第三章-自然电位测井解析PPT教学课件

Kda2.3RFT
这是扩散吸附电动势系数的上限Kdamax，在温度为18℃时，
Kdamax=58.0 mV，Kdamin=-11.6 mV，一般情况下Kda介于两
者之间。 2020/10/16
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1.自然电场的产生
二、扩散吸附电动势的产生
在砂泥岩剖面中的泥岩井段，井壁是矿化度不同的地层水和 泥浆滤液接触面，在此产生扩散吸附电动势，当井壁附近地 层水和泥浆滤液的矿化度都较低，且Cw>Cm,
减慢；相反钠离子的迁移速度加快，这就使
电荷的富集速度减慢，当接触面附近的电荷
富集带使正、负离子迁移速度相同时，电荷
富集停止，但离子还在扩散，这叫动平衡。
此时接触面附近的电动势保持一定值，这个
电动势叫扩散电动势，记作Ed。
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1.自然电场的产生
一、扩散电动势的产生 E d 2 .3 R FZ T n n n z _ n v vlg C C m w
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1.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，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的。
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1.自然电场的产生
一、扩散电动势的产生
用一个渗透性隔膜把玻璃缸分成两部分，
线性关系，
Ed2.3R FT v vlgR R m wf
式中Rmf—泥浆滤液电阻率；Rw—地层水电阻率。
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1.自然电场的产生
一、扩散电动势的产生
令 Kd= 2.3 v v
Kd叫扩散电动势系数。在温度为18℃时，氯化钠溶液的 Kd值为-11.6mV。其他温度的Kd值可用上式计算。
式中R—克分子气体常数，等于8.313 J/K； T—绝对温度，K； F—Farady常数．等于96500 C/equiv； n+和n-—每个分子离解后形成的正离子数和负离子数； n和v—正离子和负离子的迁移率，单位是m2﹒s﹒equiv1或s/（m ﹒N）； Z+和Z-—正离子和负离子的离子价； Cw和Cm—两种溶液的浓度。
其中分别装入浓度不同的NaCl溶液，溶
液浓度分别为Cw和Cm且Cw>Cm，溶
液中各放入一个电极，并以导线与表头
连接。我们会观察到表头指针偏转，说
明在接触面附近有电位差存在。这是因
为两种不同浓度的NaCl溶液接触时，存
在着使浓度达到平衡的自然趋势，即高
浓度溶液中的离子受渗透压的作用要穿
过渗透性隔膜迁移到低浓度溶液中去，
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1.自然电场的产生
二、扩散吸附电动势的产生
由于扩散和吸附作用，在砂岩 井壁上出现扩散电动势，在泥 岩井壁上出现了吸附电动势， 这些电动势通过砂岩、泥岩和 井液放电，从而在砂岩、泥岩 和井液接触部位产生自然电流。 在闭合自然电流回路上，扩散 和吸附电动势是串联的。
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Ed
来自百度文库
kd
lgRm f Rw
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1.自然电场的产生
二、扩散吸附电动势的产生
用泥岩隔膜将玻璃缸内的两种不同 浓度的NaCl溶液分开，两种浓度溶 液在此接触面处产生离子扩散，扩 散方向总是从浓度大的Cw一方向浓 度小的Cm一方。由于泥岩隔膜中 的阳离子交换作用，使孔隙内溶液 中的阳离子居多，扩散结果在浓度 小的一方富集了大量的正电荷而带 正电，浓度大的一方带负电。
地球物理测井课件
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第三章 自然电位测井
1.自然电场的产生 2.自然电位测井及曲线特征 3.影响因素 4.自然电位曲线应用
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第三章 自然电位测井
在井内及井的周围，由于岩矿石的自然电化学活动性，存在 着一系列产生电动势的物理—化学过程，这种现象称为自然 极化。研究表明，它是在钻开岩层时井壁附近产生的电化学 活动而造成的电场，该场的分布决定于井孔剖面的岩层性质， 把这个场叫自然电场。沿井轴测量记录自然电位变化曲线， 用以区别岩性，这种测井方法叫自然电位测井。由于自然电 位曲线在渗透层处有明显的异常显示，因此它是划分和研究 储集层的重要方法之一。
这叫离子扩散。
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1.自然电场的产生
一、扩散电动势的产生
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1.自然电场的产生
一、扩散电动势的产生
从表中看出氯离子迁移率大于钠离子迁移率，
因此，扩散使低浓度溶液中氯离子相对增多，
形成负电荷富集，而高浓度一方钠离子相对
增多形成正电荷富集。此时氯离子受接触面
附近电荷富集带的负电荷的排斥其迁移速度
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1.自然电场的产生 三、电极极化作用
金属电极处于自身盐类的电解质中时，它的金属离子就可以离开 电极进入溶液成为离子状态，电极带负电；溶液中的金属离子接 近电极时，也可以沉淀到电极表面上，电极便带正电。当这两个 过程达到动态平衡时，在固相（金属电极）与溶液（液相）的分 界面上形成电位跃。这种作用称为电极极化作用，而金属电极相 对溶液的电位（即两相界面上的电位差）称为金属电极的电极电 位。 一般井液中几乎不含矿体离子，所以在金属矿层处，矿体很快将 自己的金属离子授给井液而本身带负电，结果在井壁形成电动势。 在矿层与井液或矿层与围岩地层水接触的分界面上，由于氧化— 还原作用，也形成电动势（氧化—还原电动势）
Eda kda lg C C m wkda lg R R m wf
此外组成自然电场的还有过滤电动势，这种电动势是在压力 差作用下，泥浆滤液向地层中渗入时产生的。只有在压力差 很大时，产生的过滤电动势才是不可忽略的，但一般钻井时 要求泥浆柱压力只能稍大于地层压力，因此一般井内过滤电 动势的作用可忽略不计。
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1.自然电场的产生
二、扩散吸附电动势的产生
这样就在泥岩隔膜处形成了扩散吸附电动势，记作Eda，其
表达式为
EdakdalgC Cm w
式中Kda为扩散吸附电动势系数。它与岩层的泥质阳离子交
换能力Qv有关。在Qv接近极限值的情况下，岩石孔隙中只有
正离子参加扩散，可看作氯离子迁移率为零的扩散
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1.自然电场的产生
一、扩散电动势的产生
在砂泥岩剖面井中纯砂岩井段，井壁附近地层水和泥浆滤液接 触，且二者矿化度（即浓度）不同而产生扩散电动势Ed
Ed2.3R FT v vlgC C m wf
式中Cw—地层水矿化度；Cmf—泥浆滤液矿化度。
在矿化度比较低的情况下，溶液的电阻率与溶液的矿化度有