第一章 自然电位测井

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5、曲线形态(图1－8）
地层模型：上下围岩的岩性相同（泥岩），地
层岩性均匀。
1）、曲线关于地层中点对称； 2）、厚地层（h>4d）的SP曲线幅度近似等于地 层的实际值 ，半幅点对应地层界面； 3）、随地层变薄，曲线读数受围岩影响增加， 幅度降低，半幅点向围岩方向移动。
的关系，应用下式计算地层的泥质含量：
Vsh
psp 1 ssp
（1-6）
其中：psp为泥质砂岩的自然电位幅度； ssp为本区含水纯砂岩的静自然电位。
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三、确定地层水电阻率Rw
地层水电阻率在评价储层流体性质方面占有相当
重要的位置。 用自然电位曲线确定Rw的依据为：
SSP K lg
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图1-2
扩散吸附电动势产生示意图
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扩散吸附电动势与两种溶液的浓度比值有关，
由下式计算：
E
其中：
da
K da
K
da
RT 2. 3 F
Cw lg Cm
（1-3）
—扩散吸附电动势系数；
当泥浆滤液和地层水的矿化度都较低时， 上式可近似写为：
E da K da lg
测井方法
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4、异常：指相对泥岩基线，渗透性地层的SP曲线 的位置。 1）、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；图1－6所示。
2）正异常：在砂泥岩剖面井中，当井内为盐水泥 浆( C C )时，渗透性地层的SP曲线位于泥岩基 w mf 线的右侧。图1－7所示。
基线的右侧。
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。
5、曲线形态特征: A、曲线关于地层中点对称； B、厚地层（h>4d）的SP曲线幅度近似等于
地层的实际值，半幅点对应地层界面；
C、随地层变薄，曲线读数受围岩影响增
加，幅度降低，半幅点向围岩方向移动。
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3、 自然电位曲线的影响因素及应用
其中: K K d K da
Rmfe Rwe
(1-7)
Rmfe
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、
Rwe 分别为泥浆滤液及地层水
等效电阻率.
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其过程如下：
1、确定完全含水纯地层的静自然电位SSP
（图1-12） ；
2、确定泥浆滤液等效电阻率； 1）、确定地层温度 （图1-13）
t t0 dt h
生的扩散电动势可表示为：
E
d
K d lg
Rmf Rw
（1-2）
其中：
K
d
RT u v 2 .3 F uv
欧姆· 米。
Rw Rmf 分别为地层水和泥浆滤液电阻率。
单位为
K d —扩散电动势系数。
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二、扩散—吸附电动势产生机理
1、泥浆和地层水
的矿化度不同； 2 、井壁地层具有 一定的渗透性； 3、地层颗粒对不 同极性的离子具有 不同的吸附性。
测井方法
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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 两种方法。 1 、图版法 1）、测定泥质砂岩的泥质含量； 2）、确定泥质地层的自然电位幅度；
3）、对其自然电位幅度进行岩层厚度及孔
隙流体性质校正；
4）、绘制泥质含量与自然电位幅度的关系曲
线。
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2、 公式法 根据泥质地层的自然电位幅度与 泥质含量
－注入水的电阻率。
统计资料表明：
Esp >8mV 为高含水；
5mV < E sp <8mV为中含水；
Esp <5mV可能为低水淹或岩性变化所至。
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图1-18 水淹层测井曲线
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图1-19 水淹层的SP 曲线基线 偏移示意图
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本章小结 一 、自然电位产生的机理
Kd 与Kda 的大小。
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五、地层的导电性 地层导电性差，测量回路的电流小，在井内泥 浆柱上产生的压差小，测量值低。
U sp
SSP rm rm rsd rsh
（1－5）
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其中： SSP —泥岩层的等效电阻；
U sp —渗透性地层的SP幅度差；
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F —Farady常数，96520 C/equiv；
Cw、Cm —两种溶液的浓度；
U、v —— 正、负离子的迁移率，S/(m· N)
Z 、 Z —正、负离子的离子价；
离子数；
n 、 n —每个分子离解后形成的正离子数和负
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在砂泥岩剖面井中的纯砂岩段，在井壁附近产
用图版1－16得到地层温度下地层水电阻率 R w 0.043 m。
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四、判断水淹层
水淹层：含有注入水的油层，称之为水淹层。 SP测井曲线能够反映水淹层的条件及现象: 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。
如图1-18、1-19所示。 偏移量越大,表明水淹程度越严重。
Rmf Rw
(1-4)
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第二节自然电位测井及曲线特征
一、自然电位测井 在砂泥岩剖面井 中，当 Cw Cmf 时， 井下自然电场的分 布如图1-3所示。自 然电位测井示意图 如图1-4所示。
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图1-3、井内自然电场分布示意图 CW﹥Cmf
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图1-4、 自然电位
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第三节
SP曲线的影响因素
一、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.
二者差异越大, Ed 和E da 越大，产生的电场越
强，测井值越高；二者差异越小，产生的电场越弱， 测井值越低。
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的电位降低。
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第四节
自然电位曲线的应用
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 SP 曲 线 为 基 线 ， 出 现异常的层段（偏 离基线）均可认为
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渗透层
泥岩基线
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图1－9 应用SP曲线划分渗透层
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图1-10、砂岩层上部含 油下部含水时自然电位 曲线
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二、岩性 随地层泥质含量的增加，SP曲线异常幅度降低。 三、 地层温度 由于 Kd 与Kda 与绝对温度成正比，因此地层温 度的高低将会影响 Kd 与Kda 大小，进而影响
Ed 与Eda 的大小。
四、 地层水及泥浆滤液中含盐性质
地层水及泥浆滤液所含盐分不同，则溶液中所含 离子不同，不同离子的离子价及迁移速率不同，将影 响
rm
—井内泥浆的等效电阻；
rsd —渗透性地层的等效电阻；
rsh
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—泥岩层的等效电阻；
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六、地层厚度
地层厚度减小，围岩影响增加，测量值与实 际值的差距加大。 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与地层间的距离加大，M
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图1-11、半幅点法示意图
含水地层的异常值高于含油气地层的异常值。如
图1-10所示.对于较厚地层（h>4d），可采用半幅点
法确定地层厚度,如图1-11所示.
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。
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1)、影响因素： A、Cw/Cmf； B、溶液中的盐成分； C、地层岩性、温度、厚度及导电性；
D、泥浆侵入深度及侵入特征；
E、井眼是否扩径。
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1、地层水矿化度（Cw）不同于钻井液矿化度
（Cm）； 2、盐溶液中,不同离子的迁移速度不同； 3、地层泥质颗粒对不同性质的离子具有不同 的吸附性；
4、井壁地层具有一定的渗透性。
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二、自然电位曲线的特点：
1 、 泥岩基线：均质、巨厚的泥岩地层对应的自 然电位曲线。 2、最大静自然电位SSP：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差。
电位测井（简称ＳＰ测井）。
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第一节
自然电场的产生
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。
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 。
和视电阻
率同时测
量示意图
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图1-5、自然电 位测井曲线实例
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二、 SP曲线的特征
SP曲线如图1-5所示。
1、泥岩基线：均质、巨厚的泥岩地层对应的自 然电位曲线。 2、最大静自然电位SSP：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差。 3、比例尺：SP曲线的图头上标有的线性比例尺。用 于计算非泥岩层与泥岩基线间的自然电位差。
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一
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。
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一、扩散电动势产生的机理
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。
图1-1 扩散电动势产生示意图
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扩散电动势可由Nernst方程计算：
E
d
Cw RT n u n v 2.3 lg F Z n u Z n v C m
T—绝对温度，oK；T=273+t℃
(1-1)
其中：R—克分子气体常数，8.313 J/(K)；
3、比例尺：SP曲线的图头上标有的线性比例尺。
用于计算非泥岩层与泥岩基线间的自然电位差。
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4、异常：指相对泥岩基线而言，渗透性地层的
SP曲线的位置。
A、负异常：在砂泥岩剖面井中，当Cw>Cm
(淡水泥浆）时，渗透性地层的SP曲线位于泥岩 基线的左侧； B、正异常：在砂泥岩剖面井中，当Cw<Cm (盐水泥浆）时，渗透性地层的SP曲线位于泥岩
其中： t0 －地表温度; dt－地温梯度； h－地层深度。
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3）、确定Rmfe。图1－16 当泥浆只含氯化钠、温度为 24 Rmf 0.1 m，则 R℃时： mfe R mf
（1）、Rmf 0.1 m，则Rmfe Rmf （2）、Rmf 0.1 m，
第一章 自然电位测井
自然电场的产生
自然电位测井及曲线特征 影响因素 自然电位曲线的应用 内容小结 思考题
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井下自然电场是由钻开岩层时井内钻 井液的矿化度与地层水矿化度不同，井壁
附近出现电化学活动产生的。自然电场的
分布特点取决于井孔剖面岩层的性质。沿
井轴测量自然电位变化的测井方法叫自然
则在已知地层温度及此温度下泥浆电阻率， 用图1－16确定泥浆滤液等效电阻率。
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3、确定地层水电阻率Rw
（1）、已知SSP、地层温度，确定 Rmfe Rwe ;
（图1－17）
（2）、根据等效ຫໍສະໝຸດ Baidu层水电阻率及地层温度，确
定地层温度下的地层水电阻率。（图1－16）。
例.SSP 87mv, t 149 0C。由图1－ 17 得到 Rmfe Rwe 7.4. 若R mfe 0.3 m，则R we 0.3/ 7.4 0.04 m.
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偏移量的计算
在未被水淹的上部砂岩和泥岩交界处的电动
势为
Cw E1 K lg( ) Cmf
在砂岩内水淹部分和未被水淹部分交界 面处的总电动势为
C注 Cw Cw E2 Ed Ed 注界 Ed 注 Kd lg( ) Kd lg( ) K d lg( ) Cmf C注 Cmf
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在被水淹的下部砂岩和泥岩交界处的电动势
为
C注 Cw E3 Ed 注 Eda Kd lg( ) Kda lg( ) Cmf Cmf
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R注 Cw Esp E1 E3 Kd lg Kd lg C注 Rw
其中：
R注