_地球物理测井3（自然电位测井）.ppt

3 自然电位测井（SP） 3 自然电位测井（SP） 3 自然电位测井（SP） 斯仑贝谢1928年发现了这样的现象：在未通电的情况下，井中电极（M）与位于地面的电极（N）之间存在着电位差，而且该电位差随着地层的不同而变化。另外，电位差的变化规律性很强。 3 自然电位测井（SP） 后来、道尔、威利、费多尼、斯卡拉和安德森等人对这一现象进行了研究，同时，自然电位测井（SP）也就诞生了。 3.1 自然电位的成因 研究结果表明: 油井中的自然电位是自然电场的作用而产生的,而自然电场一般是由地层与井眼流体之间发生的电化学作用和动电学作用而产生的 。 3.1.1 动电学作用与动电学电位 动电学作用通常也称为过滤作用,这里的过滤作用指的是泥浆中的正、负离子有选择性地通过某一介质(地层) 。具有解释如下： 3.1.1 动电学作用与动电学电位 当泥浆柱压力与地层压力不平衡时(一般是泥浆柱的压力略大于地层压力)，如果地层具有一定的渗透性，则泥浆滤液将通过井壁渗入地层。 3.1.1 动电学作用与动电学电位 固体表面带有负电荷(砂岩、石灰岩等固体颗粒的表面仅带有少量的负电荷。而泥质或泥饼中固体颗粒的表面带有大量的负电荷)。 3.1.1 动电学作用与动电学电位 当岩石中的固体颗粒被地层水润湿时，就形成双电层。 3.1.1 动电学作用与动电学电位 泥浆滤液通过孔道进入地层时，带走正电荷(阳离子)，在地层一侧形成正电荷的富集，而井眼中的正电荷填补被带走正电荷所形成的空缺,这样井眼中就有了过剩的负电荷，从而产生了过滤电位（动电学电位）。 3.1.1 动电学作用与动电学电位 动电学电位（过滤电位）的大小： 3.1.1 动电学作用与动电学电位 其中:ΔP—泥浆柱与地层间的压力差； Rmf—泥浆滤液的电阻率； μ—泥浆滤液的粘度 A—过滤电位系数(与地层水的矿化度、化学成分、所通过的介质的类型及泥浆滤液的性质有关) 3.1.2 电化学作用与电化学电位 油井中的电化学作用主要包括两种：一种是扩散作用，另一种是扩散吸附作用。 3.1.2.1 扩散作用与扩散电位 3.1.2.1 扩散作用与扩散电位 当具有不同矿化度的两种流体相接触时，离子将从浓度高的地方向浓度低的地方移动，这种现象我们称为扩散作用。 3.1.2.1 扩散作用与扩散电位 在扩散过程中，正、负离子迁移率（速度）不同，通常是负离子快，这样在某一时刻通过同一截面的正离子数与负离子数不同，结果是浓度低的一侧形成了负离子（电荷）的富集，而浓度高的一侧形成了正离子（电荷）的富集，从而产生了扩散电位。 3.1.2.1 扩散作用与扩散电位 式中 ——扩散电位系数，主要取决于溶液的离子成分、溶液的温度； ——地层水的电化学活度，与地层水的含盐浓度 、盐的类型和温度有关， ， 为活度系数。 ——泥浆滤液的电化学活度， 1.1.2.1 扩散作用与扩散电位 式中 Cw、Cmf—地层水和泥浆滤液的浓度； Rw、Rmf—地层水和泥浆滤液的电阻率。 1.1.2.2 扩散吸附作用与扩散吸附电位 当两种不同浓度的液体相接触，离子从浓度高的一侧向浓度低的地方扩散 1.1.2.2 扩散吸附作用与扩散吸附电位 扩散时，如果地层的固体颗粒（泥质）的表面带有了强的负电荷之后，固体颗粒将阻止负离子的通过（好象负离子被吸附住了一样），这种现象我们称之为扩散吸附作用。 1.1.2.2 扩散吸附作用与扩散吸附电位 由于扩散吸附作用，其结果是浓度高的一侧形成了负离子（电荷）的富集，而浓度低的一侧形成了正离子（电荷）的富集，从而产生了扩散吸附电位。 1.1.2.2 扩散吸附作用与扩散吸附电位 式中 Ka—扩散吸附电位系数，它的大小和符号主要决定于岩石颗粒的大小及化学成分，也和溶液的化学成分、温度、浓度比等因素有关。 1.1.3 油井中的自然电场 在油井中由于动电学作用和电化学作用产生了三种电位（电动势）： 1.1.3 油井中的自然电场 其中，Ek产生的前提条件是ΔP≠0 。通常情况下，ΔP很小，所以Ek很小(可忽略)，所以油井中的自然电位主要是由扩散作用和扩散吸附作用所产生的。 1.1.3 油井中的自然电场 注意：扩散电位和扩散吸附电位产生的重要条件是：Cw≠Cmf。 1.1.3 油井中的自然电场 若砂岩的地层水矿化度为C2，泥岩的地层水矿化度为C1，泥浆滤夜的矿化度为Cmf， 设 C1 ≥ C2 ≥ Cmf，则由扩散作用和扩散吸附作用所产生的电位如图所示 。 1.1.3 油井中的自然电场