地球物理测井基础知识ppt课件.ppt

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1、什么是自然电位？定义：自然条件下，因地层介质自然激化形成的电场在空间上所造成的电位差。一般用SP（SpontaneousPotentialorSelfPotential）表示测井原理：测量电极在井内移动时，可测得与地层性质有关的电位变化（见图）特点：自然产生，无需供电自然电位曲线变化与岩性密切相关，能以明显的异常显示出渗透性地层(油气勘探为储集层、煤田勘探含水层)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vMN井中电极M与地面电极N之间的电位差返回自然电位测井原理图扩散-吸附电场—地

2、层水矿化度(含盐浓度)与钻井液矿化度不同，引起离子扩散作用；岩石颗粒对离子的吸附作用正负离子扩散速度不同；（见图）过滤电场—地层压力与钻井液柱压力不同，在地层孔隙中产生的过滤作用实践证明，扩散作用是井内自然电位产生的主要原因过滤作用只在泥浆柱和地层间的压力差很大且泥饼未形成前才有较大显示通常钻井液柱压力略高于地层压力，压差较小，且测井时泥饼已形成，故常忽略过滤电位井内自然电位产生的两个主要原因井内自然电场分布示意图砂岩泥岩泥岩钻井液C1C1C2CmfC1≥C2≥Cmf扩散方向泥岩结构、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

3、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）-扩散动态平衡高浓度C1低浓度C2半透膜C1>C2自然电场MNEdEd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对NaCl溶液，当t=25℃(18℃)时，测得Kd＝-11.6mV当浓度不很大时，浓度与电阻率成反比R1，R2分别为不同浓度液体电阻率砂岩段：——扩散电动势的形成浓度为Cw的地层水和浓度为Cmf的泥浆滤滤液在井壁附近接触产生扩散现象，通常Cw>Cmf。扩散结果：地层水内富集正电荷泥浆滤液中富集负电荷形成扩散电动势EdKd

4、为扩散电位系数Rw为地层水电阻率；Rmf为钻井液滤液电阻率对NaCl溶液，t=25℃(18℃)Kd＝-11.6mV泥岩段：——扩散-吸附电动势的形成泥岩内地层水浓度为Cw和浓度为Cmf的泥浆滤滤液在泥岩井壁附近接触产生扩散现象，通常Cw>Cmf。泥岩特殊性：结构、化学成分与砂岩不同，粘土矿物表面具有选择吸附负离子的能力，故只有正离子可以自由移动，泥岩井壁主要为正离子扩散（见动画）扩散结果：泥岩地层水内富集负电荷泥浆滤液中富集正电荷形成扩散-吸附电动势EdaKda扩散吸附电位系数Rw为地层水电阻率Rmf为钻井液滤液电阻率也称薄膜电动势对NaCl溶

5、液，当t=25℃(18℃)时，Kda＝59.1mV成因：因过滤作用井壁附近聚集了大量负离子，地层内部聚集了大量正离子在地层和泥浆接触面两端形成电位相应电动势为过滤电动势，用Ef表示渗透层（砂岩层）处：泥浆压力>地层压力条件下过滤电位与扩散吸附电位方向一致，其数值与压力差及过滤液电阻率成正比，与过滤液粘度成反比二、过滤电位——过滤电动势EfP为压力差，atm；Rmf为过滤溶液的电阻率，Ω•m；过滤溶液粘度，厘泊，10-3Pa•sKf过滤电位系数，与溶液成分、浓度有关因压差小，一般忽略不计小结：自然电位成因——自然激化地层和泥浆之间电化学作用和

6、动电学作用产生的在砂泥岩剖面井中，自然电场主要由扩散电位和扩散吸附电位组成砂岩与泥岩的自然电位分布1、扩散—吸附电位：纯砂岩-11.6mV/18C纯泥岩59.1mV/18C2、过滤电位（一般可忽略）：泥浆柱与地层之间存在压差时，液体发生过滤作用产生的。与压差、滤液电阻率成正比。渗透层平均值约为0.77mV泥岩砂岩泥岩+++—————++++++++————Cl-Na+Na+Na++-+-扩散电位吸附电位自然电位测井曲线形状与特点一、井内自然电位的分布井内自然电场分布示意图砂岩泥岩泥岩钻井液CshCshCsdCmfCsh≥Csd>Cmf扩散方

7、向Eda1EdEda1Eda2Eda2画出等效电路以砂泥岩剖面的油气井为例钻井一般采用淡水钻井液钻进，测井时多遇到Cw>Cmf情况井内自然电位的等效电路Eda1EdEda2rmfrshrt钻井液等效电阻泥岩等效电阻砂岩等效电阻结论：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为各接触面上自然电动势的代数和称为自然电位系数砂岩中地层水矿化度当t=25℃时，K=

8、-11.6

9、+

10、59.1

11、=70.7mV其中，井筒内钻井液滤液矿化度当溶液浓度不很大时，浓度与电阻率成反比，有如果砂岩含有泥质或泥岩不纯，将使总电动势减小，上式不可用自然电位

12、异常幅度的计算自然电流等效电路回路电流强度I实测自然电位异常幅度值Usp实际上是自然电流在井内泥浆电阻上的电位降参考电流方向实际电流方向半无限导电性