第一章 自然电位

第一章自然电位第1页，共33页，2023年，2月20日，星期三

自然电位曲线的变化与岩性有密切关系，特别是能用明显的异常显示出渗透层,这是非常有意义的.

基线:在实测曲线上,泥岩井段的自然电位曲线比较平直,解释中就以泥岩井段的自然电位曲线值作为基线。

正负异常:解释中就以泥岩井段的自然电位曲线值作为基线(相对零线),来计算渗透层的自然电位异常幅值(mv),大于基线的异常为正异常，小于基线的异常为负异常。第2页，共33页，2023年，2月20日，星期三第一节井内自然电位形成的原因一、扩散作用以及扩散电动势如图所示:用一个渗透性的半透膜把容器分为两部分,两边分别为浓度是Ct和Cm(Ct>Cm)Nacl溶液,当我们用如图所示的装置进行测量时,发现Vmn0,即回路中有电流流过,这种现象如何产生?1、扩散现象Cl离子迁移速度大于Na离子。第3页，共33页，2023年，2月20日，星期三2、扩散电动势

二种离子的扩散速度相等时,使达到动态平衡,。在动态平衡的情况下,电荷聚集停止,形成了一稳定的电动势,显然,只要二种溶液的浓度差保持不变,在它们的接触面形成的电动势就保持下去。由离子扩散作用产生的电动势称为扩散电动势。经理论计算,扩散电动势如下:

Ed=KdLg(Ct/Cm)RTU－VKd=2.3Kd为扩散电动势系数FU＋VU,V分别为正负离子迁移率R为理想气体常数R＝8.314J/K.molF为法拉第常数F＝96489C/molT为绝对温度T＝273＋t

例如在18oC条件下,Ct/Cm=10的NaCl溶液,则扩散电动势为:Ed=KdLg(Ct/Cm)=Kd=-11.6mv

值得注意的是:Ed取决于Kd和Ct/Cm二种条件缺一不可,例如KCl,由于UkUcl(K和Cl的迁移速度几乎相等),即使Ct/Cm再大,Kd很小,反过来如果U≠V，但Ct/Cm1,则Ed也为0。第4页，共33页，2023年，2月20日，星期三二

、扩散吸附作用以及吸附电动势1、扩散吸附作用

泥质颗粒选择性地吸附溶液中的负离子,不让它通过泥质薄膜，只让正离子通过泥质薄膜,这种作用称为吸附作用。

第5页，共33页，2023年，2月20日，星期三2、扩散吸附电动势:经理论计算:

RTEa=2.3Lg(Ct/Cm)F=KaLg(Ct/Cm)

RTKa=2.3Ka为吸附电动势系数FR,T,F,Ct,Cm的含义同前

例如在25oC条件下,Ct/Cm=10的NaCl溶液,则吸附电动势为:Ea=KaLg(Ct/Cm)=Ka=59.1mv第6页，共33页，2023年，2月20日，星期三第二节自然电位测井及曲线特征第7页，共33页，2023年，2月20日，星期三2、自然电位以及与静自然电位的关系

自然电流:扩散电动势和扩散吸附电动势要通过泥浆,地层,泥岩放电,产生电流,该电流称为自然电流根据欧姆定律:静自然电位：SSP=I(rs+rt+rm)I=SSP/(rs+rt+rm)自然电位:SP=I×rm=SSP·rm/(rm+rt+rs)自然电位的含义是:自然电流I在泥浆柱上产生的电位降,即I×rm由此可见:(a)SP与SSP成正比(b)SP一般小于SSP(c)当砂岩地层电阻rt增大时,SP减小第8页，共33页，2023年，2月20日，星期三自然电位曲线的特点：1、曲线对称与地层中心点；2、厚地层（h>4d）的自然电位曲线幅度值近似等于静自然电位；3、曲线的半幅点深度正对着地层的界面；4、地层中点取得曲线幅度的最大值，随地层的变薄极大值随之减小，且曲线变得平缓。5、实测曲线与理论曲线相同，但由于多种因素的影响，实测曲线不如理论曲线规则。6、自然电位曲线没有绝对零点，一般把泥岩作为基线使用相对值。7、在砂泥岩剖面中，一般淡水泥浆钻进，渗透砂岩层井段自然电位负异常，盐水泥浆钻进，渗透层出现正异常。第9页，共33页，2023年，2月20日，星期三第三节自然电位影响因素在砂泥岩剖面中，自然电位曲线的幅度及特点主要决定于造成自然电场的总电动势E总及自然电流的分布第10页，共33页，2023年，2月20日，星期三1、地层水和泥浆滤液中含盐浓度比值的影响第11页，共33页，2023年，2月20日，星期三2、岩性的影响在砂泥岩剖面中，只有在砂质渗透性岩层出才出现自然电位曲线异常；其它条件相同的情况下，渗透性越高，异常幅度越大；随着砂岩中泥质含量的增加，曲线幅度降低。自然电位:SP=I×rm=SSP·rm/(rm+rt+rs)自然电位的含义是:自然电流I在泥浆柱上产生的电位降,即I*rm根据这一特性可以划分岩性，区别渗透层和非渗透层。第12页，共33页，2023年，2月20日，星期三3、温度的影响Kd和Kda与温度成正比。自然电位系数K＝64.25+0.24T第13页，共33页，2023年，2月20日，星期三4、地层水和泥浆滤液中含盐性质的影响不同溶液中所含化学成分不同，扩散电动势系数不同，产生的Ed也不同，自然电位异常幅度也不同。第14页，共33页，2023年，2月20日，星期三5、地层电阻率的影响SP=I×rm=SSP·rm/(rm+rt+rs)电阻率越高，SP越低，这一特点可以用自然电位幅度的差异性分辨油水层。第15页，共33页，2023年，2月20日，星期三6、地层厚度的影响SP=I×rm=（rm/(rm+rt+rs)）SSP随着地层的变薄，自然电位流经地层的截面积变小，rt增大，SP变小。薄地层的SP值不能真实低反映地层的SSP。第16页，共33页，2023年，2月20日，星期三7、井径扩大和泥浆侵入的影响SP=I×rm=（rm/(rm+rt+rs)）SSP井径扩大，rm随之减小，SP减小泥浆侵入，SP减小，侵入越深，减小幅度越大。第17页，共33页，2023年，2月20日，星期三第四节自然电位曲线的应用判断岩性、地层对比、划分渗透层、计算地层水电阻率、估计泥质含量、判断沉积相、判断油水层、判断水淹层。第18页，共33页，2023年，2月20日，星期三1、划分岩性第19页，共33页，2023年，2月20日，星期三2、划分渗透层SP=I×rm=（rm/(rm+rt+rs)）SSP第20页，共33页，2023年，2月20日，星期三3、估计泥质含量Vsh＝1－PSP/SSP第21页，共33页，2023年，2月20日，星期三4、确定地层水电阻率大体过程是这样的：根据SP求出SSP，根据温度求出K，根据Rmf求出Rmfe后求出Rwe，然后在根据Rwe求出RwSSP=-Klg(Rmfe/Rwe)第22页，共33页，2023年，2月20日，星期三5、地层对比第23页，共33页，2023年，2月20日，星期三第24页，共33页，2023年，2月20日，星期三第25页，共33页，2023年，2月20日，星期三6、判断沉积相第26页，共33页，2023年，2月20日，星期三第27页，共33页，2023年，2月20日，星期三第28页，共33页，2023年，2月20日，星期三