自然电位测井(SP)
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自然电位测井
自然电位测井(SP)
学习内容
1、方法特点 2、自然电位产生的原因 3、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析 4、自然电位测井曲线的特征及影响因素 5、自然电位测井曲线的应用
2、自然电位产生的原因
井内自然电位产生的原因是复杂的，对于油气井来说， 主要有以下两个原因： ①地层水和泥浆含盐浓度不同而引起的扩散电动势和吸
面处带负电荷，这时形成的电动势为扩散吸附电动势，这是由于既有扩散
作用又有吸附作用，因此称为扩散吸附电动势，用Eda表示,由下式求
Eda=Kdalg(Cw/Cmf)
若Cw=10Cmf, t=18℃ Kda=58mV。
2、自然电位产生的原因 （3）过滤电位
这种电动势是由于泥浆柱与地层之间存在压力差，泥浆滤液通
之改变，造成自然电场的电动势也随之改变，参见下表：
表 1-3-2 溶 液 Kd，mv NaCl -11.6 NaHCO3 +2.2 18℃时几种盐溶液的 Kd 值 CaCl2 -19.7 MgCl2 -22.5 NaSO4 +5 KCl -0.4
4、自然电位测井曲线的特征及影响因素 （2）影响因素
自然电位测井(SP)
学习内容
1、方法特点 2、自然电位产生的原因 3、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析 4、自然电位测井曲线的特征及影响因素 5、自然电位测井曲线的应用
3、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析
（1）总电动势
结合等效电路进行分 析
3、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析 （1）总电动势
4、自然电位测井曲线的特征及影响因素 （2）影响因素
③地层水和泥浆滤液中含盐性质的影响 地层水和泥浆滤液内所含盐类不同，则溶液中所含离子不同，离子价 也不同。由于不同离子的离子价和迁移率均有差异，直接影响Kd和Ka的大 小，因而也就影响了Es的数值。 在纯砂岩井段，溶液中所含化学成分改变时，扩散电动势系数Kd也随
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).
第03章 自然电位SP解读
第三章 自然电位测井（SP）
自然电位测井是在裸眼井中测量井轴上自然产生的电位 变化，以研究井剖面地层性质的一种测井方法；
是最早使用的测井方法之一，简便而实用，是砂泥岩剖 面淡水泥浆裸眼井必测的项目之一。对于区分岩石性质， 尤其是在区分泥质和非泥质地层方面，更有其突出的优 点。
（Spontaneous Potential）
地层水溶液离子浓度与泥浆滤液的离子浓度不同，产生 离子扩散； 岩石颗粒表面对离子有吸附作用； 泥浆滤液向地层中渗透作用。
2019/3/1
中国石油大学（华东）张福明
3
1. 扩散电动势 ——纯岩石中地层水与泥浆之间的直接扩散
砂岩孔隙中的地层水与井内 泥浆之间，相当于不同浓度的两 种NaCl溶液直接接触。离子将从 高浓度的岩层一方朝着井内直接 扩散。由于Cl－的迁移率大于Na ＋，扩散结果：低浓度的泥浆一 方出现过多的Cl－，带负电，高 浓度的岩层一方，相对剩余Na＋ 离子，带正电。从而产生了电位 差——地层一方的电位高于泥浆 一方的电位。
厚层可以用“半幅点”确 定地层界面 。
【半幅点即幅度之半，见图示。】
2019/3/1
中国石油大学（华东）张福明
20
3. 地层电阻率的影响
含油气饱和度比较高的储集层，其电阻率比它完全含水时 rsd 明显升高，SP略有下降。一般油气层的SP略小于相邻的水层。 Rt/Rm增大，曲线幅度减小。 围岩电阻率Rs增大，则 rsh 增大，使自然电位异常幅度减小。
中国石油大学（华东）张福明
5
2. 扩散吸附电动势 ——泥质岩石中地层水与泥浆之间的扩散
扩散的另一个渠道是地层水中的 离子通过泥质隔膜或周围的泥岩向低 浓度的泥浆（井眼）一方进行扩散。 （上页图） 粘土颗粒表面带有较多的负电荷， 在盐溶液中吸附阳离子形成吸附层和 扩散层。泥岩中存在很厚的双电层 （内负外正），能够移动的地层水在 压实过程中排出去了，基本不存在双 电层以外的自由水。
自然电位测井是在裸眼井中测量井轴上自然产生的电位 变化，以研究井剖面地层性质的一种测井方法；
是最早使用的测井方法之一，简便而实用，是砂泥岩剖 面淡水泥浆裸眼井必测的项目之一。对于区分岩石性质， 尤其是在区分泥质和非泥质地层方面，更有其突出的优 点。
（Spontaneous Potential）
地层水溶液离子浓度与泥浆滤液的离子浓度不同，产生 离子扩散； 岩石颗粒表面对离子有吸附作用； 泥浆滤液向地层中渗透作用。
2019/3/1
中国石油大学（华东）张福明
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1. 扩散电动势 ——纯岩石中地层水与泥浆之间的直接扩散
砂岩孔隙中的地层水与井内 泥浆之间，相当于不同浓度的两 种NaCl溶液直接接触。离子将从 高浓度的岩层一方朝着井内直接 扩散。由于Cl－的迁移率大于Na ＋，扩散结果：低浓度的泥浆一 方出现过多的Cl－，带负电，高 浓度的岩层一方，相对剩余Na＋ 离子，带正电。从而产生了电位 差——地层一方的电位高于泥浆 一方的电位。
厚层可以用“半幅点”确 定地层界面 。
【半幅点即幅度之半，见图示。】
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中国石油大学（华东）张福明
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3. 地层电阻率的影响
含油气饱和度比较高的储集层，其电阻率比它完全含水时 rsd 明显升高，SP略有下降。一般油气层的SP略小于相邻的水层。 Rt/Rm增大，曲线幅度减小。 围岩电阻率Rs增大，则 rsh 增大，使自然电位异常幅度减小。
中国石油大学（华东）张福明
5
2. 扩散吸附电动势 ——泥质岩石中地层水与泥浆之间的扩散
扩散的另一个渠道是地层水中的 离子通过泥质隔膜或周围的泥岩向低 浓度的泥浆（井眼）一方进行扩散。 （上页图） 粘土颗粒表面带有较多的负电荷， 在盐溶液中吸附阳离子形成吸附层和 扩散层。泥岩中存在很厚的双电层 （内负外正），能够移动的地层水在 压实过程中排出去了，基本不存在双 电层以外的自由水。
自然电位测井
原理
自然电位(SP)曲线是井眼中移动电极的电位与地面 电极固定电位的差的反映。SP曲线上的偏移是电流在井 筒内的钻井液中流动的结果，电流是井壁两侧流体所含 离子浓度差形成的电化学作用所造成。
天津分公司勘探部
1
自然电位测井
天津分公司勘探部
2
用途
· 探测渗透层； · 确定地层界面位置，地层对比； · 确定地层水电阻率(Rw)的值； · 定性判断地层泥质含量
天津分公司勘探部
8
注意事项
1.
天津分公司勘探部
9
泥质含量的影响
天津分公司勘探部
10
油水的影响
天津分公司勘探部
11
注意事项2.ຫໍສະໝຸດ 天津分公司勘探部12
注意事项
3.
天津分公司勘探部
13
天津分公司勘探部
6
6.测速不应超过30m／min； 7.每次测井的横向刻度比例尽可能相同。在响应幅度低的井段或地区 已定好刻度时，也可有例外； 8.泥岩线的位置应与前次测井相同； 9.操作工程师在移动泥岩基线时，应在胶片或蓝图上作出标记，且不 得在目的层进行； 10.将较纯水层(最好为砂岩)的毫伏电压偏移与前次或邻井测得的曲线 进行比较； 11.在油基或不导电钻井液中不应测SP曲线；
天津分公司勘探部
7
如发现曲线有受干扰的迹象，则需查清，常见的干扰源有：
干扰源 磁性影响 双金属作用 大地电流 随机电子干扰(发电机) 电缆噪声 焊接
干扰表现 周期性地出现，与电缆滚筒速度有关 无特别的正负偏差。通常干扰来自阴极 保护装置 表现为数值的偏移 50／60Hz的随机脉冲 表现为与电缆卷绕有关的随机噪声 与焊接周期(热／冷)有关的周期性噪声
天津分公司勘探部
自然电位(SP)曲线是井眼中移动电极的电位与地面 电极固定电位的差的反映。SP曲线上的偏移是电流在井 筒内的钻井液中流动的结果，电流是井壁两侧流体所含 离子浓度差形成的电化学作用所造成。
天津分公司勘探部
1
自然电位测井
天津分公司勘探部
2
用途
· 探测渗透层； · 确定地层界面位置，地层对比； · 确定地层水电阻率(Rw)的值； · 定性判断地层泥质含量
天津分公司勘探部
8
注意事项
1.
天津分公司勘探部
9
泥质含量的影响
天津分公司勘探部
10
油水的影响
天津分公司勘探部
11
注意事项2.ຫໍສະໝຸດ 天津分公司勘探部12
注意事项
3.
天津分公司勘探部
13
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6
6.测速不应超过30m／min； 7.每次测井的横向刻度比例尽可能相同。在响应幅度低的井段或地区 已定好刻度时，也可有例外； 8.泥岩线的位置应与前次测井相同； 9.操作工程师在移动泥岩基线时，应在胶片或蓝图上作出标记，且不 得在目的层进行； 10.将较纯水层(最好为砂岩)的毫伏电压偏移与前次或邻井测得的曲线 进行比较； 11.在油基或不导电钻井液中不应测SP曲线；
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7
如发现曲线有受干扰的迹象，则需查清，常见的干扰源有：
干扰源 磁性影响 双金属作用 大地电流 随机电子干扰(发电机) 电缆噪声 焊接
干扰表现 周期性地出现，与电缆滚筒速度有关 无特别的正负偏差。通常干扰来自阴极 保护装置 表现为数值的偏移 50／60Hz的随机脉冲 表现为与电缆卷绕有关的随机噪声 与焊接周期(热／冷)有关的周期性噪声
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自然电位测井
能力。
09:45 10
第一章 自然电位测井
第一节 自然电场的产生
当井壁附近地层水和泥浆滤液矿化度都较低时，且Cw>Cmf时 泥岩剖面上的扩散吸附电动势为：
在矿化度较低的情况下，溶液的电阻率与溶液的矿化度成反比 关系，因此上式可写为：
09:45
第一章 自然电位测井
11
第一节 自然电场的产生
三、氧化还原电位
09:45
20
第二节 自然电位测井及曲线特征
使用自然电位曲线时应注意：自然电位曲线没有绝对零点， 是以泥岩井段的自然电位曲线幅度作基线；砂泥岩剖面中自然电 位曲线幅度ΔUSP的读数是基线到曲线极大值之间的宽度所代表的 毫伏数。在砂泥岩剖面中，以泥岩作为基线， Cw>Cmf 时，砂岩 层段出现自然电位负异常； Cw<Cmf 时，砂岩层段出现自然电位
09:45
第一章 自然电位测井
14
第一节 自然电场的产生
四、过滤电动势
在压力差的作用下，当溶液通过毛细管时，管的两端产生电位 差。这是由于毛细管壁吸附负离子，使溶液中正离子相对增多。正 离子在压力差的作用下，随同溶液向压力低的一端移动，因此在毛 细管两端富集不同极性的离子，形成过滤电动势。 在岩石中，颗粒之间形成很细的毛细管孔道，当泥浆柱的压力 大于地层的压力时，泥浆滤液通过井壁在岩石孔道中流过，形成过 滤电动势。
09:45
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， ΔＵ SP下降。地层的电阻率越高则 ΔＵSP越低。可以根据自然电位 曲线的这一特点区分油水层。
第二章----常规测井方法及地质响应---(1)SP测井
可以看作是静自然电
Usp SSP
因而，在砂泥岩剖面，实际上测量得到的 SP电位实际上都小于静 自然电位，故而SSP应在井段内的测量结果最大值处读取。
静自然电位SSP是测井分析家用来分析地层剖面性质的重要参数之 一。
1、 自然电位测井（SP）
§2 自然电位测井原理及曲线特征
2、SP（ Usp ）曲线及其特点
图1-4 测量电路图
1、 自然电位测井（SP）
§2 自然电位测井原理及曲线特征 2、总电动势
E总 Ed Eda K lg Rmf def Rw SSP
通常把 E总 称为静自然电位， 记作 SSP ； Ed 的幅度称为砂岩 线；Eda的幅度叫泥岩线。 在 18 oC ，极限情况下，静自然 电位系数 K=Kd-Kda=-11.6-58=69.6 （ mv ），所以，在 18℃时 的纯砂岩层处的SSP为：
第 一节 自然电位测井（SP）
§1 自然电场的产生
三、扩散—吸附电动势
②扩散—吸附电动势的产生
正是由于离子双电层的存在，在扩散过程中，离子扩散包括 两部分：一部分是远水中的离子的扩散，应同砂岩一样；另一部 分则是双电层中的Na+的扩散。两者共同作用相当于参与扩散的阳 离子数增多。 从效应上看，表现为 Na+的迁移速度超过了 Cl-，因此扩散的 结果与砂岩恰好相反，即在浓度小的一方富集了Na+，出现相对过 剩的正电荷，而在高浓度一方，富集了Cl-，出现了过剩的负电荷。 正是由于泥岩吸附的Na+的参与（扩散层），这种扩散作用称为扩 散—吸附作用，而形成的电动势则称为扩散—吸附电动势Eda，或 称为薄膜电位。
1、 自然电位测井（SP）
§1 自然电场的产生
一、井内自然电位产生的原因 ①地层水含盐浓度与泥浆含盐浓度不同，引起离子扩散运 动或岩石颗粒对离子的吸附作用产生的扩散吸附电动势。 ②由于地层压力与泥浆柱压力的差别，盐溶液在孔隙中的 渗滤作用而产生的过滤电动势。 一般情况下，过滤电动势的影响要小于前者，因此测井 解释一般不作考虑，但是在测井精细解释中，仍需要对其 进行必要的校正。
地球物理测井3(自然电位测井)
3 自然电位测井（SP）
3 自然电位测井（SP）
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
• 第二种为相对刻度 的曲线读值，首先 确定基线然后读取 相对值 。
1.2 自然电位测井曲线
关于相对刻度 的说明： • “-”为电位降低的 方向； • “+”为电位升高 的方向； • |—| 间距是电位的 变化量的大小的刻 度。
1.2.1 自然电位测井曲线的特点
• 在泥岩层处自然电位曲线的 测井值比较稳定。
K值的变化，
⑵ 温度对电阻率的 影响明显。
1.3.1 自然电位测井的影响因素
U SP I rm
U SP
rm
ES ri rt
rsh
rm
K lg C w
U SP
rm
ri
C mf rt
பைடு நூலகம்rsh
rm
• 地层厚度的影响 r=R×L/S S=h×井眼的周长
3 自然电位测井（SP）
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
• 第二种为相对刻度 的曲线读值，首先 确定基线然后读取 相对值 。
1.2 自然电位测井曲线
关于相对刻度 的说明： • “-”为电位降低的 方向； • “+”为电位升高 的方向； • |—| 间距是电位的 变化量的大小的刻 度。
1.2.1 自然电位测井曲线的特点
• 在泥岩层处自然电位曲线的 测井值比较稳定。
K值的变化，
⑵ 温度对电阻率的 影响明显。
1.3.1 自然电位测井的影响因素
U SP I rm
U SP
rm
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K lg C w
U SP
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பைடு நூலகம்rsh
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• 地层厚度的影响 r=R×L/S S=h×井眼的周长
测井总结
一、自然电位测井（SP）1、概念1）自然电位测井：在钻井的过程中，钻井液（泥浆）（有不同类型：淡水泥浆和盐水泥浆、水基泥浆和油基泥浆）与钻穿的地层孔隙流体（地层水、石油、天然气）之间通过扩散－吸附作用（电化学作用）自然会产生一种电动势，测量这种电位差的测井方法就是SP测井。
2）自然电位曲线：将测量电极N放在地面，M电极用电缆送至井下，提升M电极沿井轴测量自然电位随井深的变化曲线成为自然电位曲线（即为SP曲线）2、1）自然电位场的产生：由于钻井液（泥浆）和孔隙流体（地层水、油、气）具有不同的矿化度，即含有的离子的浓度不同，井壁附近两种不同矿化度的溶液接触产生电化学作（扩散——扩散吸附作用），产生电动势造成自然电场。
2）机理：扩散－扩散吸附作用（扩散电动势：渗透性隔膜——砂岩；扩散吸附电动势：泥岩隔膜）3）井内自然电位产生的原因：①不同浓度的盐溶液相接触时的扩散和吸附作用；②盐溶液在岩石孔隙中的渗滤作用；③金属矿物的氧化还原作用等。
3、SP测井1）SP曲线的泥岩基线：实测SP曲线没有绝对的零点，而是以井段中较厚的泥岩层的SP幅度为基线，称泥岩基线2）静自然电位：自然电位的总电动势，即自然电流回路断路时的电压SSP。
3）自然电位的幅度：自然电流在井中泥浆柱上产生的电压降。
（大小取决于地层与泥浆的离子交换量，所以水层的幅度大于油层）。
测井上定义自然电位SSP：4）自然电位的幅度异常△Vsp ：自然电流在井中泥浆柱上产生的电压降。
以泥岩为基线，渗透层偏移基线的幅度值。
5）渗透层：相对于泥页岩基线，当Cw>Cmf，基线处于正电位，渗透性砂岩呈负异常。
相反异常幅度与粘土含量成反比，Rmf/Rw成正比。
（Cw<Cmf）则基线处于负电位，渗透性砂岩呈正异常。
6）半幅点：幅度变化的中点，a,b，对应厚地层一般对应于地层的界面。
4、影响因素：1）地层水和泥浆中含盐浓度比值；2）岩性：自然电位幅度随泥质的增加而降低；3）温度：T增加，K增加，Es增加，△Vsp增加4）泥浆和地层水的化学成分：当ri、rt增大，则I降低、△Vsp降低。
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等效电路图
U SP SSp
1 rsd rsh 1 rm
第一章 自然电位测井（SP）
§2 自然电位测井原理及曲线特征
2、总电动势
在纯的、巨厚含水砂岩地层：测量结果 Usp可以看作 是静自然电位SSP； Usp SSP
对于薄层： r Usp I r SSP rm SSP sd m rsh rsd rm 含油气地层： Usp SSP
因而，在砂泥岩剖面，实际上测量得到的SP电位实际 上都小于静自然电位，故而SSP应在井段内的测量结果 最大值处读取。
2
—
半幅点及半幅点法确定地层界面方法： 半幅点：SP曲线基线与最大值的0.5倍处 半幅点法确定地层界面方法：1~4步
+
0.5△USP a
3
h
4
b
△USP
1 半幅点法确定地层界面示意图
1、判断岩性，划分渗透层；
2、用于地层对比；
3、求地层水电阻率； 4、估算地层泥质含量； 5、判断水淹层； 6、研究沉积相。
•曲线特点
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
四、自然电位测井曲线应用
图1-6 自然电位测井理论曲线
厚层砂岩总电动势(静自然电位)：
rsh rsd
rm
SSP I rm I rsd I rsh
总电流：
I
SSP rm rsd rsh
有限厚砂岩层自然电位幅度：
U sp
SSP rm I rm rm rsd rsh
与静自然电位关系：
SSP 69.6 lg Rmf Rw
§2 自然电位测井原理及曲线特征
2、SP（ Usp ）曲线及其特点
①SP曲线要素
随电极M的上升，测量一条随井深变化的曲线， 即为SP曲线，曲线的基本形态如图所示。 基线—实测SP曲线没有绝对的零点，而是以井 段中较厚的泥岩层的SP幅度为基线，称为泥岩基 线； 异常—在砂岩层处SP曲线相对于泥岩基线发生 偏转，对应的曲线峰称为异常。曲线相对于泥岩 基线可以向正方向偏转，称为正异常；也可以向 负方向偏转，称为负异常。 正异常：盐水泥浆 负异常：淡水泥浆
自然电位测井（SP）
本章的主要内容 1、井内自然电场 2、自然电位测井原理及曲线特征 3、自然电位曲线的主要用途 划分岩性（储集层）、确定Rw、计 算Vsh、判断水淹层。
§1井内自然电场
导线 + — + — + — + — Cw + — Cm 电极
渗透性薄膜
一、扩散电动势
“负”离子Cl迁移率》“正” 离子Na迁移率
二、扩散吸附电动势
导线
— — — —
+ + + + Cm + Nacl溶液 电极
Cw
粘土隔板
—
Cw>Cm
粘土颗粒表面具“-”电性，有选 择性吸附“正”离子Na
Байду номын сангаас
C1 R2 Eda Kda lg Kda lg C2 R1
纯泥岩层的扩散-吸附电动势
在纯泥岩层，井壁处地层水矿化度 Cw，泥浆滤液矿化度Cmf，对于淡 水泥浆，则Cmf<Cw，将泥岩看成 是粘土隔板，则由于离子的扩散作 用：
Nacl溶液
Cw>Cm
扩散电动势产生示意图
纯砂岩层的扩散电动势
在纯砂岩层，井壁处地层水矿化度 Cw，泥浆滤液矿化度Cmf，对于淡 水泥浆，则Cmf<Cw，将泥饼看成 是渗透性隔膜，则由于离子的扩散 作用：
Ed Kd lg
Cw Rm f Kd lg Cm f Rw
图1-3井内自然电场分布示意图
Cw Rm f C1 R2 Eda Kdalglg Kda Kda lg Eda Kda lg Cm2 Rw Cf R1
图1-3井内自然电场分布示意图
扩散吸附电动势：
E da K da
Cw lg Cm
溶液矿化度转化为溶液电阻率后：
E da K da
Rmf lg Rw
扩散吸附电动势系数：Kda——与阳离子交换能力有关
若储层中泥值的阳离子交换量较高，则会导致低电阻率油层。
§2自然电位测井原理及曲线特征
§2 自然电位测井原理及曲线特征 第一章 自然电位测井（SP）
2、总电动势
E总 Ed Eda K lg Rmf def Rw SSP
通常把 E 称为静自然电位，记 作SSP； 总 Ed的幅度称为砂岩线； Eda的幅度叫泥岩线。 在18 oC，极限情况下，静自然电 位系数: K=Kd-Kda=-11.6-58=69.6 （ mv ） ， 所以，在18℃时的纯砂岩层处的 SSP为：
1.划分渗透层
幅度、半幅点
—
0.5△USP
+
a
h
b
△USP
砂泥岩剖面较常用。
地层对比
注意:
淡水——下部水淹
无论是淡水还是咸水： 大段对比确定基线； 符合地质规律。
正韵律下部易水淹； 反韵律上部易水淹；
电阻率测井的应用
1、岩性识别