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第三章自然电位测井 沿井轴测量记录自然电位变化曲线,用以区别岩性的测井方法叫自然电位测井 主要有三个问题 1、自然电场形成原因 2、自然电位曲线影响因素及特点 3、自然电位曲线应用 总共3学时 3.1自然电位形成原因 由于泥浆与地层水的矿化度不同,在钻开岩层后,在井壁附近两种不同矿化度的溶液发生电化学反应,产生电动势,形成自然电场. 主要有扩散电动势和扩散吸附电动势. 第三章自然电位测井 一 扩散电动势 渗透性薄膜 (相当于渗透性井壁) 第三章自然电位测井 实际地层与井眼 Cw Cmf 一般地层水为NaCL溶液,当不同浓度的溶液在一起时存在使浓度达到平衡的自然趋势,即高浓度溶液中的离子要向低浓度溶液一方迁移,这种过程叫离子扩散. 第三章自然电位测井 + - 在扩散过程中,各种离子的迁移速度不同,如氯离子迁移速度大于钠离子(后者多带水分子),这样在低浓度溶液一方富集氯离子(负电荷)高浓度溶液富集钠离子(正电荷),形成一个静电场,电场的形成反过来影响离子的迁移速度,最后达到一个动态平衡,如此在接触面附近的电动势保持一定值,这个电动势叫扩散电动势记为Ed 扩散电动势Ed大小与温度和浓度差有关 也可写为: 其中: Kd:与温度和溶液成分有关的常数 第三章自然电位测井 若把渗透性薄膜变成泥岩薄膜,结果如何? 同样离子将要扩散,但泥岩对负离子有吸附作用,可以吸附一部分氯离子,扩散的结果使浓度小的一方富集大量的钠离子而带正电,浓度大的一方富集大量的氯离子而带负电,这样在泥岩薄膜形成扩散吸附电动势记为Eda 二 扩散吸附电动势 泥岩薄膜 第三章自然电位测井 扩散吸附电动势Eda大小与温度和浓度差有关 可写为: 其中: Kda:与温度和溶液成分有关的常数 第三章自然电位测井 此外还有过滤 电动势,这种电动势是在压力差作用下泥浆滤液向地层渗入时产生的,只有在压力差较大时才考虑过滤电动势的影响. 泥岩 第三章自然电位测井 一自然电位曲线 1自然电位曲线 在自然电位测井时一般把测量电极N放在地面上,电极M用电缆放在井下,提升M电极,沿井轴测量自然电位(M电位)随深度变化的曲线叫自然电位曲线(SP). 由自然电场分布特征可以看到,在砂岩和泥岩交界处,自然电位曲线有明显变化 3.2自然电位测井曲线及其特点 第三章自然电位测井 在相当厚的纯砂岩和纯泥岩交界面附近的自然电位变化最大,它是产生自然电场的总电动势,记为E 通常把E称为静自然电位,记为SSP,Ed的幅度为砂岩线,Eda的幅度为泥岩线. 实际测井中以泥岩线作为自然电位测井曲线的基线(零线)—泥岩基线.偏离泥岩基线为异常幅度 第三章自然电位测井 2等效电路 一般自然电流I要经过泥浆 砂岩 泥岩,(如图)这样 当砂岩层为有限厚时它的自然电位为自然电流I在流经泥浆等效电阻上的电位降,即自然电位曲线SP: 二SP曲线特点 1曲线对称地层中点; 2厚地层SP=SSP曲线半幅度点正对地层界面; 3 厚度减小SP减小,地层中间取得幅度最大值. 实际曲线与理论曲线类似,但没有理论曲线规则且没有”绝对零点” 在砂泥岩剖面井中一般地层水浓度较高,因此在砂岩层段出现”负异常” 1 溶液成分的影响; 2岩性的影响 砂岩 泥岩 3温度的影响; 4地层电阻率的影响 5地层厚度影响 厚度增加SP增加 6井眼的影响 井径扩大截面积增加,泥浆电阻变小,SP变小 三影响因素 第三章自然电位测井