《自然电位测井》PPT课件
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1 第一章 自然电位测井
是产生自然电场的总电动势E总：
E总=Ed+Eda =Klg(Rmf/Rw)
=SSP
式中:K为自然电位系数。
19
3、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析
（2）电位分布
把 E总叫作静自然电位，记作SSP。
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
通常，泥浆柱的压力大于地层压力，并在渗透 性岩层(如砂岩层)处，都不同程度的有泥饼存在。由 于组成泥饼的泥质颗粒表面有一层松散的阳离子扩 散层，在压力差的作用下，这些阳离子就会随着泥 浆滤液的渗入向压力低的地层内部移动。于是在地
层内部一方出现了过多的阳离子，使其带正电，而
在井内泥饼一方正离子相对减少，使其带负电，从 而产生了电动势。由此形成的电动势，叫做过滤电
Es-井筒及邻近地层中自然电动势。
17
3、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析
（2）电位分布
18
3、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析
（2）电位分布
由自然电场分布特征可知，在 砂岩和泥岩交界处自然电位有明显
变化，变化幅度与Ed、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
第四节 自然电位测井曲线的地质应用
21
1、自然电位测井曲线的特征
（1）异常幅度及其定量计算 （巨厚砂岩） rm比rsd、rsh大得多，所以有
ΔUSP≈SSP
（砂岩有限厚） 自然电位幅度ΔUSP定义为： 自然电流I在流经泥浆等效电阻 rm 上的电位降落， 即ΔUSP=Irm。由于Es=I(rs+rt+rm)，则有 ΔUsp=I×rm
第4讲自然电位测井
电 法 测 井 的 一 种 。 也 叫 SP Log （ 源 自 Spontaneous Potential Log）
测量井下岩层的电阻率，一 般须人为供电。
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。
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（SP，单位：mV）。
Ed KdlgC Cm wfKdlgR Rm wf
Kd——扩散电动势系数 对于NaCl溶液，在18°C时，Kd＝-11.6mV
扩散吸附电动势
实
将渗透性隔板换成泥岩 验
浓度大的一方富集负电 荷，浓度小的一方富集正 电荷
Cw
Cm
泥岩的特殊性质造成
泥岩颗粒由含硅或铝的晶体组成。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
扩散吸附电动势Eda表达式
EdaKdalgC Cm wfKdalgR Rm wf
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，Qv＝ 0）到58mV（纯泥岩，Qv→∞）之间变化。
过滤电动势E
钻井过程中，泥浆柱压力一般大于地层压力。 在压力差作用下，泥浆滤液渗入地层。在岩石孔 隙中的滤液带有相当多的正离子向压力低的地层 一方移动聚集，而压力大的一端聚集较多的负离 子，产生电位差——即过滤电动势。
E主要取决于压差ΔP，通常忽略不计。
3. 自然电位测井
自然电位测井时，测量 电极N放在地面，M电极 用电缆放至井下，提升M 电极沿井轴测量自然电位 随井深变化曲线。
自然电位测井通常与电 阻率测井同时进行。
自然电位测井
自然电位测井(SP)
学习内容
1、方法特点 2、自然电位产生的原因 3、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析 4、自然电位测井曲线的特征及影响因素 5、自然电位测井曲线的应用
2、自然电位产生的原因
井内自然电位产生的原因是复杂的，对于油气井来说， 主要有以下两个原因： ①地层水和泥浆含盐浓度不同而引起的扩散电动势和吸
面处带负电荷，这时形成的电动势为扩散吸附电动势，这是由于既有扩散
作用又有吸附作用，因此称为扩散吸附电动势，用Eda表示,由下式求
Eda=Kdalg(Cw/Cmf)
若Cw=10Cmf, t=18℃ Kda=58mV。
2、自然电位产生的原因 （3）过滤电位
这种电动势是由于泥浆柱与地层之间存在压力差，泥浆滤液通
之改变，造成自然电场的电动势也随之改变，参见下表：
表 1-3-2 溶 液 Kd，mv NaCl -11.6 NaHCO3 +2.2 18℃时几种盐溶液的 Kd 值 CaCl2 -19.7 MgCl2 -22.5 NaSO4 +5 KCl -0.4
4、自然电位测井曲线的特征及影响因素 （2）影响因素
自然电位测井(SP)
学习内容
1、方法特点 2、自然电位产生的原因 3、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析 4、自然电位测井曲线的特征及影响因素 5、自然电位测井曲线的应用
3、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析
（1）总电动势
结合等效电路进行分 析
3、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析 （1）总电动势
4、自然电位测井曲线的特征及影响因素 （2）影响因素
③地层水和泥浆滤液中含盐性质的影响 地层水和泥浆滤液内所含盐类不同，则溶液中所含离子不同，离子价 也不同。由于不同离子的离子价和迁移率均有差异，直接影响Kd和Ka的大 小，因而也就影响了Es的数值。 在纯砂岩井段，溶液中所含化学成分改变时，扩散电动势系数Kd也随
3地球物理测井基础知识PPT课件
Es
U SP
1
rsh
rt
rmf
表明：自然电位幅度值与形成 自然电场的总电动势Es、井内 泥浆电阻rmf、泥岩电阻rsh以及 砂岩电阻rt有关
影响自然电位异常幅值的主要因素：
1）岩性和矿化度比值(或电阻率比值)的影响
Usp∝Es，Es取决于岩性和Rmf/Rw(即Cw/Cmf)，所以 岩性和Cw/Cmf 直接影响Usp 的异常幅度。
自然电位测井曲线形状将测量电极n放在地面泥浆池中电极m用电缆送至井下沿井轴提升测量自然电位随井深的变化见动画图所记录的自然电位随井深的变化曲线叫自然电位测井曲线即sp曲线电流小变化小曲线为直线过a点后电流增大当cmf时自然电位逐渐降低曲线偏向负方向岩性界面b点处电流最大电位变化最大曲线急剧向负向偏转过地层界面后电流密度减小电位继续降低地层中心c点电流最小曲线几乎变为平行井轴直线砂岩底部电流增大电位增大正向偏转自然界的多种植物中含有杀灭害虫的成分如烟草含有烟碱鱼藤含有鱼藤酮菊科植物除虫菊的花含有除虫菊素这些植物经提取加工后即可制成植物杀虫剂
泥 岩 C1
C1≥C2≥Cmf
井内自然电场分布示意图
泥岩结构、 化学成分 与砂岩不 同，自然 电位数值 与砂岩差 别大，且 符号相反
粘土表面 具选择吸 附负离子 能力
一、扩散吸附电位——扩散电动势（Ed）-扩散动态平衡
Ed
Kd
lg C1 C2
Ed单位mV；浓度C1，C2单位g/L；
Kd为扩散电位系数，单位mV;与溶液 中盐类化学成分和温度有关
自然电位测井优点：
简单，实用，低成本 是划分岩性和研究储集层(渗透层)性质的重要方法
原理：测量井中自然电场
Nv
井中电极 M与地面 电极N之 间的电位 差
测井地质综合解释系列——利用自然电位与自然伽马测井曲线划分沉积相带及储层分布PPT文档20页
测井地质综合解释系 列——利用自然电位与 自然伽马测井曲线划分 沉积相带及储层分布
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享—卢梭
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享—卢梭
第一章自然电位测井
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。
第一章 自然电位测井
47
1 2 3
Cw
Cw C注
Cmf
E1
E2 Cmf
E总
Cw
E3 △Esp
W E总
图1-19 水淹层的SP曲线基线偏移示意图
CW C注 Cmf
48
偏移量的计算
在未被水淹的上部砂岩和泥岩交界处的电动
势为
Cw E1 K lg( ) Cmf
在砂岩内水淹部分和未被水淹部分交界 面处的总电动势为
4
由于泥浆和地层水的矿化度不同，在钻开 岩层后，井壁附近两种不同矿化度的溶液接触 产生电化学过程，产生电动势形成自然电场。 在石油井中自然电场主要由扩散电动势和扩散
吸附电动势产生。
5
二、扩散电动势产生机理
氯化钠溶液
1、泥浆、地层水 矿化度不同； 2 、井壁地层具有 渗透性；
3 、正、负离子迁
移速率不同。
地层的实际值，半幅点对应地层界面；
C、随地层变薄，曲线读数受围岩影响增
加，幅度降低，半幅点向围岩方向移动。
57
深度变化而变化的一条自然电位曲线。单位毫
伏。
Usp(h)；8采样点/米
13
图1-4、自然电位测井示意图
图1-5、自然电位测井曲线实例
14
二、 SP曲线的特征
1、泥岩基线：均质、巨厚泥岩的SP曲线。 2、最大静自然电位SSP：均质、巨厚完全含水纯砂岩的SP 值与泥岩基线值的差。
SSP U sp |含水纯砂岩 -U sp |泥岩基线
图1-8、地层模型及其自然电位测井理论曲线
20
问题 （1）、自然电位异常性与泥浆性质的关系？ (2)、 自然电位幅度差与地层厚度的关系？ （3）、地层厚度对半幅点的位置和地层界面 的关系的影响？
1 2 3
Cw
Cw C注
Cmf
E1
E2 Cmf
E总
Cw
E3 △Esp
W E总
图1-19 水淹层的SP曲线基线偏移示意图
CW C注 Cmf
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偏移量的计算
在未被水淹的上部砂岩和泥岩交界处的电动
势为
Cw E1 K lg( ) Cmf
在砂岩内水淹部分和未被水淹部分交界 面处的总电动势为
4
由于泥浆和地层水的矿化度不同，在钻开 岩层后，井壁附近两种不同矿化度的溶液接触 产生电化学过程，产生电动势形成自然电场。 在石油井中自然电场主要由扩散电动势和扩散
吸附电动势产生。
5
二、扩散电动势产生机理
氯化钠溶液
1、泥浆、地层水 矿化度不同； 2 、井壁地层具有 渗透性；
3 、正、负离子迁
移速率不同。
地层的实际值，半幅点对应地层界面；
C、随地层变薄，曲线读数受围岩影响增
加，幅度降低，半幅点向围岩方向移动。
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深度变化而变化的一条自然电位曲线。单位毫
伏。
Usp(h)；8采样点/米
13
图1-4、自然电位测井示意图
图1-5、自然电位测井曲线实例
14
二、 SP曲线的特征
1、泥岩基线：均质、巨厚泥岩的SP曲线。 2、最大静自然电位SSP：均质、巨厚完全含水纯砂岩的SP 值与泥岩基线值的差。
SSP U sp |含水纯砂岩 -U sp |泥岩基线
图1-8、地层模型及其自然电位测井理论曲线
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问题 （1）、自然电位异常性与泥浆性质的关系？ (2)、 自然电位幅度差与地层厚度的关系？ （3）、地层厚度对半幅点的位置和地层界面 的关系的影响？
测井技术ppt - PowerPoint 演示文稿
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泥
自然电位 原状地层
侵 入 带 （ 稀 溶
浆 （ 稀 溶 液 ）
液
）
泥岩 砂岩
泥岩
1、自然电位测井
•曲线特点
砂泥岩剖面： 泥岩处 SP曲线平直（基线） 砂岩处 负异常（Rmf > Rw )
负异常幅度 与粘土含量成反 比，Rmf / Rw 成正比
曲线应用
① 划分岩层界面 ② 确定渗透性岩层 ③ 确定水淹层
是否含气，计算储层的含水饱和度和矿物 成分； • 3.计算地层的泥质含量
补偿中子和中子伽马测井
•基本原理
中子源快中子地层介质热中子
补偿中子测井（CNL ）：测量地层对中子的减速能力，测
量结果主要反映地层的含氢量。
中子伽马测井（ NG ）：测量热中子被俘获而放出中 子伽马射线的强度。
两者均属于孔隙度测井系列。
曲线应用
①确定岩层界面 ②划分渗透层 ③确定岩性
①确定岩层界面 曲线应用
由于它电极距小，紧贴井壁进行 测量，消除了邻层屏蔽的影响，减小 了泥浆的影响，因此岩层界面在曲线 上反映清楚。分层原则是用微电位曲 线的半幅点来确定地层顶底界面。对 于薄层，必须与视电阻率曲线配合， 才能获准确结果。
②划分渗透层
油开井测井系列
1：500测井 项目
（全井）
1：200测井项目 选测项目 （目的层段）
1 双感应
1 双感应—八侧向 地层倾角
2 声波时差 2 声波时差
3 自然电位 3 补偿密度
4 自然伽马 4 自然伽马来自5 井径5 自然电位
6 井斜
6 微电极
7 4米电阻率
8 井径
自然伽马能谱 补偿中子 地层测试
利用自然电位与自然伽马测井曲线划分沉积相带及储层分布-资料20页PPT
Thank you
利用自然电位与自然伽马测井曲线划 分沉积相带及储层分布-资料
11、不为五斗米折腰。 12、芳菊开林பைடு நூலகம்，青松冠岩列。怀此 贞秀姿 ，卓为 霜下杰 。
13、归去来兮，田蜀将芜胡不归。 14、酒能祛百虑，菊为制颓龄。 15、春蚕收长丝，秋熟靡王税。
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
利用自然电位与自然伽马测井曲线划 分沉积相带及储层分布-资料
11、不为五斗米折腰。 12、芳菊开林பைடு நூலகம்，青松冠岩列。怀此 贞秀姿 ，卓为 霜下杰 。
13、归去来兮，田蜀将芜胡不归。 14、酒能祛百虑，菊为制颓龄。 15、春蚕收长丝，秋熟靡王税。
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自然电位测井
能力。
09:45 10
第一章 自然电位测井
第一节 自然电场的产生
当井壁附近地层水和泥浆滤液矿化度都较低时，且Cw>Cmf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：
09:45
第一章 自然电位测井
11
第一节 自然电场的产生
三、氧化还原电位
09:45
20
第二节 自然电位测井及曲线特征
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ΔUSP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<Cmf 时，砂岩层段出现自然电位
09:45
第一章 自然电位测井
14
第一节 自然电场的产生
四、过滤电动势
在压力差的作用下，当溶液通过毛细管时，管的两端产生电位 差。这是由于毛细管壁吸附负离子，使溶液中正离子相对增多。正 离子在压力差的作用下，随同溶液向压力低的一端移动，因此在毛 细管两端富集不同极性的离子，形成过滤电动势。 在岩石中，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。
09:45
第一章 自然电位测井
26
第三节 自然电位测井的影响因素
五、 地层电阻率的影响
地层电阻率Rsd增加和围岩电阻率Rsh增加时，自然电流在地层 内的电位降加大，则ΔＵSP降低。泥浆电阻率Rm下降，则rm下降， ΔＵ SP下降。地层的电阻率越高则 ΔＵSP越低。可以根据自然电位 曲线的这一特点区分油水层。