最新钻井地球物理勘探教案——第六章 自然电位测井

第六章自然电位测井

自然电位测井—在井内观测自然电位，并根据自然电位曲线研究钻井剖面的方法。

第一节石油钻井中自然电场产生的原因

现象：①自然电位与岩性有关；

②自然电位与泥浆及地层水矿化度有关；

③个别井中，浅层砂岩与深层砂岩自然电位幅度不同，甚至有仅向现象。

一、电化学电动势

1 ．扩散电动势

两种不同浓度的盐溶液相接触时，离子将由高浓度溶液向低浓度溶液扩散，形成电场。

两种不溶液之间如果以砂岩为隔板，则浓度高一方正电荷多，而浓度低一方负电荷多。

2 ．薄膜电动势

两种溶液之间如果以泥岩为隔板，由于泥岩因其粘土矿物带负电而在矿物表面吸附一层阳离子薄膜，从而使阳离子通过交换而通过，阴离子不能通过。结果浓度高一方带负电，浓度低一方带正电，与砂岩恰好相反。

在地层水矿化度高于泥浆矿化度的情况下，在砂泥岩交互的剖面上，在井中测量时砂岩层处为负电位而泥岩层处显高电位，二者幅度之差，即为自然电位异常，这种异常幅度随砂岩层中泥质含量的增大而减小。这种电动势是石油钻井中自然电位产生的主要原因。

3 ．过滤电动势

泥浆柱压力通常要大于地层压力，在这种情况下，泥浆滤液将向地层中扩散。滤液中的离子也将随着液体向地层运动。由于泥饼以及地层中的泥质对负离子有选择吸附作用，使得液体渗透的孔道中会形成偶电层，从而使渗透通道压力低的一方正离子过剩，而压力高一端则负离子过剩，这种电场称为过滤电动势。

过滤电动势在石油钻井中不是自然电位产生的主要原因。

4 ．氧化还原电动势

这种电压势是由矿体的部位处于潜水而上、下不同的氧化、还原环境中形成的，是金属矿体和层自然电场产生的主要原因。

第二节影响自然电位曲线幅度和形状的因素

自然电位曲线的形状受自然电动势的大小及自然电流的分布的影响。

一、影响自然电动势的因素（忽略过滤电动势）

1 ）温度

2 ）岩性—泥质含量

3 ）泥浆和地层水中电解质成分的影响

4 ）地层水与泥浆矿化度比值的影响

二、影响自然电流分布的因素

1 ）围岩电阻率

2 ）地层厚度

3 ）井径

第三节自然电位曲线的应用

1 ．划分渗透性地层

砂泥岩剖面上，渗透性砂岩层在自然电位曲线上有明显的异常显示，由于地层水矿化度往往都高于泥浆矿化度，因而砂岩层异常负值。

砂岩层处的负异常随砂岩中泥质含量的增加而减小。

2 ．确定地层水电阻率

利用图板求取

3 ．估计泥质含量

经各种校正，但仍可能有一些影响自然电位幅度的因素存在，它们的作用都是使自然电位的幅度减小，形成泥质含量高的显示，因此，用自然电位法求出的泥质含量只能高不能低，是泥质含量的上限值。

本章内容重点：

1 ．什么是扩散吸附电动势，其形成的基本条件是什么？

2 ．自然电位测井的用途。

基本概念：

泥岩基线自然电动势自然电流自然电位静自然电位（ SSP ）假静自然电位（ PSP ）

思考问题：

1 ．使用自然电位曲线时，应注意哪些问题？

2 ．在砂泥岩剖面上，砂岩层处是否一定出现自然电位负异常？

3 ．自然电位曲线图上为什么要以泥岩线为基线？

4 ．利用自然电位法确定地层水电阻率的方法依据和求取过程。