自然电位原理1

1、SELF-POTENTIAL LOG自然电位自然电位: : 自然电场产生的电位自然电场产生的电位. .测量装置很简单测量装置很简单, ,一个一个M M电极电极, ,一个一个N N电极在地面电极在地面, ,V VN N为定值为定值,M,M随井深而变化随井深而变化,V,VMNMN也如此。也如此。- SP +- SP +一一 自然电位的自然电位的成因成因由于泥浆和地层水的矿化度不同，在钻开岩层后，井由于泥浆和地层水的矿化度不同，在钻开岩层后，井壁附近壁附近两种不同矿化度的溶液接触两种不同矿化度的溶液接触产生电化学过程，产生电化学过程，结果产生结果产生电动势造成自然电场，在石油井中的自然电动势造成自然

2、电场，在石油井中的自然电场主要是由扩散电动势和扩散吸附电动势造成的。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：先假定：Cmf Cw Cmf 0, Kda 0, 所以所以 Eda 0Eda 0在低浓度的情况下浓度仍与电阻率成反比在低浓度的情况下浓度仍与电阻率成反比, ,则有则有RwRmfKdaEdalgCmfCwFRTEdalg3 .2RwRmfKdaEdalgCmfCwkEddlg一一 总的电化学电动势总的电化学电动势据自然电位的成因可得井内据自然电位的成因可得井内自然电场自然电场的分布：的分布：纯砂岩的扩散电动势纯砂岩的扩散电动势EdEd纯泥岩的扩散吸附电动势纯泥岩的扩散吸附电

3、动势EdaEda自自 然然 电电 流流PRmfAE3过滤电动势过滤电动势：是在压力作用下，泥浆滤液向地层中渗入时产生的，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大与P 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。动势和扩散吸附电动势产生的。根据根据KIRCHHOFF KIRCHHOFF 定律得：定律得：E E总总 = Ed + Eda= Ed + Eda （代数和）（代数和）静自然

4、电位静自然电位：纯纯砂岩砂岩与纯与纯泥岩泥岩交界面处的总电化学电动势用交界面处的总电化学电动势用SSPSSP来来 表示。表示。当泥质含量当泥质含量 时时 Q QV V kd kd 从负变至正从负变至正 Es Es 当当 Qv Qv 时时 kd Kda Es = 0kd Kda Es = 0泥质砂岩和纯泥岩的总电动势称为泥质砂岩和纯泥岩的总电动势称为假静自然电位假静自然电位。符号用。符号用PSPPSP 来表示，来表示，它的大小反映了泥质的多少，总有它的大小反映了泥质的多少，总有 SSPPSPSSPPSP （因（因K K值以负往正值方向值以负往正值方向发生变化）发生变化）RwRmfKSSPlg二二

5、 SP SP 曲线的特点曲线的特点1 1 自然电位自然电位（V VSPSP）：）：是指自然电流在井中泥浆柱上产生的电压降是指自然电流在井中泥浆柱上产生的电压降。测量时测量时N N电极固定在地面电极固定在地面, ,但但V VN N00。因。因SP SP 曲线没有曲线没有“0”0”刻度刻度，而是，而是用带正负号的比例尺来表示的，为了读数的方便，选用带正负号的比例尺来表示的，为了读数的方便，选泥岩泥岩的的SPSP作为作为基线基线，在一个地区它是稳定的，并且是一条直线。，在一个地区它是稳定的，并且是一条直线。泥岩基线泥岩基线砂岩负异常砂岩负异常砂岩的砂岩的V VSPSP2 2负异常负异常：当当C CW

6、 WCmfCmf时时,SP,SP由泥岩的正电位向砂岩的负电位降低。由泥岩的正电位向砂岩的负电位降低。泥岩负电位泥岩负电位砂岩正电位砂岩正电位泥岩的正电位泥岩的正电位砂岩的负电位砂岩的负电位3 3 正异常正异常：当当C CW WCmf 1 1 负异常则为砂岩，基线则为泥岩负异常则为砂岩，基线则为泥岩反之亦然。（反之亦然。（ CwCw / / Cmf Cmf 1 ) 1 Cw / Cmf 1 VspVsp有负异常有负异常 Cw / Cmf 1 Cw / Cmf 1 Cw / Cmf 1 下仍有下仍有负异常，但负异常，但I I 要经过大段的致密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

7、度小。通常情灰岩串后才能形成回路。因此层界面不清，幅度小。通常情况下不用况下不用SPSP来分层。来分层。膏盐地层膏盐地层不含地层水且很致密，不能产生不含地层水且很致密，不能产生EsEs。渗透层渗透层渗透层渗透层渗透层渗透层 SP- 25mv +半幅点确定层界面半幅点确定层界面半幅点半幅点泥岩基线泥岩基线砂岩自然砂岩自然电位的中点电位的中点层界面层界面确定岩相：沉积岩岩性的粗细反映了当时沉积能确定岩相：沉积岩岩性的粗细反映了当时沉积能量的大小，不同沉积环境下的量的大小，不同沉积环境下的SP形态不同，方法：形态不同，方法：收集岩心、录井、储层分析资料、高质量的测井收集岩心、录井、储层分析资料、高质

8、量的测井曲线曲线关键井作单井、区域对比的沉积学研究，建立起关键井作单井、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。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地区的标准自然电位电模式（找资料）（找资料）A3M1NRa（欧姆米） SP - 25 mv +滨海砂岩滨海砂岩-海侵海侵Vsh细细粒粒度度变变化化粗粗在油田开发中，常采用注水的方法来提高采

9、收率。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水淹层层位层位及估计水淹及估计水淹程度程度是目前检查注水效果的重要课是目前检查注水效果的重要课题，目前有些油田利用题，目前有些油田利用SP曲线根据基线偏移确定水淹层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，位，并根据偏移量的大小来估计水淹程度，有统计资料表有统计资料表明偏移量明偏移量 8mv为高含水。为高含水。5mv偏移量偏移量 8mv 为中含水层。为中含水层。偏移量偏移量 C注注 Cmf，均匀的纯砂，均匀的纯砂岩，可

10、以证明在水淹水平界面处岩，可以证明在水淹水平界面处SP曲线上无异常变化，而曲线上无异常变化，而只发生基线偏移，可以计算出偏移量的大小。只发生基线偏移，可以计算出偏移量的大小。P46 水淹层水淹层SP曲线偏移原理图曲线偏移原理图CmfCwKElg12在岩性均匀、上下围岩相同的情况下且有：在岩性均匀、上下围岩相同的情况下且有：CwC注注CmfCmfCwKdaCmfCKdElglg310)lglg(lg23注CCwCmfCwCmfCKdE由上式可知在砂岩层内水淹界面由上式可知在砂岩层内水淹界面2处处SP曲线没有异常变化曲线没有异常变化,在被水淹的砂岩和泥岩交界面在被水淹的砂岩和泥岩交界面3处的总电动势为处的总电动势为E31,其表达其表达式为式为: 其其基线偏移量基线偏移量为为:=E12-E31 =CCwKCmfCwKdaCmfCKdCmfCwKlglglglgCmfCwKdaCmfCKdElglg31 因为水淹前后的因为水淹前后的K 不会有多大的变化，不会有多大的变化， EspEsp主要取决于主要取决于Cw/CCw/C注且注且