自然电位原理1.

RT Cw Eda 2.3 lg （mv） F Cm f
因 Kda >0, 所以 Eda >0 在低浓度的情况下浓度仍与电阻率成反比, Rmf 则有
Eda Kda lg
Rw
Cw Ed k d lg Cm f
Rmf Eda Kda lg Rw
3过滤电动势：是在压力作用下，泥浆滤液向地层中渗入时产生的， 只有在压差很大的情况下才不被忽略，但通常情况下是泥浆压力稍 大与P地，此时可以不考虑该电动势。由此通常情况下是由扩散电 动势和扩散吸附电动势产生的。
由上式可知在砂岩层内水淹界面2处SP曲线没有异常变化, 在被水淹的砂岩和泥岩交界面3处的总电动势为E31,其表达 式为:
C Cw E31 Kd lg Kda lg Cm f Cm f
其基线偏移量为:=E12-E31
Cw C Cw Kd lg Kda lg = K lg Cmf Cmf Cmf Cw K lg C
明偏移量> 8mv为高含水。5mv<偏移量< 8mv 为中含水层。
P46 水淹层SP曲线偏移原理图
在岩性均匀、上下围岩相同的情况下且有：Cw>C注>Cmf
Cw E12 K lg Cm f
C Cw Cw E 23 Kd (lg lg lg ) 0 Cm f Cm f C注
C Cw E31 Kd lg Kda lg Cm f Cm f
当泥质含量 时 QV kd 从负变至正 Es 当 Qv ∞时 kd ≈ Kda Es = 0 泥质砂岩和纯泥岩的总电动势称为假静自然电位。符号用PSP 来表示 它的大小反映了泥质的多少，总有 SSP>PSP （因K值以负往正值方向 发生变化）
二 SP 曲线的特点 1 自然电位（△VSP）： 是指自然电流在井中泥浆柱上产生的电压降。
测量时N电极固定在地面,但VN≠0。因SP 曲线没有“0”刻度，而是 用带正负号的比例尺来表示的，为了读数的方便，选泥岩的SP作为 基线，在一个地区它是稳定的，并且是一条直线。
泥岩基线 砂岩负异常
砂岩的△VSP
2负异常：当CW>Cmf时,SP由泥岩的正电位向ຫໍສະໝຸດ 岩的负电位降低。泥岩的正电位
砂岩的负电位
电场主要是由扩散电动势和扩散吸附电动势造成的。 先假定：Cmf << Cw 其中的盐类均为NaCL,泥浆未 侵入地层.
通过砂岩至井壁直接扩散
扩散：扩散有两条路径
通过围岩向泥浆扩散
1 纯砂岩的扩散电动势
u v RT Cw Ed 2.3 lg u v F Cmf
F：法拉第常数
R：摩尔气体常数
自然电位测井
SELF-POTENTIAL LOG
自然电位: 自然电场产生的电位.
测量装置很简单,一个M电极,一个N电极在地面, VN为定值,M随井深而变化,VMN也如此。
SP +
一
自然电位的成因
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，
结果产生电动势造成自然电场，在石油井中的自然
层界面
SP - 25mv +
半幅点确定层界面
泥岩基线 砂岩自然 电位的中点
半幅点
确定岩相：沉积岩岩性的粗细反映了当时沉积能 量的大小，不同沉积环境下的SP形态不同，方法： 收集岩心、录井、储层分析资料、高质量的测井 曲线 关键井作单井、区域对比的沉积学研究，建立起 相应的地质单井沉积相模式，自然电位模式。 将这些已经建立起来的自然电位模式去判别分析 非关键井的单井沉积相剖面 在非关键井相分析中，可以继续补充和修改 地区的标准自然电位电模式（找资料）
二 划分渗透层及层界面 如果是砂泥岩剖面:
Cw / Cmf > 1
△Vsp有负异常 Cw / Cmf < 1 △Vsp有正异常 Cw / Cmf = 1 △Vsp无异常
渗透层 渗透层 渗透层
无论是正、负、无异常都是指的△Vsp的幅度，层界面在半 幅点，碳酸岩盐的渗透层常夹在厚层致密灰岩之间，离泥岩 较远，在Cw / Cmf > 1 下仍有负异常，但I 要经过大段的致密 灰岩串后才能形成回路。因此层界面不清，幅度小。通常情 况下不用SP来分层。 膏盐地层不含地层水且很致密，不能产生Es。
T：温度
Cw Ed k d lg Cm f
在低浓度的情况下， CW正比于1/RW ，Ed
Cw k lg Cm f
因同性相斥,而异性相吸,泥岩中有补偿离子存在, Vcl- 不能离开,结果形成高浓度一方为负,低浓 度一方为正.
设纯泥岩单位孔隙体积的补偿阳 离子浓度QV=∞ 则认为Vcl- =0
E

A
Rm f

P
一 总的电化学电动势 据自然电位的成因可得井内自然电场的分布： 纯砂岩的扩散电动势Ed 纯泥岩的扩散吸附电动势Eda
自 然 电 流
根据KIRCHHOFF 定律得： E总 = Ed + Eda （代数和）
静自然电位：纯砂岩与纯泥岩交界面处的总电化学电动势用SSP来
表示。
Rmf SSP K lg Rw
3 正异常：当CW<Cmf时,SP由泥岩的负电位向砂岩的正电位升高 泥岩负电位 砂岩正电位
一 判断岩性
反之亦然。（ Cw / Cmf < 1 )
在砂泥岩剖面，当Cw / Cmf > 1 ，负异常则为砂岩，基线则为泥岩
在碳酸岩盐剖面，如果围岩是泥岩识别方式与砂 岩相同，如果围岩是致密的砂岩或致密的灰岩或 白云岩，因自然电流不能形成回路，SP曲线在层 界面上的变化很小近似于一条直线，此时不能用 SP曲线判断岩性。
SP - 25 mv +
A3M1N Ra（欧姆米）
Vsh
细 粒 度 变 化
粗
滨海砂岩-----海侵
在油田开发中，常采用注水的方法来提高采收率。
如果油层见到了注水则该层为水淹层。利用测井资料判断
水淹层层位及估计水淹程度是目前检查注水效果的重要课
题，目前有些油田利用SP曲线根据基线偏移确定水淹层 位，并根据偏移量的大小来估计水淹程度，有统计资料表 偏移量< 5mv为低含水层或是由于岩性变化引起的。 水淹层在SP 曲线上出现基线偏移是因为注入水的矿化度不 同于地层水和泥浆滤液。当Cw > C注 > Cmf，均匀的纯砂 岩，可以证明在水淹水平界面处SP曲线上无异常变化，而 只发生基线偏移，可以计算出偏移量的大小。