1 自然电位测井解析
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一是高浓度一方通过砂岩向低浓度泥浆中扩散; 二是通过泥岩向泥浆中扩散。其扩散电位大小
取决于①正负离子的运移率(单价离子在强度为1伏
特/厘米的电场作用下的移动速度)；②温度、压力； ③两种溶液的浓度差；④浓度、离子类型及浓度差。
ห้องสมุดไป่ตู้
2、自然电位产生的原因
（1）扩散电位
对于石油钻井而言： 离子由砂岩向泥浆中直接扩散时，
过泥饼或泥质岩石渗滤形成的。
通常，泥浆柱的压力大于地层压力，并在渗透 性岩层(如砂岩层)处，都不同程度的有泥饼存在。由 于组成泥饼的泥质颗粒表面有一层松散的阳离子扩
散层，在压力差的作用下，这些阳离子就会随着泥
浆滤液的渗入向压力低的地层内部移动。于是在地 层内部一方出现了过多的阳离子，使其带正电，而 在井内泥饼一方正离子相对减少，使其带负电，从 而产生了电动势。由此形成的电动势，叫做过滤电 动势。显然它的极性与扩散电动势相同，即井的一 方为负，岩层的一方为正。
自然电位测井
Spontaneous potential logging
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
自然电位测井(SP)
1、方法特点
钻井后由于井壁附近的电化学活动性造成的
3、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析
（2）电位分布
3、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析
（2）电位分布
SP测井时是与普通电阻率测井同时进行， 其测量原理电路见图。 M电极是普通电阻率测井和自然电位测井公 用的测量电极，视电阻率测井时，由供电电极 供电形成的人工电场是低频脉动直流场，而自 然电场是直流场，在视电阻率测量道上加一个 隔直元件C，阻隔自然电位进入该道，同时在自 然电位测量道上加一个隔交元件L，它只允许自 然电场的直流电位信号通过，从而阻断了研究 视电阻率的脉动直流电场的信号干扰。
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
由于Cl-比Na+的迁移率大，因此在砂岩 高浓度一侧聚集多余的正电荷，而在泥
浆中聚集负电荷。离子量移动到一定程
度，形成动态平衡，此时电位叫扩散电 位，经实验证实，扩散电位Ed可由以下
公式求得（涅耳斯特方程，Nernst）
Ed=Kdlg(Cw/Cmf) Kd-扩散电位系数，与盐类的化学成 下面列举常见盐溶 液的迁移率和Kd值
附电动势。
②地层压力与泥浆柱压力不同而引起的过滤电动势。
实践证明，在油气井中，这两种电动势以扩散电动势和
吸附电动势占绝对优势。
2、自然电位产生的原因
（1）扩散电位
当两种不同浓度的深液被半透膜隔开，离子在
渗透压作用下，高浓度溶液的离子将穿过半透膜向 较低浓度的溶液中移动。这种现象叫扩散，形成的
电位叫扩散电位，在油井中，此种扩散有两种途径：
由砂岩，泥岩、泥浆所组成的导电回路中，电动势 Ed和Eda是
串联的，因此，在该回路中扩散作用的总电动势 Es为该两电动势 的代数和
Es = Ed+Eda
= Kd•lg(Cw/Cmf)+ Kda•lg(Cw/Cmf) = Ks•lg(Cw/Cmf) Ks=Kd+Kda Ks---总的扩散、扩散吸附电动势系数; Es-
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
电场叫自然电场。沿井轴测量记录自然电位变化 曲线，可以用于区别岩性和研究钻井剖面性质。
SP测井的基本方法为：
如图，在井内放一测量电极M，地面放一测 量电极N，将M电极沿井筒移动，即可测出一条井 内自然电位变化的曲线。
要对所测的SP曲线进行地质解释，首 先应该了解自然电位是怎样产生的，它与 地层的那些性质有关。
2、自然电位产生的原因 （3）过滤电位
过滤电动势Ef的大小与泥饼两边的压力差ΔP和泥浆滤液的电阻率Rmf 成正比，而与泥浆滤液的粘度μ成反比，即
Ef K f
P Rmf
Kf –过滤电位系数，与溶液的成分有关； ΔP –压力差，单位为大气压； μ –
当压差悬殊，泥饼未形成以前，过滤电位有较大的显示。 通常Ef只有在压力差很大时，才不可忽略，但一般钻井时，要求泥 浆柱压力只能稍大于地层压力，因此在实际工作中，通常都认为过滤电 动势可忽略不计。
2、自然电位产生的原因
（1）扩散电位
2、自然电位产生的原因
（1）扩散电位
在井中，18℃时若地层水浓度Cw等于10倍的泥浆溶液矿化度 Cmf时,经理论推算：kd=-11.6mv，其中负号表示低度一方井中的 电位低；Cmf、Cw-泥浆滤液和地层水矿化度。 当溶液矿化度不高时，溶液浓度与电阻率成反比，即 Ed=Kdlg(Cw/Cmf)=Kdlg(Rmf/Rw) Rmf,Rw-
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
2、自然电位产生的原因 （2）吸附电位 （隔膜作用-砂岩通过泥岩与泥浆之间交换离子)
因为泥岩结构、化学成分等与砂岩不同，因此与泥浆之间形成的电位
差大，且符号与扩散电位相反，这是由于粘土矿物表面具有选择吸附负离
子的能力。因此当浓度不同的 NaCl溶液扩散时，粘土颗粒吸附 Cl- 离子， 而Na+离子可以自由移动，若Cw＞Cmf，泥浆带正电荷，储集层与泥岩界
取决于①正负离子的运移率(单价离子在强度为1伏
特/厘米的电场作用下的移动速度)；②温度、压力； ③两种溶液的浓度差；④浓度、离子类型及浓度差。
ห้องสมุดไป่ตู้
2、自然电位产生的原因
（1）扩散电位
对于石油钻井而言： 离子由砂岩向泥浆中直接扩散时，
过泥饼或泥质岩石渗滤形成的。
通常，泥浆柱的压力大于地层压力，并在渗透 性岩层(如砂岩层)处，都不同程度的有泥饼存在。由 于组成泥饼的泥质颗粒表面有一层松散的阳离子扩
散层，在压力差的作用下，这些阳离子就会随着泥
浆滤液的渗入向压力低的地层内部移动。于是在地 层内部一方出现了过多的阳离子，使其带正电，而 在井内泥饼一方正离子相对减少，使其带负电，从 而产生了电动势。由此形成的电动势，叫做过滤电 动势。显然它的极性与扩散电动势相同，即井的一 方为负，岩层的一方为正。
自然电位测井
Spontaneous potential logging
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
自然电位测井(SP)
1、方法特点
钻井后由于井壁附近的电化学活动性造成的
3、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析
（2）电位分布
3、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析
（2）电位分布
SP测井时是与普通电阻率测井同时进行， 其测量原理电路见图。 M电极是普通电阻率测井和自然电位测井公 用的测量电极，视电阻率测井时，由供电电极 供电形成的人工电场是低频脉动直流场，而自 然电场是直流场，在视电阻率测量道上加一个 隔直元件C，阻隔自然电位进入该道，同时在自 然电位测量道上加一个隔交元件L，它只允许自 然电场的直流电位信号通过，从而阻断了研究 视电阻率的脉动直流电场的信号干扰。
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
由于Cl-比Na+的迁移率大，因此在砂岩 高浓度一侧聚集多余的正电荷，而在泥
浆中聚集负电荷。离子量移动到一定程
度，形成动态平衡，此时电位叫扩散电 位，经实验证实，扩散电位Ed可由以下
公式求得（涅耳斯特方程，Nernst）
Ed=Kdlg(Cw/Cmf) Kd-扩散电位系数，与盐类的化学成 下面列举常见盐溶 液的迁移率和Kd值
附电动势。
②地层压力与泥浆柱压力不同而引起的过滤电动势。
实践证明，在油气井中，这两种电动势以扩散电动势和
吸附电动势占绝对优势。
2、自然电位产生的原因
（1）扩散电位
当两种不同浓度的深液被半透膜隔开，离子在
渗透压作用下，高浓度溶液的离子将穿过半透膜向 较低浓度的溶液中移动。这种现象叫扩散，形成的
电位叫扩散电位，在油井中，此种扩散有两种途径：
由砂岩，泥岩、泥浆所组成的导电回路中，电动势 Ed和Eda是
串联的，因此，在该回路中扩散作用的总电动势 Es为该两电动势 的代数和
Es = Ed+Eda
= Kd•lg(Cw/Cmf)+ Kda•lg(Cw/Cmf) = Ks•lg(Cw/Cmf) Ks=Kd+Kda Ks---总的扩散、扩散吸附电动势系数; Es-
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
电场叫自然电场。沿井轴测量记录自然电位变化 曲线，可以用于区别岩性和研究钻井剖面性质。
SP测井的基本方法为：
如图，在井内放一测量电极M，地面放一测 量电极N，将M电极沿井筒移动，即可测出一条井 内自然电位变化的曲线。
要对所测的SP曲线进行地质解释，首 先应该了解自然电位是怎样产生的，它与 地层的那些性质有关。
2、自然电位产生的原因 （3）过滤电位
过滤电动势Ef的大小与泥饼两边的压力差ΔP和泥浆滤液的电阻率Rmf 成正比，而与泥浆滤液的粘度μ成反比，即
Ef K f
P Rmf
Kf –过滤电位系数，与溶液的成分有关； ΔP –压力差，单位为大气压； μ –
当压差悬殊，泥饼未形成以前，过滤电位有较大的显示。 通常Ef只有在压力差很大时，才不可忽略，但一般钻井时，要求泥 浆柱压力只能稍大于地层压力，因此在实际工作中，通常都认为过滤电 动势可忽略不计。
2、自然电位产生的原因
（1）扩散电位
2、自然电位产生的原因
（1）扩散电位
在井中，18℃时若地层水浓度Cw等于10倍的泥浆溶液矿化度 Cmf时,经理论推算：kd=-11.6mv，其中负号表示低度一方井中的 电位低；Cmf、Cw-泥浆滤液和地层水矿化度。 当溶液矿化度不高时，溶液浓度与电阻率成反比，即 Ed=Kdlg(Cw/Cmf)=Kdlg(Rmf/Rw) Rmf,Rw-
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
2、自然电位产生的原因 （2）吸附电位 （隔膜作用-砂岩通过泥岩与泥浆之间交换离子)
因为泥岩结构、化学成分等与砂岩不同，因此与泥浆之间形成的电位
差大，且符号与扩散电位相反，这是由于粘土矿物表面具有选择吸附负离
子的能力。因此当浓度不同的 NaCl溶液扩散时，粘土颗粒吸附 Cl- 离子， 而Na+离子可以自由移动，若Cw＞Cmf，泥浆带正电荷，储集层与泥岩界