第一章 自然电位测井
第一章自然电位测井
第一节自然电场的产生
一、扩散电动势产生的条件
1. 两种溶液的矿化度不同
2. 中间具有渗透性隔层
3.正负离子的迁移率不同
井中砂岩剖面的扩散电动势:泥浆滤液和地层水的矿化度不同;附着在地层上的泥饼具有渗透性;泥浆滤液和地层水的正负离子迁移率不同。
二、扩散吸附电动势
组成泥岩的粘土矿物，其结晶构造和化学性质只允许阳离子通过泥岩扩散，而吸附带负电的阴离子的作用称为阳离子交换作用。扩散结果在浓度小的一方富集正电荷带正电，在浓度大的一方富集负电荷，形成扩散吸附电动势E da：
扩散吸附电动势产生的条件：1.两种溶液的矿化度不同；2.两种溶液用渗透性隔层隔离；3.渗透性隔层对不同极性的离子具有不同的吸附性。
井中泥岩剖面的扩散吸附电动势:1. 泥浆滤液矿化度低于地层水矿化度2. 泥岩具有渗透性3.
泥岩具有吸附阴离子的阳离子交换能力。
当井壁附近地层水和泥浆滤液矿化度都较低时，且C w>C mf时泥岩剖面上的扩散吸附电动势为：
在矿化度较低的情况下，溶液的电阻率与溶液的矿化度成反比关系，因此上式可写为：
三、氧化还原电位
地下煤层与其接触的溶液（地层水或钻井液）发生氧化还原反应，从而在其接触面上形成氧化还原电位，最终形成沿井身的自然电位异常。当煤层处于氧化状态时，可形成自然电位正异常；当煤层处于还原状态时，可形成自然电位的负异常。
无烟煤和石墨的氧化反应最强烈，自然电位曲线表现为正异常。
瘦煤、炼焦煤、肥煤氧化反应强度递减，其自然电位正异常依次减小。
气煤和褐煤处于还原状态且强度不大自然电位表现为不大的负异常。
由于烟煤中含有的金属硫化物氧化作用很强，因此烟煤的自然电位正异常与其所含的金属硫化物有关。
四、过滤电动势
在岩石中，岩石颗粒之间形成很细的毛细管孔道，当泥浆柱的压力大于地层的压力时，泥浆滤液通过井壁在岩石孔道中流过，形成过滤电动势。
在砂泥岩剖面的井中的自然电场主要由砂岩井段的扩散电位和泥岩井段扩散吸附电位组成。在煤层中自然电位以氧化还原电位为主。
第二节自然电位测井及曲线特征
一、自然电位测井（Spontaneous Potential Logging）
进行自然电位测井时将对比电极N放在地面测量电极M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称为自然电位曲线（SP曲线）。
二、自然电位测井曲线的特征
静自然电位：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其电动势E总称为静自然电位SSP：
泥岩基线：均质、巨厚的泥岩地层所对应的自然电位曲线，即Eda的幅度。而Ed的幅度称为砂岩线。所以静自然电位SSP是均质、巨厚的砂岩地层的自然电位读数与泥岩基线的幅度差。
淡水泥浆上下围岩为泥岩有限厚度的砂岩的自然电位曲线特征：
1. 曲线关于地层中点对称，地层中点处异常值最大；
越接近SSP，地层厚度变小，ΔU SP下降，且曲
2. 地层越厚，ΔU
线顶部变尖，底部变宽ΔU SP≤SSP；
3. 当h>4d时，ΔU SP的半幅点对应地层的界面，较厚地层可用半幅
点法确定地层界面，地层变薄时，不能用半幅点法分层。
4. 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。
使用自然电位曲线时应注意：
自然电位曲线没有绝对零点，是以泥岩井段的自然电位曲线幅
度作基线；
砂泥岩剖面中自然电位曲线幅度ΔU SP的读数是基线到曲线极大值之间的宽度所代表的毫伏数。
在砂泥岩剖面中，以泥岩作为基线，Cw>Cmf时，砂岩层段出现自然电位负异常；Cw 第三节自然电位测井的影响因素 一、地层水和泥浆滤液中含盐浓度比值(Cw/Cmf)的影响二、岩性的影响 三、温度的影响四、地层水和泥浆滤液中含盐性质的影响 五、地层电阻率的影响六、地层厚度的影响七、井径扩大和泥浆侵入的影响 第四节自然电位曲线的应用 一、划分渗透性岩层 在砂泥岩剖面中，当Rw 二、估计泥质含量 1. 图版法 2. 利用经验公式估算： 三、确定地层水电阻率R w 1. 确定含水层的静自然电位SSP 2. 确定泥浆滤液等效电阻率R mfe 3. 确定地层水电阻率R w 四、判断水淹层 水淹层：含有注入水的储层。 SP曲线能够反映水淹层的条件及现象：当注入水与原地层水的及钻井液的矿化度不同时，与水淹层相邻的泥岩层出现基线偏移。偏移量的大小与水淹的程度有关。 主要测井曲线及其含义 主要测井曲线及其含义 一、自然电位测井： 测量在地层电化学作用下产生的电位。 自然电位极性的“正”、“负”以及幅度的大小与泥浆滤液电阻率Rmf和地层水电阻率Rw的关系一致。Rmf ≈Rw时，SP几乎是平直的；Rmf＞Rw时SP为负异常；Rmf＜Rw时，SP在渗透层表现为正异常。 自然电位测井 SP曲线的应用：①划分渗透性地层。②判断岩性，进行地层对比。③估计泥质含量。④确定地层水电阻率。 ⑤判断水淹层。⑥沉积相研究。 自然电位正异常 Rmf＜Rw时，SP出现正异常。 淡水层Rw很大（浅部地层） 咸水泥浆（相对与地层水电阻率而言） 自然电位测井 自然电位曲线与自然伽马、微电极曲线具有较好的对应性。 自然电位曲线在水淹层出现基线偏移 二、普通视电阻率测井（R4、R2.5） 普通视电阻率测井是研究各种介质中的电场分布的一种测井方法。测量时先给介质通入电流造成人工电场，这个场的分布特点决定于周围介质的电阻率，因此，只要测出各种介质中的电场分布特点就可确定介质的电阻率。 视电阻率曲线的应用：①划分岩性剖面。②求岩层的真电阻率。③求岩层孔隙度。④深度校正。⑤地层对比。 电极系测井 2.5米底部梯度电阻率进套管时有一屏蔽尖，它对应套管鞋深度；若套管下的较深，在测井图上可能无屏蔽尖，这时可用曲线回零时的半幅点向上推一个电极距的长度即可。 底部梯度电极系分层： 顶：低点； 底：高值。 三、微电极测井（ML） 微电极测井是一种微电阻率测井方法。其纵向分辨能力强，可直观地判断渗透层。 主要应用：①划分岩性剖面。②确定岩层界面。③确定含油砂岩的有效厚度。④确定大井径井段。⑤确定冲洗带电阻率Rxo及泥饼厚度hmc。 微电极确定油层有效厚度 微电极测井 微电极曲线应能反映出岩性变化，在淡水泥浆、井径规则的条件下，对于砂岩、泥质砂岩、砂质泥岩、泥岩，微电极曲线的幅度及幅度差，应逐渐减小。 四、双感应测井 感应测井是利用电磁感应原理测量介质电导率的一种测井方法，感应测井得到一条介质电导率随井深变化的曲线就是感应测井曲线。 感应测井曲线的应用：①划分渗透层。②确定岩层真电阻率。③快速、直观地判断油、水层。 油层： RILD＞RILM＞RFOC 第一道主要为反映岩性的测井曲线道，包括： 自然电位测井曲线――曲线符号为SP、记录单位mv； 自然伽马测井曲线――曲线符号为GR、记录单位API； 井径测井曲线――曲线符号为CAL，记录单位in或cm； 岩性密度测井曲线（光电吸收界面指数）――曲线符号为PE； 第二道是深度道；通常的深度比例尺为1：200 或1：500 第三道是反映含油性的测井曲线道，包括深中浅三条电阻率测井曲线，分别是： 深侧向测井曲线――曲线符号为LLD、记录单位Ωm； 浅侧向测井曲线――曲线符号为LLS、记录单位Ωm； 微球形聚焦测井曲线――曲线符号为MSFL、记录单位Ωm； 电阻率测井曲线通常为对数刻度。 第四道为反映孔隙度的测井曲线道，包括： 密度测井曲线――曲线符号为DEN或RHOB，记录单位g/cm3； 中子测井曲线――曲线符号为CNL或PHIN，记录单位%，有时为v/v。 声波测井曲线――曲线符号为AC或DT，记录单位us/ft，有时为us/m。 中子和密度测井曲线的刻度的特点是保证在含水砂岩层上两条曲线重迭，在含气层上，密度孔隙度大于中子孔隙度，在泥岩层上，中子孔隙度大于密度孔隙度； 第五道是反映粘土矿物类型的测井曲线道，包括自然伽马能谱测井中的三条曲线： 放射性钍测井曲线――曲线符号为Th或THOR，记录单位是ppm； 放射性铀测井曲线――曲线符号为U或URAN，记录单位ppm； 放射性钾测井曲线――曲线符号为K或POTA，记录单位%，有时为v/v。 测井曲线中英文名称对照 测井曲线英文与汉字名称对照 代码名称 A1R1 T1R1声波幅度 A1R2 T1R2声波幅度 A2R1 T2R1声波幅度 A2R2 T2R2声波幅度 AAC 声波附加值 AAVG 第一扇区平均值 AC 声波时差 AF10 阵列感应电阻率 AF20 阵列感应电阻率 AF30 阵列感应电阻率 AF60 阵列感应电阻率 AF90 阵列感应电阻率 AFRT 阵列感应电阻率 AFRX 阵列感应电阻率 AIMP 声阻抗 AIPD 密度孔隙度 AIPN 中子孔隙度 AMAV 声幅 AMAX 最大声幅 第二节 自然电位测井曲线的形状 在井钻穿地层的过程中，地层与钻井液相接触，产生扩散吸附作用，在钻井液与地层接 触面上产生自然电位。下面分析夹在厚层泥岩中的砂岩自然电位曲线的形状。 一、井内自然电场的分布 若砂岩的地层水矿化度为C 2,泥岩的地层水矿化度为C 1，钻井液的矿化度为C mf,，设C 1> C 2>C mf ，井内自然电位的分布如图1-4所示。 在砂岩和钻井液的接触面上，由于扩散作用产生扩散电动势E d 为： C C K E mf d d 2lg = (1-6) 在泥岩和钻井液的接触面上，由于扩散吸附作用产生的扩散吸附电动势E da : C C K E mf da da 1lg = (1-7) 在泥岩和砂岩的接触面上，由于扩散吸附作用，产生的扩散吸附电动势 E da : C C K E da da 2 1lg = (1-8) 在井与砂岩、泥岩的接触面上，自然电流回路的总自然电动势Es ，是每 个接触面上自然电动势的代数和。 E s =C C K mf d 2lg +C C K mf da 1lg －C C K da 2 1lg =C C K mf d 2lg +K da (C C mf 1lg －C C 21lg ) 图1-4砂泥岩交界面处自然电场的分布 =C C K mf d 2lg + K da C C mf 2lg =(K d + K da) C C mf 2lg =K C C mf 2lg (1-9) 式中 K=(K d +K da )——自然电位系数。 对于纯砂岩和泥岩地层，其地层水和钻井液滤液的盐类为氯化钠，在25℃时，K d = -11.6mV,K da =59.1 mV ,K d -K da = -70.7 mV,令K= -( K d -K da )=70.7 mV 代人式(1-9)， E S =C C mf 2lg 7.70 （1-10） 在溶液的浓度不很大时，可以认为电阻率与浓度成反比。则式(1-10)可写成： R R E mf S 2lg 7.70= （1-11） 式中 R mf ——钻井液滤液电阻率； R 2——砂岩地层水电阻率，以下用R w 表示。 如果砂岩含有泥质，或者泥岩不纯，将使总的自然电动势减小，不能按上式计算砂泥岩 高分辨率静自然电位测井仪（HRSSPT） 前言 静自然电位测井SSP是求取地层水电阻率Rw非常有效的测井方法，但由于目前的自然电位测井SP测量的并不是SSP，所以直接用SP资料求取地层水电阻率Rw会遇到许多问题。新研制的高分辨率静自然电位测井仪可以直接测量SSP。该仪器经过多口井的现场试验，所录取的资料达到了预期的设计目标，已能满足工程的需要。 一、自然电位SP测井原理 自然电位SP测井测量的是自然电位随井深变化的曲线。其原理测量线 路如图1所示。 图1 裸眼井SP测量原理 在井内放一个测量电极，地面放一个参考电极，将测量电极沿井筒移动时，即可测量出一条随深度变化的自然电位SP曲线。 二、井内自然电位产生的原因 对于油井来说，井内自然电位产生的原因主要有两个： 1．地层水矿化度Cw和钻井泥浆矿化度Cm的不同，引起离子的扩散作用和岩石颗粒对离子的吸附作用，产生扩散吸附电位； 2．地层压力与泥浆柱压力不同时，在孔隙型地层会发生过滤作用，产生过滤电位。 实践证明，油井的自然电位主要是扩散吸附电位，只有在泥浆柱和地层间的压力差很大的情况下，才考虑过滤电位的影响。 扩散吸附电位产生的原理 在油井中，扩散吸附电位产生的原理可用图2来说明。 参照图2，当地层被钻穿后： 1.在砂岩孔隙性地层段，泥浆滤液和孔隙中的地层水直接接触。由于在 一般的情况下，泥浆的矿化度小于地层水的矿化度，并假定泥浆和地层水所含的盐类都为氯化钠NaCl，所以氯离子Cl－和钠离子Na+ 会从含有矿化度较高地层水的储集层一侧向矿化度低的井眼泥浆一侧进行扩散。由于氯离子Cl－的迁移速率比钠离子Na+ 快，所以当扩散达到平衡时，在储集层内带正电荷的钠离子Na+含量会比带负电荷的氯离子Cl－多，产生正电位；而在井筒内带负电荷氯离子Cl－会比带正电荷的钠离子Na+多，产生负电位。这样在井眼和储层之间形成负的扩散电位差Ej，Ej的大小与地层水的矿化度和泥浆的矿化度有关。 2.在泥岩地层段，由于泥岩所含的粘土矿物对带负电的氯离子Cl－有非 常强的吸附能力，氯离子Cl－无法进行扩散迁移，只有带正电的钠离子Na+可以扩散迁移到井筒内，在井眼和泥岩层之间形成正的吸附电位差Em，Em的大小与泥岩地层水的矿化度和泥浆的矿化度有关。 第一讲测井曲线的识别及应用 钻井取芯、岩屑录井、地球物理测井是目前比较普及的三种认识了解地层的方法。钻井获取的岩芯资料直观、准确，但成本高、效率低。岩屑录井简便、及时，但干扰因素多，深度有误差，岩屑易失真。测井是一种间接的录井手段，它是应用地球物理方法，连续地测定岩石的物理参数，以不同的岩石存在着一定物性差别，在测井曲线上有不同的变化特征为基础，利用各种测井曲线显示的特征、变化规律来划分钻井地质剖面、认识研究储层的一种录井方法；具有经济实用、收获率高、易保存的优势，是目前我们认识地层的主要途径。 鄂尔多斯盆地常规测井系列分为综合测井和标准测井两种。 综合测井系列：重点反映目的层段钻井剖面的地层特征。测量井段由井底到直罗组底部，比例尺1：200。由感应、八侧向、四米电阻、微电极、声速、井径、自然电位、自然咖玛八种测井方法组成。探井、评价井为了提高储层物性解释精度，加测密度和补偿中子两条曲线。 标准测井系列：全面反映钻井剖面地层特征，测量井段由井底到井口（黄土层底部），比例尺1：500，多用于盆地宏观地质研究。过去标准测井系列较单一，仅有视电阻率、自然咖玛测井等两三条曲线。近几年完钻井的标准测井系列曲线较完善，只比综合测井系列少了微电极测井一项。 一、测井曲线的识别 微电极系测井、四米电阻测井、感应—八侧向测井、都是以测定岩石的电阻率为物理前提，但曲线的指向意义各异。微电极常用于判断砂岩渗透性和薄层划分。感应—八侧向测井用于判定砂岩的含油水层性能。四米电阻、声速、井径、自然电位、自然咖玛 用于砂泥岩性划分。它们各有特定含义，又互相印证，互为补充，所以，我们使用时必须综合考虑。 1、微电极测井 大家知道，油井完钻后由井眼向外围依次是：泥饼、冲洗带、侵入带、地层。泥饼是泥浆中的水分进入地层后，吸附、残留在砂岩壁上的泥浆颗粒物。冲洗带是紧靠井壁附近，地层中的流体几乎被钻井液全部赶走了的部分；其深入地层的范围一般约7—8 厘米。侵入带是钻井液与地层中流体的混合部分。 微电极测井是一种探测井壁周围泥饼和冲洗带电阻率的测井方法。由三个微电极系测得的微梯度和微电位两条曲线组成。微梯度探测范围（横向深度）4—5 厘米，显示的是泥饼的电阻值（泥饼的厚度一般在3—5 厘米之间，泥饼的电阻率通常为泥浆滤液电阻率的1—2 倍）；微电位探测深度8—10 厘米，显示的是冲洗带的电阻值。当地层为非渗透性的泥岩、页岩时井壁无泥饼和冲洗带，梯度电阻值等于或接近电位电阻值，曲线重合或叠置；当地层为渗透性的砂岩时，梯度电阻值小于电位电阻值，两条曲线分离，出现差异，差异越大说明砂岩渗透性能越好。所以，主要用来判断储层的渗透性能。 微电极系由于电极距短，反应灵敏，极板紧贴井壁受泥浆影响小对层界面反映清晰，划分2?5米薄层时使用较多，曲线的拐点处为小层界面。 2、感应测井 感应测井是利用电磁感应的原理来测量地层的导电性能。双感应—八侧向综合井下仪器，测量的是地层深、中、浅三个不同位置上的电阻率值。深感应探测深度约为中感应的二倍（距井筒四米左右），反映的是原始地层的电阻率。中感应反映的是距井筒1?2 米范围内地层的电阻率。八侧向反映的是井壁附近的电阻率。这种由近到远的三组合比 自然电位测井方法原理 在早期的电阻率测井中发现：在供电电极不供电时，测量电 极M在井内移动，仍可在井内测量到有关电位的变化。这个电位 是自然产生的，故称为自然电位。使用图1所示电路，沿井提升 M电极，地面仪器即可同时测出一条自然电位变化曲线。 自然电位曲线变化与岩性有密切关系，能以明显的异常显示 出渗透性地层，这对于确定砂岩储集层具有重要意义。自然电位 测井方法简单，实用价值高，是划分岩性和研究储集层性质的基 本方法之一。 图 1自然电位测井原理 一、井内自然电位产生的原因 井内自然电位产生的原因是复杂的，但对于油井，主要有以下两个原因：地层水的含盐量(矿化度)与泥浆的含盐量不同，地层压力和泥浆柱压力不同，在井壁附近产生了自然电动势，形成了自然电场。 1．扩散电动势(Ed)的产生 如图2所示，在一个玻璃容器中，用一个渗透性的半透膜将 其分隔开，两边分别装上浓度为Cl和C2(C1>C2)的NaCl溶液， 并且在两边分别放人一只电极，此时表头指针发生偏转。此现象 可解释为：两种不同浓度的NaCl溶液接触时，存在着使浓度达 到平衡的自然趋势，即高浓度溶液中的离子受渗透压的作用要穿 过渗透性隔膜迁移到低浓度溶液中去，这一现象称为离子扩散。 在扩散过程中，由于Cl-的迁移率大于Na+的迁移率，扩散 结果使低浓度溶液中的Cl-相对增多，形成负电荷聚集，高浓度溶 图2扩散电动势产生示意图液中Na+相对增多，形成正电荷聚集。这就在两种不同浓度的溶 液间产生了电动势，所以可测到电位差。离子在继续扩散，高浓度溶液中的Cl-，由于受高浓度溶液中正电荷的吸引和低浓度溶液中负电荷的排斥，其迁移速度减慢；而高浓度溶液中的Na+，由于受高浓度溶液中正电荷的排斥和低浓度溶液中负电荷的吸引，其迁移速度加快，这使得电荷聚集速度减慢。当接触面附近的电荷聚集使正、负离子的迁移速度相等时，电荷聚集就停止了，但离子还在继续扩散，溶液达到了动平衡，此时电动势将保持一定值：这个电动势是由离子扩散作用产生的，故称为扩散电位(Ed)，也称扩散电动势，可用下式表示： EE dd=KK dd lg cc1cc2 式中EE dd为扩散电位系数，mv；cc1，cc2为溶液盐类的浓度，g/L。 与上述实验现象一样，井内自然电位的产生也是两种不同浓度 的溶液相接触的产物。在纯砂岩井段所测量的自然电位即是扩散电 动势造成的，这是由于浓度为Cw的地层水和浓度为Cmf的泥浆滤 液在井壁附近接触产生扩散现象的结果。通常，Cw>Cmf，所以一般 扩散结果是地层水内富集正电荷，泥浆滤液中富集负电荷，如图3 所示，有 主要测井曲线及其含义 自然电位测井： 测量在地层电化学作用下产生的电位。 自然电位极性的“正”、“负”以及幅度的大小与泥浆滤液电阻率Rmf和地层水电阻率Rw的关系一致。Rmf≈Rw时，SP几乎是平直的；Rmf＞Rw时SP为负异常；Rmf＜Rw时，SP在渗透层表现为正异常。 自然电位测井 SP曲线的应用：①划分渗透性地层。②判断岩性，进行地层对比。③估计泥质含量。④确定地层水电阻率。⑤判断水淹层。⑥沉积相研究。 自然电位正异常 Rmf＜Rw时，SP出现正异常。 淡水层Rw很大（浅部地层） 咸水泥浆（相对与地层水电阻率而言） 自然电位测井 自然电位曲线与自然伽马、微电极曲线具有较好的对应性。 自然电位曲线在水淹层出现基线偏移 普通视电阻率测井（R4、R2.5） 普通视电阻率测井是研究各种介质中的电场分布的一种测井方法。测量时先给介质通入电流造成人工电场，这个场的分布特点决定于周围介质的电阻率，因此，只要测出各种介质中的电场分布特点就可确定介质的电阻率。 视电阻率曲线的应用：①划分岩性剖面。②求岩层的真电阻率。 ③求岩层孔隙度。④深度校正。⑤地层对比。 电极系测井 2.5米底部梯度电阻率进套管时有一屏蔽尖，它对应套管鞋深度；若套管下的较深，在测井图上可能无屏蔽尖，这时可用曲线回零时的半幅点向上推一个电极距的长度即可。 底部梯度电极系分层： 顶：低点； 底：高值。 微电极测井（ML） 微电极测井是一种微电阻率测井方法。其纵向分辨能力强，可直观地判断渗透层。 主要应用：①划分岩性剖面。②确定岩层界面。③确定含油砂岩的有效厚度。④确定大井径井段。⑤确定冲洗带电阻率Rxo及泥饼厚度hmc。 微电极确定油层有效厚度 微电极测井 微电极曲线应能反映出岩性变化，在淡水泥浆、井径规则的条件下，对于砂岩、泥质砂岩、砂质泥岩、泥岩，微电极曲线的幅度及幅度差，应逐渐减小。 双感应测井 感应测井是利用电磁感应原理测量介质电导率的一种测井方法， 第一章自然电位测井 第一节自然电场的产生 一、扩散电动势产生的条件 1. 两种溶液的矿化度不同 2. 中间具有渗透性隔层 3.正负离子的迁移率不同 井中砂岩剖面的扩散电动势:泥浆滤液和地层水的矿化度不同;附着在地层上的泥饼具有渗透性;泥浆滤液和地层水的正负离子迁移率不同。 二、扩散吸附电动势 组成泥岩的粘土矿物，其结晶构造和化学性质只允许阳离子通过泥岩扩散，而吸附带负电的阴离子的作用称为阳离子交换作用。扩散结果在浓度小的一方富集正电荷带正电，在浓度大的一方富集负电荷，形成扩散吸附电动势E da： 扩散吸附电动势产生的条件：1.两种溶液的矿化度不同；2.两种溶液用渗透性隔层隔离；3.渗透性隔层对不同极性的离子具有不同的吸附性。 井中泥岩剖面的扩散吸附电动势:1. 泥浆滤液矿化度低于地层水矿化度2. 泥岩具有渗透性3. 泥岩具有吸附阴离子的阳离子交换能力。 当井壁附近地层水和泥浆滤液矿化度都较低时，且C w>C mf时泥岩剖面上的扩散吸附电动势为： 在矿化度较低的情况下，溶液的电阻率与溶液的矿化度成反比关系，因此上式可写为： 三、氧化还原电位 地下煤层与其接触的溶液（地层水或钻井液）发生氧化还原反应，从而在其接触面上形成氧化还原电位，最终形成沿井身的自然电位异常。当煤层处于氧化状态时，可形成自然电位正异常；当煤层处于还原状态时，可形成自然电位的负异常。 无烟煤和石墨的氧化反应最强烈，自然电位曲线表现为正异常。 瘦煤、炼焦煤、肥煤氧化反应强度递减，其自然电位正异常依次减小。 气煤和褐煤处于还原状态且强度不大自然电位表现为不大的负异常。 由于烟煤中含有的金属硫化物氧化作用很强，因此烟煤的自然电位正异常与其所含的金属硫化物有关。 四、过滤电动势 在岩石中，岩石颗粒之间形成很细的毛细管孔道，当泥浆柱的压力大于地层的压力时，泥浆滤液通过井壁在岩石孔道中流过，形成过滤电动势。 在砂泥岩剖面的井中的自然电场主要由砂岩井段的扩散电位和泥岩井段扩散吸附电位组成。在煤层中自然电位以氧化还原电位为主。 第二节自然电位测井及曲线特征 主要测井曲线及其含义 自然电位测井： 测量在地层电化学作用下产生的电位。 自然电位极性的―正‖、―负‖以及幅度的大小与泥浆滤液电阻率R mf和地层水电阻率Rw的关系一致。Rmf≈Rw时，SP几乎是平直的；Rmf＞Rw时SP为负异常；Rmf＜Rw时，SP在渗透层表现为正异常。 自然电位测井 SP曲线的应用：①划分渗透性地层。②判断岩性，进行地层对比。③估计泥质含量。④确定地层水电阻率。⑤判断水淹层。⑥沉积相研究。 自然电位正异常 Rmf＜Rw时，SP出现正异常。 淡水层Rw很大（浅部地层） 咸水泥浆（相对与地层水电阻率而言） 自然电位测井 自然电位曲线与自然伽马、微电极曲线具有较好的对应性。 自然电位曲线在水淹层出现基线偏移 普通视电阻率测井（R4、R2.5） 普通视电阻率测井是研究各种介质中的电场分布的一种测井方法。测量时先给介质通入电流造成人工电场，这个场的分布特点决定于周围介质的电阻率，因此，只要测出各种介质中的电场分 布特点就可确定介质的电阻率。 视电阻率曲线的应用：①划分岩性剖面。②求岩层的真电阻率。 ③求岩层孔隙度。④深度校正。⑤地层对比。 电极系测井 2.5米底部梯度电阻率进套管时有一屏蔽尖，它对应套管鞋深度；若套管下的较深，在测井图上可能无屏蔽尖，这时可用曲线回零时的半幅点向上推一个电极距的长度即可。 底部梯度电极系分层： 顶：低点； 底：高值。 微电极测井（ML） 微电极测井是一种微电阻率测井方法。其纵向分辨能力强，可直观地判断渗透层。 主要应用：①划分岩性剖面。②确定岩层界面。③确定含油砂岩的有效厚度。④确定大井径井段。⑤确定冲洗带电阻率Rxo及泥饼厚度hmc。 微电极确定油层有效厚度 微电极测井 微电极曲线应能反映出岩性变化，在淡水泥浆、井径规则的条件下，对于砂岩、泥质砂岩、砂质泥岩、泥岩，微电极曲线的幅度及幅度差，应逐渐减小。 双感应测井 图 2-1 井中砂、泥岩接触情况下离子扩散及形成的电荷分布（Cw ＞Cmf ） 图2-1-1 井中砂、泥岩接触情况下离子扩散及形成的电荷分布（Cw>Cmf ） 1.自然电位测井 自然电位测井是在裸眼井中测量井轴上自然产生的电位变化，以研究井剖面地层性质的一种测井方法。它是世界上最早使用的测井方法之一，是一种最简便而实用意义很大的测井方法，至今仍然是砂泥岩剖面淡水泥浆裸眼井必测的项目之一。对于区分岩石性质，尤其是在区分泥质和非泥质地层方面，更有其突出的优点。 1.1自然电场的产生 井内有自然存在的电位变化，说明井内有自然电流流动，井内必然有自然产生的电动势。实践研究表明，能够引起井内自然电流，进而产生一定电位值的自然电动势有多种，包括扩散电动势、扩散吸附电动势、过滤电动势、氧化还原电动势等。在沉积岩地区的油气钻井中，主要遇到的是前三种，而且常常以前两种占绝对优势。 1.1.1扩散电动势（地层水与泥浆之间的直接扩散） 砂岩孔隙中的地层水与井内泥浆之间，相当于不同浓度的两种NaCl 溶液呈直接接触。溶液中的Cl －和Na ＋将从高浓度的岩层一方朝着井内直接扩散（图2-1-1a ）。由于两种离子的移动速度（在电化学中称迁移率）不同，Cl －的移动速度比Na ＋大，于是扩散之后，在低浓度的泥浆一方将出现过多的移动速度快的Cl －，带负电；而在高浓度的岩层一方，则将出现移动速度慢的Na +离子，带正电。正负离子在不同浓度的溶液两方相对集中的结果，便产生了电位差——地层一方的电位高于泥浆一方的电位。 但是，随着扩散过程的继续进行，所形成的电场反过来会影响离子进一步的扩散。也就是使原来移动速度快的Cl －离子减慢，而使移动速度慢的Na +加快。当溶液两方电荷积累到一定程度，使不同符号的离子 以相等的速度继续扩散，达到 所谓动态平衡时，电荷的积累 便停止。于是在不同浓度的两 种溶液之间形成一固定的电 动势。这种由于溶液直接接 触，并通过离子的自由扩散所 形成的电动势，称为扩散电动 势，如图2-1-1b 中砂岩与泥 浆接触处的情况。 可以看出，扩散电动势的极性是，低浓度溶液一方为负，高浓度溶液一方为正。扩散电动势的大小，与两种溶液之间的浓度差有关，还与溶液中盐离子的类型和溶液温度有关。显然，溶液之间的浓度差越大，形成的扩散电动势也会越大。根据实验得知，对所述地层水和泥浆滤液这两种NaCl 溶液进行直接扩散而言，扩散电动势（用符号E d 表示）可由下式决定： mf w d d C C K E lg （2-1-1） 地球物理测井 第一节：概述 地球物理测井的分类：分为电法测井和非电法测井两种。 1、电法测井： a：视电阻率、b：微电极、c：自然电位、d：微球型聚焦、e：感应测井。 2、非电法测井： a：声速测井、b：自然伽玛测井、c：中子测井、d：密度测井，e：井径、f：井斜、g：井温、h：地层倾角(HDT)、I：地层压力(RFT)、j：垂直地震测井（VSP） 第二节：电法测井 一、视电阻率曲线： 测井时将电极系放入井下，在上提过程中测量记录一条△Vmn(电位差)随井深变化的曲线，称为视电阻率曲线。 梯度电极系：成对电极间的距离小于不成对电极到靠近它的一个成对电极间的距离的电极系称为梯度电极系。 电位电极系：成对电极间的距离大于不成对电极到靠近它的一个成对电极间的距离的电极系称为梯度电极系。 底部梯度电极系在高阻层测井曲线的形状特点如下： （1）对着高阻层视电阻率升高，但曲线不对称于地层中点，高阻层顶界面、底界面分别在极小值、极大值的1/2mn处。 （2）对于厚层、地层中部附近曲线出现平直或变化平缓，随地层 减薄平直段缩短直至消失，该处视电阻率值接近地层真电阻率。 （3）对于薄层，在高阻层底界面以下一个电极处，在视电阻率曲线上出现一个“假极大”，极小也比原层上移。 视电阻率曲线的应用： 1、划分岩层界面： 利用底部梯度电极系视电阻率曲线划分岩层界面的原理是高阻层顶界面(底界面)位于视电阻率曲线极小值(极大值以下1/2MN处。 2、判断岩性： 在砂泥岩剖面中，当地层水含盐浓度不是很大时，砂岩电阻率大于泥岩的电阻率，粉砂岩泥质砂岩、砂质泥岩介于它们之间。但视电阻率曲线无法区分灰岩和拉拉扯扯云岩，它们的电阻都非常大。 3、地层对比和定性判断油水层： 对于同一储层，如果0.45m底部梯度幅度高于4m底部梯度梯度测井曲线幅度该层可能为水层，反之则为水层。 二：微电极测井 微电极测井：利用特制的短电极系帖附井壁，测量井壁附近的岩层电阻率的一种测井方法叫微电极测井。 微电极测井曲线的应用： 1、详细划分地层：地层界面一般在曲线的转折点或半幅点 2、划分渗透层，判断岩性：微电极曲线在渗层上显示正幅度差，数值中等，地层渗透率越好，二者的幅度差越大，因此可以根据微电极曲线的幅度差判断地层的渗透性好坏。各种岩性的微电极曲线特征如下： (1)泥岩和粘土，为非渗生地层，没有幅度差，值很低。 (2)渗透性砂岩：渗透性砂岩在微电极曲线上显示中等幅度和较大正 一、自然电位测井： 测量在地层电化学作用下产生的电位。 自然电位极性的“正”、“负”以及幅度的大小与泥浆滤液电阻率Rmf和地层水电阻率Rw的关系一致。Rmf≈Rw时，SP几乎是平直的； Rmf＞Rw时SP为负异常；Rmf＜Rw时，SP在渗透层表现为正异常。 自然电位测井 SP曲线的应用：①划分渗透性地层。②判断岩性，进行地层对比。③估计泥质含量。④确定地层水电阻率。⑤判断水淹层。⑥沉积相研究。 自然电位正异常 Rmf＜Rw时，SP出现正异常。 淡水层Rw很大（浅部地层） 咸水泥浆（相对与地层水电阻率而言） 自然电位测井 自然电位曲线与自然伽马、微电极曲线具有较好的对应性。 自然电位曲线在水淹层出现基线偏移 二、普通视电阻率测井（R4、R2.5） 普通视电阻率测井是研究各种介质中的电场分布的一种测井方法。测量时先给介质通入电流造成人工电场，这个场的分布特点决定于周围介质的电阻率，因此，只要测出各种介质中的电场分布特点就可确定介质的电阻率。 视电阻率曲线的应用：①划分岩性剖面。②求岩层的真电阻率。③求岩层孔隙度。④深度校正。 ⑤地层对比。 电极系测井 2.5米底部梯度电阻率进套管时有一屏蔽尖，它对应套管鞋深度；若套管下的较深，在测井图上可能无屏蔽尖，这时可用曲线回零时的半幅点向上推一个电极距的长度即可。 底部梯度电极系分层： 顶：低点； 底：高值。 三、微电极测井（ML） 微电极测井是一种微电阻率测井方法。其纵向分辨能力强，可直观地判断渗透层。 主要应用：①划分岩性剖面。②确定岩层界面。③确定含油砂岩的有效厚度。④确定大井径井段。 ⑤确定冲洗带电阻率Rxo及泥饼厚度hmc。 微电极确定油层有效厚度 微电极测井 微电极曲线应能反映出岩性变化，在淡水泥浆、井径规则的条件下，对于砂岩、泥质砂岩、砂质泥岩、泥岩，微电极曲线的幅度及幅度差，应逐渐减小。 四、双感应测井 感应测井是利用电磁感应原理测量介质电导率的一种测井方法，感应测井得到一条介质电导率随井深变化的曲线就是感应测井曲线。 感应测井曲线的应用：①划分渗透层。②确定岩层真电阻率。③快速、直观地判断油、水层。油层： RILD＞RILM＞RFOC 水层： RILD＜ RILM＜ RFOC 纯泥层： RILD、RILM基本重合 五、双侧向测井 双侧向测井是采用电流屏蔽方法，迫使主电极的电流经聚焦后成水平状电流束垂直于井轴侧向流入地层，使井的分流作用和低阻层对电流的影响减至最小程度，因而减少了井眼和围岩的影响，较真实地反映地层电阻率的变化，并能解决普通电极系测井所不能解决的问题。 双侧向测井资料的应用：①确定地层的真电阻率。②划分岩性剖面。③快速、直观地判断油、水层。 六、八侧向测井和微球形聚焦测井. ⑴、八侧向是一种浅探测的聚焦测井，电极距较小，纵向分层能力强，主要用来反映井壁附近介质的电阻率变化。⑵、微球形聚焦测井是一种中等探测深度的微聚焦电法测井，是确定冲洗带电阻率测井中较好的一种方法 主要应用：①划分薄层。②确定Rxo。 七、井径测井 主要用途： 计算固井水泥量； 主要测井曲线及其含义 一、自然电位测井： 测量在地层电化学作用下产生的电位。 自然电位极性的“正”、“负”以及幅度的大小与泥浆滤液电阻率Rmf和地层水电阻率Rw的关系一致。Rmf≈Rw时，SP几乎是平直的； Rmf＞Rw时SP 为负异常；Rmf＜Rw时，SP在渗透层表现为正异常。 自然电位测井 SP曲线的应用：①划分渗透性地层。②判断岩性，进行地层对比。③估计泥质含量。④确定地层水电阻率。⑤判断水淹层。⑥沉积相研究。 自然电位正异常 Rmf＜Rw时，SP出现正异常。 淡水层Rw很大（浅部地层） 咸水泥浆（相对与地层水电阻率而言） 自然电位测井 自然电位曲线与自然伽马、微电极曲线具有较好的对应性。 自然电位曲线在水淹层出现基线偏移 二、普通视电阻率测井（R4、R2.5） 普通视电阻率测井是研究各种介质中的电场分布的一种测井方法。测量时先给介质通入电流造成人工电场，这个场的分布特点决定于周围介质的电阻率，因此，只要测出各种介质中的电场分布特点就可确定介质的电阻率。 视电阻率曲线的应用：①划分岩性剖面。②求岩层的真电阻率。③求岩层孔隙度。④深度校正。⑤地层对比。 电极系测井 2.5米底部梯度电阻率进套管时有一屏蔽尖，它对应套管鞋深度；若套管下的较深，在测井图上可能无屏蔽尖，这时可用曲线回零时的半幅点向上推一个电极距的长度即可。 底部梯度电极系分层： 顶：低点； 底：高值。 三、微电极测井（ML） 微电极测井是一种微电阻率测井方法。其纵向分辨能力强，可直观地判断渗透层。 主要应用：①划分岩性剖面。②确定岩层界面。③确定含油砂岩的有效厚度。④确定大井径井段。⑤确定冲洗带电阻率Rxo及泥饼厚度hmc。 微电极确定油层有效厚度 微电极测井 微电极曲线应能反映出岩性变化，在淡水泥浆、井径规则的条件下，对于砂岩、泥质砂岩、砂质泥岩、泥岩，微电极曲线的幅度及幅度差，应逐渐减小。 四、双感应测井 感应测井是利用电磁感应原理测量介质电导率的一种测井方法，感应测井得到一条介质电导率随井深变化的曲线就是感应测井曲线。 感应测井曲线的应用：①划分渗透层。②确定岩层真电阻率。③快速、直观地判断油、水层。 油层： RILD＞RILM＞RFOC 水层： RILD＜ RILM＜ RFOC 纯泥层： RILD、RILM基本重合 五、双侧向测井 双侧向测井是采用电流屏蔽方法，迫使主电极的电流经聚焦后成水平状电流束垂直于井轴侧向流入地层，使井的分流作用和低阻层对电流的影响减至最小程度，因而减少了井眼和围岩的影响，较真实地反映地层电阻率的变化，并能解决普通电极系测井所不能解决的问题。 双侧向测井资料的应用：①确定地层的真电阻率。②划分岩性剖面。③快速、直观地判断油、水层。 六、八侧向测井和微球形聚焦测井. ⑴、八侧向是一种浅探测的聚焦测井，电极距较小，纵向分层能力强，主要用来反映井壁附近介质的电阻率变化。⑵、微球形聚焦测井是一种中等探测深度的微聚焦电法测井，是确定冲洗带电阻率测井中较好的一种方法 主要应用：①划分薄层。②确定Rxo。 七、井径测井 主要用途： 测井曲线常用英文等常用测井曲线名称中英文对照 第一道主要为反映岩性的测井曲线道，包括： 自然电位测井曲线――曲线符号为SP、记录单位mv； 自然伽马测井曲线――曲线符号为GR、记录单位API； 井径测井曲线――曲线符号为CAL，记录单位in或cm； 岩性密度测井曲线（光电吸收界面指数）――曲线符号为PE； 第二道是深度道；通常的深度比例尺为1：200 或1：500 第三道是反映含油性的测井曲线道，包括深中浅三条电阻率测井曲线，分别是： 深侧向测井曲线――曲线符号为LLD、记录单位Ωm； 浅侧向测井曲线――曲线符号为LLS、记录单位Ωm； 微球形聚焦测井曲线――曲线符号为MSFL、记录单位Ωm； 电阻率测井曲线通常为对数刻度。 第四道为反映孔隙度的测井曲线道，包括： 密度测井曲线――曲线符号为DEN或RHOB，记录单位g/cm3； 中子测井曲线――曲线符号为CNL或PHIN，记录单位%，有时为v/v。 声波测井曲线――曲线符号为AC或DT，记录单位us/ft，有时为us/m。 中子和密度测井曲线的刻度的特点是保证在含水砂岩层上两条曲线重迭，在含气层上，密度孔隙度大于中子孔隙度，在泥岩层上，中子孔隙度大于密度孔隙度； 第五道是反映粘土矿物类型的测井曲线道，包括自然伽马能谱测井中的三条曲线： 放射性钍测井曲线――曲线符号为Th或THOR，记录单位是ppm； 放射性铀测井曲线――曲线符号为U或URAN，记录单位ppm； 放射性钾测井曲线――曲线符号为K或POTA，记录单位%，有时为v/v。 测井符号英文名称中文名称 Rt true formation resistivity. 地层真电阻率 Rxo flushed zone formation resistivity 冲洗带地层电阻率 Ild deep investigate induction log 深探测感应测井 Ilm medium investigate induction log 中探测感应测井 Ils shallow investigate induction log 浅探测感应测井 Rd deep investigate double lateral resistivity log 深双侧向电阻率测井 Rs shallow investigate double lateral resistivity log 浅双侧向电阻率测井 RMLL micro lateral resistivity log 微侧向电阻率测井 CON induction log 感应测井 AC acoustic 声波时差 DEN density 密度 CN neutron 中子 GR natural gamma ray 自然伽马 SP spontaneous potential 自然电位 CAL borehole diameter 井径 K potassium 钾 TH thorium 钍 U uranium 铀 KTH gamma ray without uranium 无铀伽马 NGR neutron gamma ray 中子伽马 --------------------------------------------------- GRSL—能谱自然伽马 POR 孔隙度NEWSAND测井曲线解释
测井曲线符号极其单位符号
SP_自然电位测井曲线的形状
静自然电位测井仪
测井曲线的识别及应用
自然电位、自然伽马测井基本原理
主要测井曲线及其含义
第一章 自然电位测井
主要测井曲线及其含义
自然电位原理与应用
地球物理测井[曲线解释]
主要测井曲线及含义
常用测井曲线含义及测井解释方法
测井曲线常用英文名称