自然电位测井(SP)

一、自然电位测井（SP）1、概念1）自然电位测井：在钻井的过程中，钻井液（泥浆）（有不同类型：淡水泥浆和盐水泥浆、水基泥浆和油基泥浆）与钻穿的地层孔隙流体（地层水、石油、天然气）之间通过扩散－吸附作用（电化学作用）自然会产生一种电动势，测量这种电位差的测井方法就是SP测井。

2）自然电位曲线：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成为自然电位曲线（即为SP曲线）2、1）自然电位场的产生：由于钻井液（泥浆）和孔隙流体（地层水、油、气）具有不同的矿化度，即含有的离子的浓度不同，井壁附近两种不同矿化度的溶液接触产生电化学作（扩散——扩散吸附作用），产生电动势造成自然电场。

2）机理：扩散－扩散吸附作用（扩散电动势：渗透性隔膜——砂岩；扩散吸附电动势：泥岩隔膜）3）井内自然电位产生的原因：①不同浓度的盐溶液相接触时的扩散和吸附作用；②盐溶液在岩石孔隙中的渗滤作用；③金属矿物的氧化还原作用等。

3、SP测井1）SP曲线的泥岩基线：实测SP曲线没有绝对的零点，而是以井段中较厚的泥岩层的SP幅度为基线，称泥岩基线2）静自然电位：自然电位的总电动势，即自然电流回路断路时的电压SSP。

3）自然电位的幅度：自然电流在井中泥浆柱上产生的电压降。

（大小取决于地层与泥浆的离子交换量，所以水层的幅度大于油层）。

测井上定义自然电位SSP：4）自然电位的幅度异常△Vsp ：自然电流在井中泥浆柱上产生的电压降。

以泥岩为基线，渗透层偏移基线的幅度值。

5）渗透层：相对于泥页岩基线，当Cw>Cmf，基线处于正电位，渗透性砂岩呈负异常。

相反异常幅度与粘土含量成反比，Rmf/Rw成正比。

（Cw<Cmf）则基线处于负电位，渗透性砂岩呈正异常。

6）半幅点：幅度变化的中点，a,b，对应厚地层一般对应于地层的界面。

4、影响因素：1）地层水和泥浆中含盐浓度比值；2）岩性：自然电位幅度随泥质的增加而降低；3）温度：T增加，K增加，Es增加，△Vsp增加4）泥浆和地层水的化学成分：当ri、rt增大，则I降低、△Vsp降低。

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 mfd 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 da1lg －C C K da 21lg =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 Kmf 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 mf 2lg7.70 （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。

1:SP测井曲线的特征及影响因素(2)曲线特征a.曲线对地层中点对称，地层中点处异常值最大；b.厚地层（h＞4d）的自然电位曲线幅度ΔUsp近似等于SSP，曲线的半幅值点深度正对应着地层界面，因此可用半幅点法确定地层界面；c.随地层厚度的变小，自然电位曲线幅度ΔUsp下降，，曲线顶部变尖，底部变宽，ΔUsp 小于SSP，而且界面位置离开.半幅值点向曲线峰值移动。

.2使用自然电位测井曲线时应注意的几个问题：⑴自然电位测井曲线没有绝对零点，而是以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。

⑵自然电位幅度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。

⑶在砂泥岩剖面井中，一般为淡水泥浆钻进(Cw>Cmf)，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(Cw<Cmf)，则渗透层井段出现正异常，这是识别渗透层的重要特征。

3、影响因素Es 的大小取决于岩性、地层温度、地层水和泥浆中所含离子成分以及泥浆滤液电阻率与地层水电阻率之比。

自然电流I 的分布则决定于流经路径中介质的电阻率及地层厚度和井径的大小。

A 、地层温度的影响式中Kd|t=18℃为温度为18℃时的扩散电动势系数；t 为地层温度。

Ka 的温度换算公式与Kd 的形式相同。

B 、地层水和泥浆滤液中含盐浓度比值的影响ΔUsp 主要取决于自然电场的总电动势SSP 。

显然，ΔUsp 与SSP 成正比，而SSP 的大小取决于岩性和Cw ／Cmf 。

因此，在一定的范围内，Cw 和Cmf 差别大，造成自然电场的电动势高，曲线变化明显。

C 、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D 、井的影响（包括井径和泥浆电阻率）如上所述，自然电位异常幅度实际是自然电流在其所经过的泥浆柱上的最大电位降落。

第三章自然电位测井（SP） 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变化，，以研究井剖面地层性质的一种测井方法以研究井剖面地层性质的一种测井方法；； 是最早使用的测井方法之一是最早使用的测井方法之一，，简便而实用简便而实用，，是砂泥岩剖面淡水泥浆裸眼井必测的项目之一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尤其是在区分泥质和非泥质地层方面，，更有其突出的优点的优点。

（S pontaneous P otential otential））3.1 3.1 井下自然电位的产生井下自然电位的产生3.2 3.2 自然电位的测量自然电位的测量3.3 3.3 自然电位测井影响因素自然电位测井影响因素3.4 SP 3.4 SP测井的主要应用测井的主要应用第三章自然电位测井3.1 3.1 井下自然电位的产生井下自然电位的产生钻井后钻井后，，由于电化学作用由于电化学作用，，自然产生多种电动势自然产生多种电动势，，包括扩散电动势包括扩散电动势、、扩散吸附电动势扩散吸附电动势、、过滤电动势等过滤电动势等。

但对自然电位测井起主要作用的是扩散电动势和扩散吸附电动势电动势，，其它电动势一般可以忽略其它电动势一般可以忽略。

产生自然电场的主要原因：地层水溶液离子浓度与泥浆滤液的离子浓度不同地层水溶液离子浓度与泥浆滤液的离子浓度不同，，产生离子扩散离子扩散；；岩石颗粒表面对离子有吸附作用岩石颗粒表面对离子有吸附作用；；泥浆滤液向地层中渗透作用泥浆滤液向地层中渗透作用。

1. 1. 扩散电动势扩散电动势————纯岩石中地层水与泥浆之间的直接扩散纯岩石中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泥浆之间，，相当于不同浓度的两种NaCl NaCl溶液直接接触溶液直接接触溶液直接接触。

离子将从高浓度的岩层一方朝着井内直接扩散扩散。

由于由于Cl Cl －的迁移率大于的迁移率大于Na Na＋，扩散结果扩散结果：：低浓度的泥浆一方出现过多的方出现过多的Cl Cl －，带负电带负电，，高浓度的岩层一方浓度的岩层一方，，相对剩余相对剩余Na Na ＋离子离子，，带正电带正电。

一、自然电位测井：(SP)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,自然伽马测井曲线在文15块的应用(一)自然电位，自然伽玛测井曲线在文15块的应用什么是自然电位和自然伽玛测井曲线？自然电位和自然伽玛测井曲线是两种地球物理测井技术，它们能够对地下岩石的性质、含油气程度等进行分析和识别。

自然电位（SP）测井是指将针对地下岩石中离子的自然分布所产生的电位信号进行测量和记录。

在油气勘探中，自然电位的变化能够对应不同深度和含油气程度的地层。

自然伽玛测井是通过记录地下自然辐射的伽玛射线强度变化来分析地层的物性和组成。

这种测井技术能够识别不同的岩石类型和目标层，也能够判断地层是否含有放射性物质。

文15块特征文15块是位于中国东海南部的一个海域油气勘探区域，它的地质特征主要包括：•由白垩系陆源碎屑岩、张家港组、青龙山组等构成的沉积层•浅海到近岸浅海的环境，受潮汐调节影响•低或中等成熟度的油气，以及与之相关的地层构造和地层圈闭自然电位和自然伽玛测井在文15块中的应用在文15块中，自然电位和自然伽玛测井曲线具有以下应用：1. 确认地层边界和岩性通过记录自然电位和自然伽玛曲线，可以在地层中确定不同层位和边界。

由于岩石的物性、组成和厚度等因素会对自然电位和自然伽玛产生影响，所以这些曲线能够提供较为准确的地层分类和识别。

2. 研究油气运移规律和圈闭特征文15块中的油气主要聚集在岩石孔隙和构造圈闭中，自然电位和自然伽玛曲线能够为研究这些圈闭的特征提供数据支撑。

例如，自然电位在圈闭上会形成正负极性反转的现象，而自然伽玛曲线则能够反映圈闭中油气的厚度和有无。

3. 评价油气含量和成熟度自然电位能够反映不同深度地层的含盐程度和流体性质，从而可以对油气含量进行初步估算。

同时，自然伽玛曲线还能够表示油气组分中的碳-氢比，从而提供油气成熟度的信息。

结论总的来说，自然电位和自然伽玛测井曲线是重要的地球物理测井技术，在油气勘探中起着至关重要的作用。

在文15块这一海域油气勘探区域，这两种技术也有着广泛的应用，为勘探和开发工作提供了重要的支持。