实验一 用自然电位曲线估计地层水矿化度

实验一用自然电位曲线估计地层水矿化度一、实验目的与要求• 实验目的：巩固用自然电位法求地层水电阻率的方法，并学会 并掌握这种方法。

• 实验要求用图版求出地层水电阻率，并自编程序，在计算机 上运算出地层水电阻率。

一、实验目的与要求实验步骤• 1、利用SP计算Rw• 2、Rw转化为矿化度• 厚的、纯的、砂岩、水层：V sp =V SSP =E ec• 利用自然电位曲线确定地层水电阻率时，选择地层厚度 大、泥浆侵入不深、地层泥质含量很低的含水砂岩层。

• 确定Rw 的原理：根据已知岩层电阻率、泥浆电阻率、地层厚度和井径等 数据，把自然电位曲线校正到静自然电位，然后用关系式，• 已知K ec 、R mf 值情况下，便可以求出地层水电阻率R w。

lgmf ec ec W R E K R= 二、确定地层水电阻率确定地层水电阻率思路2、V SSP = E ec lgmf ec ec W R E K R= 1、V SP 校正到V SSP 3、K ec （T ） 4、 =R mf /R w 5、R mf (T) 6、R w (T)=R mf /X二、确定地层水电阻率XX（1）静自然电位V SSP• 从自然电位曲线上读出幅度值V SP ， • 岩层厚度h 、井径d 、 • 岩层电阻率R t 、围岩电阻率R s 、 • 冲冼带电阻率R xo 和泥浆电阻率R m • 利用图版求出校正系数C(V SP /V SSP )， • 静自然电位V SSP (或电化学电动势E ec ) •SPSSPec V V E v==求地层水电阻率Rw 的步骤：二、确定地层水电阻率18273 291t ecect K K + = （2）电化学电动势系数按地层深度，计算地层温度:t=t 0 +G*h 或按照图版获得，算出对应于地层温度t的电化学电动势系数•当地层水中溶解的主要盐类为NaCl 时， •其他的可以查表获得 •18 69.6ecK =-图版法：知道地层深度、地温梯度起始(地表)温度，就可以求出地层温度。

主要测井曲线及解释要点一、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。

⾃然电位、⾃然伽马测井基本原理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。

自然电位确定地层水电阻率的方法自然电位法是一种通过测量地表上的自然电位差来确定地层水电阻率的方法。

以下是关于自然电位法的50条描述：1. 自然电位法是一种无需人为干扰的地球物理勘探方法，可以用于确定地下水位和地层水电阻率。

2. 自然电位差是由地下水体的电导率差异所引起的。

3. 自然电位法的测量基于地下水体中的离子浓度差异，因而对地下水体中的溶质扩散和电解质浓度进行了考虑。

4. 自然电位差是地下水体离子浓度分布和电导率分布的结果。

5. 自然电位差可以通过在地表上安装电极并进行测量来确定。

6. 自然电位差的大小和方向与地下水流动状况有关。

7. 自然电位法可用于确定区域地下水体的水流路径和水流速度。

8. 自然电位法可以区分不同地质结构和不同类型的地下水体。

9. 自然电位法可用于测量地下水渗流方向和坡度。

10. 自然电位差是地下水体中电导率异质性的表现。

11. 自然电位法可用于评估地下水体的储集性能和水文地质特征。

12. 自然电位法还可用于监测地下水体的变化和污染现象。

13. 自然电位法的测量精度受到地壳电场、杂散电流和地震干扰的影响。

14. 自然电位法需要进行长时间的连续测量以获得准确的结果。

15. 自然电位法适用于均匀和块状地下水体。

16. 自然电位法对于研究地下水体的深部流动具有较好的应用性。

17. 自然电位法可以用于监测地下水资源的利用和管理。

18. 自然电位法可用于研究地下水体的动力特性和物理特性。

19. 自然电位法在地下水勘探和水文地质调查中具有重要的应用价值。

20. 自然电位法的测量结果可以与其他地球物理方法相结合，增强分析的准确性和可靠性。

21. 自然电位差的测量可通过使用高灵敏度的自然电位仪器来实现。

22. 自然电位法的测量结果通常以电位差的大小和方向表示。

23. 自然电位法可以用于评估地下水体的潜水面形态和深度。

24. 自然电位法可用于研究地下水体与地表水体的相互作用。

25. 自然电位法可用于监测地下水位的变化和趋势。

实验一用自然电位曲线估计地层水矿化度一、实验目的与要求• 实验目的：巩固用自然电位法求地层水电阻率的方法，并学会 并掌握这种方法。

• 实验要求用图版求出地层水电阻率，并自编程序，在计算机 上运算出地层水电阻率。

一、实验目的与要求实验步骤• 1、利用SP计算Rw• 2、Rw转化为矿化度• 厚的、纯的、砂岩、水层：V sp =V SSP =E ec• 利用自然电位曲线确定地层水电阻率时，选择地层厚度 大、泥浆侵入不深、地层泥质含量很低的含水砂岩层。

• 确定Rw 的原理：根据已知岩层电阻率、泥浆电阻率、地层厚度和井径等 数据，把自然电位曲线校正到静自然电位，然后用关系式，• 已知K ec 、R mf 值情况下，便可以求出地层水电阻率R w。

lgmf ec ec W R E K R= 二、确定地层水电阻率确定地层水电阻率思路2、V SSP = E ec lgmf ec ec W R E K R= 1、V SP 校正到V SSP 3、K ec （T ） 4、 =R mf /R w 5、R mf (T) 6、R w (T)=R mf /X二、确定地层水电阻率XX（1）静自然电位V SSP• 从自然电位曲线上读出幅度值V SP ， • 岩层厚度h 、井径d 、 • 岩层电阻率R t 、围岩电阻率R s 、 • 冲冼带电阻率R xo 和泥浆电阻率R m • 利用图版求出校正系数C(V SP /V SSP )， • 静自然电位V SSP (或电化学电动势E ec ) •SPSSPec V V E v==求地层水电阻率Rw 的步骤：二、确定地层水电阻率18273 291t ecect K K + = （2）电化学电动势系数按地层深度，计算地层温度:t=t 0 +G*h 或按照图版获得，算出对应于地层温度t的电化学电动势系数•当地层水中溶解的主要盐类为NaCl 时， •其他的可以查表获得 •18 69.6ecK =-图版法：知道地层深度、地温梯度起始(地表)温度，就可以求出地层温度。

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 mfda 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 21lg = (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 21lg =C C K mf d 2lg +K da (CC 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 mf2lg(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 mf2lg 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 mfS 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。