自然电位1-1
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2015-1-5
图1-3 扩散吸附电动势产生示意图
12
地球物理与石油资源学院
第1章 自然电位测井
扩散吸附电动势Eda大小与温度和浓度差有关
可写为:
其中: Kda:与温度和溶液成分有关的常数
Cwf Rm f Eda Kda log( ) Kda log( ) Cm f Rwf
（1-3）
此外还有过滤 电动势,这种电动势是在压力差作用 下泥浆滤液向地层渗入时产生的,只有在压力差较 大时才考虑过滤电动势的影响.
图1-4 井内自然电场分布示意图
2015-1-5 地球物理与石油资源学院 14
第1章 自然电位测井
1.2 自然电位测井曲线及其特点
一 自然电位曲线 在自然电位测井时一般把测 量电极N放在地面上,电极M 用电缆放在井下,提升N电极, 沿井轴测量自然电位(M电位) 随深度变化的曲线叫自然电 位曲线(SP). 由自然电场分布特征可以看 到,在砂岩和泥岩交界处,自 然电位曲线有明显变化
第1章 自然电位测井
高阻致密层处 曲线倾斜
图1-10 高阻致密层自然电位曲线形状示意图
碳酸盐岩地层
孔隙和裂缝发育段、致密段与邻近 泥岩比较，有不同程度的小幅度负异常。 图1-11 碳酸盐岩剖面自然电位曲线
20
2015-1-5
地球物理与石油资源学院
第1章 自然电位测井
三
影响自然电位的因素（p11-12)
1 泥浆矿化度的影响 2 岩性的影响 砂岩 泥岩 3 温度的影响; 4 地层电阻率的影响 5 地层厚度影响 6 井眼的影响
2015-1-5 21
地球物理与石油资源学院
第1章 自然电位测井
1 泥浆矿化度的影响
泥 浆 矿 化 度 的 影 响
图1-12 高低矿化度自然电位曲线
2015-1-5 地球物理与石油资源学院 22
2015-1-5
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第1章 自然电位测井
1、扩散—吸附电位：
纯砂岩 纯泥岩 -11.6 mV/18 0C 59.1 mV /18 0C
2、过滤电位（一般可忽略）：
泥浆柱与地层之间存在压差时，
液体发生过滤作用产生的。 与压差、滤液电阻率成正比 。 渗透层 平均值约为 0.77 mV
渗透性薄膜
到一个动态平衡,如此在接触面附近的
电动势保持一定值,这个电动势叫扩散 图1-2 扩散电动势产生示意图
2015-1-5
电动势记为Ed
地球物理与石油资源学院 10
第1章 自然电位测井
扩散电动势Ed大小与温度和浓度差有关
Cwf Ed Kd log( ) Cm f
也可写为: （1-1）
其中:
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第1章 自然电位测井
自然电位测井
•原理：测量井中自然电场
N
v
井中电极M与地面电极N 来自百度文库间的电位差
M
图1-1 自然电位测井示意图
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第1章 自然电位测井
1.1
自然电位形成原因
由于泥浆与地层水的矿化度不同, 在钻开岩层后,在井壁附近两种不同 矿化度的溶液发生电化学反应,产生 电动势,形成自然电场. 主要有扩散电动势和扩散吸附电 动势.
图1-5 自然电位和电阻率测量原理图
2015-1-5 地球物理与石油资源学院 15
第1章 自然电位测井
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,它是产生自然电场的 总电动势,记为E：
Cwf E Ed Eda K log( ) SSP Cm f
（1-4）
通常把E称为静自然电位,记为SSP,Ed的幅度为 砂岩线,Eda的幅度为泥岩线. 实际测井中以泥岩线作为自然电位测井曲线的 基线(零线)—泥岩基线.偏离泥岩基线为异常幅 度
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第1章 自然电位测井
(spontaneous potential,simple sp log)
沿井轴测量记录自然电位变化曲线,用以区别 岩性和划分渗透层的测井方法叫自然电位测井 1.1 1.2 自然电位形成原因 自然电位测井曲线及其特点
1.3
自然电位曲线的应用
2015-1-5 地球物理与石油资源学院 16
第1章 自然电位测井
一般自然电流I要经过泥浆 砂 岩 泥岩,(如图)这样
SSP I .rm I .rd I .rsh
当砂岩层为有限厚时它的自 然电位为自然电流I在流经泥 浆等效电阻上的电位降,即自 然电位曲线SP:
rm SP I .rm SSP . rm rsd rsh
2、自然电位正负异常符合钻井液矿化度与地层水矿化度之间的关系。负异 常幅度与地层水矿化度成正比。
3、与岩性剖面有对应性。
4、曲线平滑，干扰幅度小于1.5mV。 5、距井口 200m井段的自然电位不作严格要求，但必须能清楚地划分砂岩。
（1-5）
图1-6 等效电路
2015-1-5 地球物理与石油资源学院 17
第1章 自然电位测井
二 SP曲线特点
1 曲线对称地层中点; 2 厚地层SP=SSP曲线半幅度 点正对地层界面; 3 厚度减小SP减小,地层中 间取得幅度最大值. 实际曲线与理论曲线类似, 但没有理论曲线规则且没有” 绝对零点” 在砂泥岩剖面井中一般地层 水浓度较高,因此在砂岩层段 出现”负异常”
电法测井
第一章 自然电位测井 第二章 普通电阻率测井 第三章 侧向（聚焦）测井 第四章 感应侧井 第五章 电测井新方法简介
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spontaneous potential,simple
sp log
Spontaneous potential, self potential. The difference of potential (DC voltage) between a movable electrode in the borehole and a distant reference electrode usually at the surface. The SP results from the IR drop measurable in the borehole produced by the flow of SP currents in the hole. These currents are generated by the electrochemical and electrokinetic potentials.
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图1-7 自然电位测井理论曲线
图1-8 半幅点法示意图
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第1章 自然电位测井
砂泥岩剖面：
泥岩处
砂岩处
SP曲线平直（基线）
负异常（Rmf > Rw )
负异常幅度 与粘土含量成反
比，Rmf / Rw 成正比
图1-9 砂泥岩剖面自然电位曲线
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电法测井
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电法测井 理论课时32，实验课时4，总课时36 具体学时分配如下： 第一章 自然电位测井 第二章 普通电阻率测井 第四章 感应侧井 6学时 10学时 4学时
第三章 侧向（聚焦）测井 10学时 第五章 电测井新方法简介 2学时
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第1章 自然电位测井
一
扩散电动势
一般地层水为NaCL溶液,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,这种过程叫离 子扩散. 在扩散过程中,各种离子的迁移速度不 同,如氯离子迁移速度大于钠离子(后者 多带水分子),这样在低浓度溶液一方富 集氯离子(负电荷)高浓度溶液富集钠离 子(正电荷),形成一个静电场,电场的形 成反过来影响离子的迁移速度,最后达
电法测井(electric log)
利用电场、磁场的原理设计的测井仪器，获取地层电阻率
分类：天然电场和人工电场 供电方式：直流电（低频）和交变电流 （高频） •自然电位测井
•普通电阻率测井
•侧向（聚焦）测井 •感应侧井
新方法
阵列侧向 过套管电阻率 阵列感应
3
•介电（电磁波传播）测井
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2
岩性的影响
第1章 自然电位测井
含泥砂岩
较厚纯砂岩
纯砂岩
图1-13 不同层厚、含泥砂岩自然电位曲线
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第1章 自然电位测井
•其他影响因素：
淡水层幅度变小； 水淹层的幅度和基线发生变化；
泥浆含有某些化学或导电物质；
地面电场的干扰 。
•曲线质量要求
1、泥岩基线稳定，100m井段基线偏移不超过10mV。
2015-1-5 地球物理与石油资源学院 5
The SP is most useful when the mud is fresher than the formation water, a good contrast exists between mud filtrate and formation water resistivities, and formation resistivity is low to moderate. In these cases, it indicates permeable beds by large negative deflections, permits easy sand-shale discrimination, is useful for correlations, and under favorable conditions, can be used for the estimation of formation water resistivity. The curve still remains useful in some saline muds. If the formation water is less saline than the mud filtrate, the SP deflection will be positive. However, when the mud column becomes so conductive it will not support a demonstrable IR drop, the SP curve becomes featureless.
In impermeable shales, the SP tends to follow a fairly constant shale base line. In permeable formations, the deflection depends on the contrast between the ion content of the formation water and that of the following: drilling mud filtrate, the clay content, the bed thickness and resistivity, hole size, invasion, and bed boundary effects, etc. In thick, permeable, clean, nonshale formations, the SP value approaches the fairly constant static SP value which will change if the formation water salinity changes. In dirty reservoir rocks, the SP will not reach the same value, and a pseudo-static SP value will be recorded.
Rm f Ed Kd log( ) Rwf
（1-2）
Kd:与温度和溶液成分有关的常数
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第1章 自然电位测井
二 扩散吸附电动势
泥岩薄膜
若把渗透性薄膜变成泥岩薄膜, 结果如何? 同样离子将要扩散,但泥岩对 负离子有吸附作用,可以吸附一部 分氯离子,扩散的结果使浓度小的 一方富集大量的钠离子而带正电, 浓度大的一方富集大量的氯离子 而带负电,这样在泥岩薄膜形成扩 散吸附电动势记为Eda
图1-3 扩散吸附电动势产生示意图
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第1章 自然电位测井
扩散吸附电动势Eda大小与温度和浓度差有关
可写为:
其中: Kda:与温度和溶液成分有关的常数
Cwf Rm f Eda Kda log( ) Kda log( ) Cm f Rwf
（1-3）
此外还有过滤 电动势,这种电动势是在压力差作用 下泥浆滤液向地层渗入时产生的,只有在压力差较 大时才考虑过滤电动势的影响.
图1-4 井内自然电场分布示意图
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第1章 自然电位测井
1.2 自然电位测井曲线及其特点
一 自然电位曲线 在自然电位测井时一般把测 量电极N放在地面上,电极M 用电缆放在井下,提升N电极, 沿井轴测量自然电位(M电位) 随深度变化的曲线叫自然电 位曲线(SP). 由自然电场分布特征可以看 到,在砂岩和泥岩交界处,自 然电位曲线有明显变化
第1章 自然电位测井
高阻致密层处 曲线倾斜
图1-10 高阻致密层自然电位曲线形状示意图
碳酸盐岩地层
孔隙和裂缝发育段、致密段与邻近 泥岩比较，有不同程度的小幅度负异常。 图1-11 碳酸盐岩剖面自然电位曲线
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第1章 自然电位测井
三
影响自然电位的因素（p11-12)
1 泥浆矿化度的影响 2 岩性的影响 砂岩 泥岩 3 温度的影响; 4 地层电阻率的影响 5 地层厚度影响 6 井眼的影响
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第1章 自然电位测井
1 泥浆矿化度的影响
泥 浆 矿 化 度 的 影 响
图1-12 高低矿化度自然电位曲线
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第1章 自然电位测井
1、扩散—吸附电位：
纯砂岩 纯泥岩 -11.6 mV/18 0C 59.1 mV /18 0C
2、过滤电位（一般可忽略）：
泥浆柱与地层之间存在压差时，
液体发生过滤作用产生的。 与压差、滤液电阻率成正比 。 渗透层 平均值约为 0.77 mV
渗透性薄膜
到一个动态平衡,如此在接触面附近的
电动势保持一定值,这个电动势叫扩散 图1-2 扩散电动势产生示意图
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电动势记为Ed
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第1章 自然电位测井
扩散电动势Ed大小与温度和浓度差有关
Cwf Ed Kd log( ) Cm f
也可写为: （1-1）
其中:
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第1章 自然电位测井
自然电位测井
•原理：测量井中自然电场
N
v
井中电极M与地面电极N 来自百度文库间的电位差
M
图1-1 自然电位测井示意图
2015-1-5 地球物理与石油资源学院 8
第1章 自然电位测井
1.1
自然电位形成原因
由于泥浆与地层水的矿化度不同, 在钻开岩层后,在井壁附近两种不同 矿化度的溶液发生电化学反应,产生 电动势,形成自然电场. 主要有扩散电动势和扩散吸附电 动势.
图1-5 自然电位和电阻率测量原理图
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第1章 自然电位测井
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,它是产生自然电场的 总电动势,记为E：
Cwf E Ed Eda K log( ) SSP Cm f
（1-4）
通常把E称为静自然电位,记为SSP,Ed的幅度为 砂岩线,Eda的幅度为泥岩线. 实际测井中以泥岩线作为自然电位测井曲线的 基线(零线)—泥岩基线.偏离泥岩基线为异常幅 度
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第1章 自然电位测井
(spontaneous potential,simple sp log)
沿井轴测量记录自然电位变化曲线,用以区别 岩性和划分渗透层的测井方法叫自然电位测井 1.1 1.2 自然电位形成原因 自然电位测井曲线及其特点
1.3
自然电位曲线的应用
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第1章 自然电位测井
一般自然电流I要经过泥浆 砂 岩 泥岩,(如图)这样
SSP I .rm I .rd I .rsh
当砂岩层为有限厚时它的自 然电位为自然电流I在流经泥 浆等效电阻上的电位降,即自 然电位曲线SP:
rm SP I .rm SSP . rm rsd rsh
2、自然电位正负异常符合钻井液矿化度与地层水矿化度之间的关系。负异 常幅度与地层水矿化度成正比。
3、与岩性剖面有对应性。
4、曲线平滑，干扰幅度小于1.5mV。 5、距井口 200m井段的自然电位不作严格要求，但必须能清楚地划分砂岩。
（1-5）
图1-6 等效电路
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第1章 自然电位测井
二 SP曲线特点
1 曲线对称地层中点; 2 厚地层SP=SSP曲线半幅度 点正对地层界面; 3 厚度减小SP减小,地层中 间取得幅度最大值. 实际曲线与理论曲线类似, 但没有理论曲线规则且没有” 绝对零点” 在砂泥岩剖面井中一般地层 水浓度较高,因此在砂岩层段 出现”负异常”
电法测井
第一章 自然电位测井 第二章 普通电阻率测井 第三章 侧向（聚焦）测井 第四章 感应侧井 第五章 电测井新方法简介
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spontaneous potential,simple
sp log
Spontaneous potential, self potential. The difference of potential (DC voltage) between a movable electrode in the borehole and a distant reference electrode usually at the surface. The SP results from the IR drop measurable in the borehole produced by the flow of SP currents in the hole. These currents are generated by the electrochemical and electrokinetic potentials.
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图1-7 自然电位测井理论曲线
图1-8 半幅点法示意图
18
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第1章 自然电位测井
砂泥岩剖面：
泥岩处
砂岩处
SP曲线平直（基线）
负异常（Rmf > Rw )
负异常幅度 与粘土含量成反
比，Rmf / Rw 成正比
图1-9 砂泥岩剖面自然电位曲线
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电法测井
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1
电法测井 理论课时32，实验课时4，总课时36 具体学时分配如下： 第一章 自然电位测井 第二章 普通电阻率测井 第四章 感应侧井 6学时 10学时 4学时
第三章 侧向（聚焦）测井 10学时 第五章 电测井新方法简介 2学时
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第1章 自然电位测井
一
扩散电动势
一般地层水为NaCL溶液,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,这种过程叫离 子扩散. 在扩散过程中,各种离子的迁移速度不 同,如氯离子迁移速度大于钠离子(后者 多带水分子),这样在低浓度溶液一方富 集氯离子(负电荷)高浓度溶液富集钠离 子(正电荷),形成一个静电场,电场的形 成反过来影响离子的迁移速度,最后达
电法测井(electric log)
利用电场、磁场的原理设计的测井仪器，获取地层电阻率
分类：天然电场和人工电场 供电方式：直流电（低频）和交变电流 （高频） •自然电位测井
•普通电阻率测井
•侧向（聚焦）测井 •感应侧井
新方法
阵列侧向 过套管电阻率 阵列感应
3
•介电（电磁波传播）测井
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岩性的影响
第1章 自然电位测井
含泥砂岩
较厚纯砂岩
纯砂岩
图1-13 不同层厚、含泥砂岩自然电位曲线
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第1章 自然电位测井
•其他影响因素：
淡水层幅度变小； 水淹层的幅度和基线发生变化；
泥浆含有某些化学或导电物质；
地面电场的干扰 。
•曲线质量要求
1、泥岩基线稳定，100m井段基线偏移不超过10mV。
2015-1-5 地球物理与石油资源学院 5
The SP is most useful when the mud is fresher than the formation water, a good contrast exists between mud filtrate and formation water resistivities, and formation resistivity is low to moderate. In these cases, it indicates permeable beds by large negative deflections, permits easy sand-shale discrimination, is useful for correlations, and under favorable conditions, can be used for the estimation of formation water resistivity. The curve still remains useful in some saline muds. If the formation water is less saline than the mud filtrate, the SP deflection will be positive. However, when the mud column becomes so conductive it will not support a demonstrable IR drop, the SP curve becomes featureless.
In impermeable shales, the SP tends to follow a fairly constant shale base line. In permeable formations, the deflection depends on the contrast between the ion content of the formation water and that of the following: drilling mud filtrate, the clay content, the bed thickness and resistivity, hole size, invasion, and bed boundary effects, etc. In thick, permeable, clean, nonshale formations, the SP value approaches the fairly constant static SP value which will change if the formation water salinity changes. In dirty reservoir rocks, the SP will not reach the same value, and a pseudo-static SP value will be recorded.
Rm f Ed Kd log( ) Rwf
（1-2）
Kd:与温度和溶液成分有关的常数
2015-1-5
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11
第1章 自然电位测井
二 扩散吸附电动势
泥岩薄膜
若把渗透性薄膜变成泥岩薄膜, 结果如何? 同样离子将要扩散,但泥岩对 负离子有吸附作用,可以吸附一部 分氯离子,扩散的结果使浓度小的 一方富集大量的钠离子而带正电, 浓度大的一方富集大量的氯离子 而带负电,这样在泥岩薄膜形成扩 散吸附电动势记为Eda