地球物理测井教学提纲

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扩散吸附作用 所产生的。
1.1.3 油井中的自然电场
Ek
AP Rmf
Ed KdlgC Cm wfKdlgRRm wf
Ea KalgCCmwfKalgRRmwf
注意：扩散电位和扩散吸附电位产生
1.1.2.2 扩散吸附作用与扩散吸附电位
由于扩散吸附作用，其结果是浓 度高的一侧形成了负离子（电荷）的 富集，而浓度低的一侧形成了正离子 （电荷）的富集，从而产生了扩散吸 附电位。
1.1.2.2 扩散吸附作用与扩散吸附电位
Ea KalgC Cm wfKalgRRm wf
式中 Ka—扩散吸附电位系数，它的大 小和符号主要决定于岩石颗粒的大小 及化学成分，也和溶液的化学成分、 温度、浓度比等因素有关。
1.1.3 油井中的自然电场
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）：
Ek
AP Rmf
Байду номын сангаас
Ed
Kd
lgCw Cmf
KdlgRRm wf
Ea KalgC CmwfKalgRRmwf
1.1.3 油井中的自然电场
Ek
AP Rmf
Ed KdlgC Cm wfKdlgRRm wf
Ea KalgCCmwfKalgRRmwf
3.1 自然电位的成因
研究结果表明: 油井中的自然电位是
自然电场的作用而产生的, 而自然电场一般是由地层 与井眼流体之间发生的电 化学作用和动电学作用而 产生的 。
3.1.1 动电学作用与动电学电位
• 动电学作用通常 也称为过滤作用, 这里的过滤作用 指的是泥浆中的 正、负离子有选 择性地通过某一 介质(地层) 。具 有解释如下：
式中 K d ——扩散电位系数，主要取决于溶液的
离子成分、溶液的温度；
a w ——地层水的电化学活度，与地层水的含盐
浓度 C w、盐的类型和温度有关， aw fCw ，f 为 活度系数。
a mf ——泥浆滤液的电化学活度， amf fCmf
1.1.2.1 扩散作用与扩散电位
Ed KdlgC Cm wfKdlgRRm wf
• 这三种电动势尤如 三个电池，它们通 过导体（岩石）连 接，形成回路，回 路的总电动势：
E sK dlg C C m 2 f K alg C C m 1 f K alg C C 1 2
1.1.3 油井中的自然电场
• 这三种电动势尤如三 个电池，它们通过导 体（岩石）连接，形 成回路，回路的总电 动势：
3.1.1 动电学作用与动电学电位
• 当岩石中的固体 颗粒被地层水润 湿时，就形成双 电层。
3.1.1 动电学作用与动电学电位
• 泥浆滤液通过孔道进入 地层时，带走正电荷 (阳离子)，在地层一侧 形成正电荷的富集，而 井眼中的正电荷填补被 带走正电荷所形成的空 缺,这样井眼中就有了 过剩的负电荷，从而产 生了过滤电位（动电学 电位）。
3.1.1 动电学作用与动电学电位
• 动电学电位（过滤电位）的大小：
Ek
A P Rmf
3.1.1 动电学作用与动电学电位
Ek
A P Rmf
其中:ΔP—泥浆柱与地层间的压力差；
Rmf—泥浆滤液的电阻率； μ—泥浆滤液的粘度 A—过滤电位系数(与地层水的矿化度、化 学成分、所通过的介质的类型及泥浆滤液的 性质有关)
Ed
Kd
lg
C2 Cm f
1.1.3 油井中的自然电场
• 在泥岩，由于扩散吸附 作用产生扩散吸附电动 势Ea1为：
Ea1
Ka
lg
C1 Cmf
1.1.3 油井中的自然电场
• 在砂岩和泥岩的接触面 上，由于扩散吸附作用， 产生的扩散吸附电动势 Ea2为：
Ea2
Ka
lg
C1 C2
1.1.3 油井中的自然电场
3.1.1 动电学作用与动电学电位
• 当泥浆柱压力与地 层压力不平衡时(一 般是泥浆柱的压力 略大于地层压力)， 如果地层具有一定 的渗透性，则泥浆 滤液将通过井壁渗 入地层。
3.1.1 动电学作用与动电学电位
• 固体表面带有负 电荷(砂岩、石灰 岩等固体颗粒的 表面仅带有少量 的负电荷。而泥 质或泥饼中固体 颗粒的表面带有 大量的负电荷)。
式中 Cw、Cmf—地层水和泥浆滤液的浓 度； Rw、Rmf—地层水和泥浆滤液的电 阻率。
1.1.2.2 扩散吸附作用与扩散吸附电位
当两种 不同浓度的 液体相接触， 离子从浓度 高的一侧向 浓度低的地 方扩散
1.1.2.2 扩散吸附作用与扩散吸附电位
扩散时，如果地层 的固体颗粒（泥质）的 表面带有了强的负电荷 之后，固体颗粒将阻止 负离子的通过（好象负 离子被吸附住了一样）， 这种现象我们称之为扩 散吸附作用。
的重要条件是：Cw≠Cmf。
1.1.3 油井中的自然电场
• 若砂岩的地层水矿化 度为C2，泥岩的地层 水矿化度为C1，泥浆 滤夜的矿化度为Cmf，
• 设 C1 ≥ C2 ≥ Cmf， 则由扩散作用和扩散 吸附作用所产生的电 位如图所示 。
1.1.3 油井中的自然电场
• 在砂岩处，由于扩散作 用产生扩散电动势Ed为：
地球物理测井
3 自然电位测井（SP）
斯仑贝谢1928年发 现了这样的现象：在未 通电的情况下，井中电 极（M）与位于地面的电 极（N）之间存在着电位 差，而且该电位差随着 地层的不同而变化。另 外，电位差的变化规律 性很强。
3 自然电位测井（SP）
后来、道尔、威利、费多尼、斯卡拉和 安德森等人对这一现象进行了研究，同时， 自然电位测井（SP）也就诞生了。
3.1.2 电化学作用与电化学电位
• 油井中的电化学作用主要包括两种： 一种是扩散作用，另一种是扩散吸附 作用。
3.1.2.1 扩散作用与扩散电位
3.1.2.1 扩散作用与扩散电位
• 当具有不同矿化度的两种流体相接 触时，离子将从浓度高的地方向浓 度低的地方移动，这种现象我们称 为扩散作用。
3.1.2.1 扩散作用与扩散电位
• 在扩散过程中，正、负离子迁移率（速度）不同， 通常是负离子快，这样在某一时刻通过同一截面 的正离子数与负离子数不同，结果是浓度低的一 侧形成了负离子（电荷）的富集，而浓度高的一 侧形成了正离子（电荷）的富集，从而产生了扩 散电位。
3.1.2.1 扩散作用与扩散电位
Ed
Kd
log aw amf