[工学]5第三章 自然电位测井.ppt

地球物理测井课件 主讲人：周俊杰 河北工程大学勘查教研室 第三章 自然电位测井 1.自然电场的产生 2.自然电位测井及曲线特征 3.影响因素 4.自然电位曲线应用 第三章 自然电位测井 在井内及井的周围，由于岩矿石的自然电化学活动性，存在着一系列产生电动势的物理—化学过程，这种现象称为自然极化。研究表明，它是在钻开岩层时井壁附近产生的电化学活动而造成的电场，该场的分布决定于井孔剖面的岩层性质，把这个场叫自然电场。沿井轴测量记录自然电位变化曲线，用以区别岩性，这种测井方法叫自然电位测井。由于自然电位曲线在渗透层处有明显的异常显示，因此它是划分和研究储集层的重要方法之一。 1.自然电场的产生 由于泥浆和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接触产生电化学过程，结果产生电动势造成自然电场。在井中自然电场主要是由扩散电动势和扩散吸附电动势组成的。 一、扩散电动势的产生 一、扩散电动势的产生 一、扩散电动势的产生 一、扩散电动势的产生 一、扩散电动势的产生 一、扩散电动势的产生 二、扩散吸附电动势的产生 二、扩散吸附电动势的产生 二、扩散吸附电动势的产生 二、扩散吸附电动势的产生 三、电极极化作用 2.自然电位测井及曲线特征 进行自然电位测井时，将测量电极N放在地面，M电极用电缆送至井下，提升M电极沿井轴测量自然电位随井深的变化曲线，该曲线叫自然电位曲线（常称之为SP曲线）。实际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1-4。M电极是普通电阻率测井（亦叫视电阻率测井）和自然电位测井公用的测量电极。 2.自然电位测井及曲线特征 视电阻率测井时由供电电极供电所形成的人工电场是低频脉动直流场，而自然电场是直流场，这样只要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而不受干扰；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，而阻断了研究视电阻率的脉动直流电场的信号干扰。使M电极同时接收到的两个场的电位信号分离互不干扰。单独进行自然电位测井是极少的。 2.自然电位测井及曲线特征 由自然电场分布特征可以看出在砂岩和泥岩交界处自然电位有明显的变化，变化的幅度与Ed和Eda有关。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E总。 E总=Ed—Eda=Klg 2.自然电位测井及曲线特征 此时Ed的幅度称砂岩线，Eda的幅度叫泥岩线。实际测井中以泥岩线作自然电位测井曲线的基线（即零线），在18℃时的纯砂岩层处的SSP= —69.6 lg Rmf/Rw，井中巨厚的纯砂岩层井段的自然电位幅度近似认为是SSP。静自然电位的变化范围在含淡水岩层的+50 mV到含高矿化度盐水岩层的—200 mV之间。 2.自然电位测井及曲线特征 按照图1-5 (b)中等效电路，假设自然电流I所流经的泥浆、砂岩、泥岩各段等效电阻分别为rm、rsd、 rsh，根据Kirchhoff定律得： SSP=Irm＋I rsd＋Irsh 2.自然电位测井及曲线特征 自然电位测井理论曲线，它是在上、下围岩相同，目的层岩性不变，六种厚度不同的地层模型中经理论计算得到的一族曲线。 曲线特点：曲线对地层中点对称；厚地层（h4d）的自然电位曲线幅度值近似等于静自然电位，且曲线的半幅点深度正对着地层的界面，随着厚度的变小对着界面的曲线幅度值离开半幅点向曲线峰值移动；地层中点取得曲线幅度的最大值，随地层的变薄极大值随之减小且曲线变得平缓。 2.自然电位测井及曲线特征 实测曲线与理论曲线特点基本相同，由于测井时受多方面因素的影响实测曲线不如理论曲线规则（见图1-7)。使用自然电位测井曲线时应注意：它没有绝对零点，是以厚层泥岩井段的自然电位幅度作基线；曲线上方标有带极性符号的横向比例尺，它与曲线的相对位置，不影响自然电位幅度的读数。自然电位幅度△Usp的读数是基线到曲线极大值之间的宽度所代表的毫伏数。 2.自然电位测井及曲线特征 在泥岩层中，SP曲线通常接近一条直线，即所谓泥岩基线。在渗透性地层，Sp偏离泥岩基线，当地层相当厚时，曲线将达到一个基本固定的偏移幅度，定义为砂岩线。偏移可以向左（负的）或者向右（正的），主要取决于地层水矿化度大于泥浆滤液矿化度，则曲线向左偏转，矿化度的关系相反，偏移则向右偏。 2.自然电位测井及曲线特征 在砂泥岩剖面中钻井，一般为淡水泥浆钻进（CwCmf)，故在砂岩渗透层井段自然电位曲线出现明显的负异常；在盐水泥浆井中（CwCmf )，则渗透层井段出现正异常，这是识别渗透层的重要特征，因此自然电位测井曲线得到广泛的应用。 3.影响因素