自然电位测井教材

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。

第六章自然电位测井自然电位测井—在井内观测自然电位，并根据自然电位曲线研究钻井剖面的方法。

第一节石油钻井中自然电场产生的原因现象：①自然电位与岩性有关；②自然电位与泥浆及地层水矿化度有关；③个别井中，浅层砂岩与深层砂岩自然电位幅度不同，甚至有仅向现象。

一、电化学电动势1 ．扩散电动势两种不同浓度的盐溶液相接触时，离子将由高浓度溶液向低浓度溶液扩散，形成电场。

两种不溶液之间如果以砂岩为隔板，则浓度高一方正电荷多，而浓度低一方负电荷多。

2 ．薄膜电动势两种溶液之间如果以泥岩为隔板，由于泥岩因其粘土矿物带负电而在矿物表面吸附一层阳离子薄膜，从而使阳离子通过交换而通过，阴离子不能通过。

结果浓度高一方带负电，浓度低一方带正电，与砂岩恰好相反。

在地层水矿化度高于泥浆矿化度的情况下，在砂泥岩交互的剖面上，在井中测量时砂岩层处为负电位而泥岩层处显高电位，二者幅度之差，即为自然电位异常，这种异常幅度随砂岩层中泥质含量的增大而减小。

这种电动势是石油钻井中自然电位产生的主要原因。

3 ．过滤电动势泥浆柱压力通常要大于地层压力，在这种情况下，泥浆滤液将向地层中扩散。

滤液中的离子也将随着液体向地层运动。

由于泥饼以及地层中的泥质对负离子有选择吸附作用，使得液体渗透的孔道中会形成偶电层，从而使渗透通道压力低的一方正离子过剩，而压力高一端则负离子过剩，这种电场称为过滤电动势。

过滤电动势在石油钻井中不是自然电位产生的主要原因。

4 ．氧化还原电动势这种电压势是由矿体的部位处于潜水而上、下不同的氧化、还原环境中形成的，是金属矿体和层自然电场产生的主要原因。

第二节影响自然电位曲线幅度和形状的因素自然电位曲线的形状受自然电动势的大小及自然电流的分布的影响。

一、影响自然电动势的因素（忽略过滤电动势）1 ）温度2 ）岩性—泥质含量3 ）泥浆和地层水中电解质成分的影响4 ）地层水与泥浆矿化度比值的影响二、影响自然电流分布的因素1 ）围岩电阻率2 ）地层厚度3 ）井径第三节自然电位曲线的应用1 ．划分渗透性地层砂泥岩剖面上，渗透性砂岩层在自然电位曲线上有明显的异常显示，由于地层水矿化度往往都高于泥浆矿化度，因而砂岩层异常负值。