矿场地球物理-第一章-自然电位测井ppt课件.ppt

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1、第一章自然电位测井自然电位测井：是在裸眼井中测量井壁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。由于这个电位是自然产生的，所以称为自然电位，用SP（Spontaneouspotential）表示。10/6/20211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地二节自然电位测井及曲线特征第三节自然电位测井的影响因素第四节自然电位曲线的应用10/6/20212第一章自然电位测井第一节自然电场的产生一、扩散电动势的产生在渗透压力作用下，高浓度溶液的离子要穿过半透膜，移向较低浓度的溶液，这种现象称为扩散。对Nacl溶液来说，Cl-的迁移率大于Na+的迁移率，经过一段

2、时间的迁移后，Cw中有多余正离子，Cm中有多余负离子。在两种不同浓度NaCl溶液的接触面上产生自然电场，可以测到电位差。离子继续扩散时，Na+和Cl-的迁移速度趋于相等，最终达到扩散的动态平衡，此时两侧的电动势可用Nernst方程计算。渗透性半透膜NaCl溶液NaCl溶液10/6/20213第一章自然电位测井第一节自然电场的产生Nernst方程：其中10/6/20214第一章自然电位测井第一节自然电场的产生在NaCl溶液中可简化为10/6/20215第一章自然电位测井第一节自然电场的产生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

3、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。10/6/20216第一章自然电位测井第一节自然电场的产生如果泥浆滤液为NaCl溶液，扩散电动势的表达式为：其中Cw—地层水的矿化度，Cmf—泥浆滤液矿化度。上式适用于Cw和Cmf为低矿化度或中等矿化度溶液。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：扩散电动势系数10/6/20217第一章自然电位测井第一节自然电场的产生二、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

4、。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Eda：渗透性泥岩隔膜NaCl溶液NaCl溶液10/6/20218第一章自然电位测井第一节自然电场的产生二、扩散吸附电动势扩散吸附电动势Eda计算公式：其中Kda为扩散吸附电动势系数。NaCl溶液中扩散电动势系数公式为在NaCl溶液中，当泥岩的阳离子交换能力接近极值，岩石孔隙中只有正离子参加扩散，Cl-迁移率为零。此时Kda为：10/6/20219第一章自然电位测井第一节自然电场的产生二、扩散吸附电动势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

5、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。泥浆滤液地层水10/6/202110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：10/6/202111第一章自然电位测井第一节自然电场的产生三、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。煤层自

6、然电位的正负和大小取决于有机体的分解、碳化、及氧化过程中发生的氧化还原反应的方向和强度。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。10/6/202112第一章自然电位测井第一节自然电场的产生三、氧化还原电位氧化状态还原状态10/6/202113第一章自然电位测井第一节自然电场的产生三、氧化还原电位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

7、所含的金属硫化物有关。10/6/202114第一章自然电位测井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，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。10/6/2