
Ka
lg
Cw Cmf
Ka
lg
Rmf Rw
低浓度
高浓度
泥岩
低浓度
高浓度
Ka
Ka
Ka
9
第一节 自然电场产生的原因
一、电化学电动势
■ 1. 吸附电动势又称泥岩薄膜电位 （Membrane Potential）
10
第一节 自然电场产生的原因
一、电化学电动势
■ 2. 扩散电动势又称流体接触电动势 （Diffusion Potential）
两种浓度不同的溶液，被半透膜隔开，离 子在渗透压作用下，高浓度溶液的离子将 穿过半透膜向较低浓度的溶液中移动，这 种现象叫扩散。
半渗透薄膜
扩散电动势形成条件：
1.泥浆和地层水矿化度不同； 2.地层有渗透性； 3.离子迁移率不同。
3.地层颗粒对不同极性离子有不同吸附性
泥岩隔膜
泥岩的性质： 从电位的形成来看，负离子不能移动，
好像岩石具有选择吸附性，于是把这种 电位叫做吸附电位，用Ea表示。
泥质半渗透隔板吸附电位形成实验
离子交换作用
8
第一节 自然电场产生的原因
一、电化学电动势
■ 1. 吸附电动势又称泥岩薄膜电位 （Membrane Potential）
与溶液一起形成电动势。
金属矿层、煤层的自然电位形成原理
石油勘探开发中不予考虑
14
第一节 自然电场产生的原因
二、动电学电动势（又称过滤电势） 书P41
在钻井过程中，一般泥浆柱压力略大于地 层压力，如果地层具有一定的渗透性，泥浆滤 液将通过井壁流入地层孔道。
由于岩石中存在双电层，过滤液体中正离 子较多，在压力差的作用下，有较多的正离子 随着泥浆滤液进入地层，于是在地层内便多余 正电量而带正电，泥浆中带负电，产生负的过 滤电势。
实际钻井中，泥浆的矿化度一般比地层水低， 即aw大于amf。地层中的Na+和Cl-离子要向井筒内 迁移，在不同岩性的地层，有不同的情况：
1、砂岩地层，Na+和Cl-同时迁移，由于Cl迁移快，在井筒中形成富集。
2、泥岩地层，由于泥岩的阳离子交换作用， 使得Na+迁移到井筒中富集。
上述作用形成的电场为吸附电位。
自然电位现象： （1）自然电位与岩性有关； （2）自然电位与泥浆及地层水矿化度有关；
SP曲线
前言
■ 三、 自然电位测井的特点
自然电位测井具有测量方法简单、实用价值高等
特点，是划分岩性、研究储集层性质、求取泥质
含量参数以及其它地质应用的基本方法之一。
■ 四、矿化度的概念
定义（矿化度）：溶液的盐浓度，早期用 ppm表示，意为part per million，即百 自然电场产生的原因
一、电化学电动势
■ 2. 扩散电动势又称流体接触电动势 （Diffusion Potential） 在动态平衡的情况下，接触面就有稳定的扩散
电动势。当溶液矿化度低或中等时，可表示为：
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第一节 自然电场产生的原因
一、电化学电动势
■ 3. 氧化还原电动势 当金属与溶液接触时，金属会得到或者失去电子而带电，从而