《自然电位测井》课件

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1、测井方法原理电法测井（三）第三节SP曲线特征及其应用第二节SP的影响因素第一节SP的成因绪言第二章自然电位测井3、影响岩石电阻率的大小的主要因素1、电学性质表征参数4、阿尔奇公式2、各种测井方法的频率范围前节知识回顾绪言测井工艺流程井下仪器天滑轮绞车仪器车电缆几个基础概念电法测井的一种。也叫SPLogs（源自SpontaneousPotentialLogs）自然电位测井SP的发现进行电阻率测井时，目的层测量结束、在断电情况下，发现记录仪仍然显示，井下有电位的变化。测量井下岩层的电阻率，一般须人为供电电阻率测井根据自然电位曲线研究井内地质剖面的方法－自然电位测井●本

2、章重点：SP成因、曲线特点及影响因素，SP资料的应用自然电位曲线的变化与岩性有密切关系，在渗透层有明显异常自然电位测井曲线一般以泥岩井段的曲线作为基线（相对零线）来计算渗透层井段自然电位异常幅度（mV）。异常偏向负方向—叫负异常；相反—叫正异常负异常与正异常砂岩泥岩第一节自然电场（SP)产生原因自然电场形成在井中由于泥浆和地层水的含盐量不同，地层压力和泥浆柱压力不同，在井壁附近产生电化学过程，结果产生自然电动势，造成自然电场自然电动势扩散电动势（Ed）过滤电动势（E）扩散吸附电动势（Eda）一、扩散电动势（Ed）的产生扩散现象受渗透压力作用，高浓度→低浓度动平衡

3、时，电动势保持一定值——扩散电动势Ed氯离子迁移率>钠离子迁移率低浓度→氯离子富集高浓度→钠离子富集扩散电动势Ed接触面正负离子迁移速度相同时→电荷富集停止→离子还在继续扩散→动平衡CwCm渗透性隔板实验各种溶液离子迁移率与扩散电动势Ed不同溶液的扩散电动势是不同的Ed的表达式其中：u：离子迁移率z：离子价v：每个分子离解后形成的离子数R：克分子气体常数T：绝对温度F：法拉第常数参见P2表1-1参见P3如何导出Ed？公式的导出：取一体积元，从离子的受力分析着手，根据离子的迁移率，得到单位时间通过单位截面的离子数——电量，最后根据电量与电场的关系，便可得到电场的表达

4、式。导出表达式的步骤1、计算每个离子所受到的渗透压力2、计算每个离子所受到的电场力3、计算通过每一截面的正负离子数4、计算动态平衡状态下通过某一截面上的电荷数5、根据4求出电场的表达式参见P2-3Ed的表达式在一定条件下（C<2万PPM），溶液电阻率与其浓度成反比Kd——扩散电动势系数。对于NaCL,在18°C时，Kd＝-11.6mVP4→(1-4)在井内纯砂岩井段所测量的自然电位——即是扩散电动势造成的。泥岩砂岩泥岩Cw>Cmf二、扩散吸附电动势（Eda）的产生现象将渗透性隔板换成泥岩浓度大的一方富集负电荷，浓度小的一方富集正电荷泥岩的特殊性质造成泥岩颗粒由含硅

5、或铝的晶体组成。由于晶格中的硅或铝离子被低价（钠）离子所取代，泥岩颗粒表面带负电。为达到平衡，必须吸附正离子——平衡离子指针与前面实验方向相反实验CwCm平衡离子的多少用Qv表示Qv称为泥质的阳离子交换能力——每单位孔隙空间中平衡离子的克当量数。单位meq.cm-3或eq.liter-1。阳离子交换的结果：泥岩（粘土）表面吸附阳（正）离子。所以泥质（粘土）的表面存在偶电层，里层为负，外层为正，这样当负离子穿过时就会被吸附，而只有正离子通过。CwCm扩散、吸附的结果→使浓度低的一方带正电，而使浓度高的一方带负电——该过程产生的电动势叫扩散吸附电动势Eda，也叫薄膜电

6、势（因为泥岩选择性地让正离子通过）。正离子－扩散负离子－吸附在井内纯泥岩井段所测量的自然电位——即是扩散吸附电动势造成的。泥岩砂岩泥岩Cw>Cmf扩散吸附电动势Eda表达式Kda——扩散吸附电动势系数对于NaCL,在18°C时，Kdamax＝58mV在一般情况下Kda在－11.6mV(纯砂岩，θv＝0）到58mV（纯泥岩，θv→∞）之间变化。P4→(1-6)Eda由高到低依次为：泥质页岩→粘土→含泥砂岩→石灰岩→砂岩→无烟煤→泥灰岩→铝土矿→石英砂→白云岩→高岭土参见P5图1－6不同岩石中Eda与KCL溶液浓度的关系在相同条件下，不同岩石的扩散吸附电动势差别很大三

7、、井下自然电位(SP)产生泥岩砂岩泥岩等效电路图在井内砂岩和泥岩接触面附近的自然电位等效电路中，Ed与Eda是相互叠加的静自然电位在相当厚的砂岩和泥岩接触面处的自然电位幅度基本上是产生自然电场的总电动势SSP，也称静自然电位SSP=Ed－Eda在18C时，极限情况下，K=69.6mV实测曲线通常以泥岩为基线，巨厚纯砂岩的自然电位幅度就是静自然电位。SSP变化范围：＋50mV(淡水岩层)～－200mV(高矿化度盐水层）P6→(1-7)等效电路图砂岩（夹在泥岩中）厚度有限时，自然电位等效电路Rsh——泥岩等效电阻Rsd——砂岩等效电阻Rm——井筒内泥浆等效电阻根据K

8、ircho