油气地球物理测井第一章.ppt

1、第一章 自然电位测井(SP log),主要讲解自然电位测井的基本原理、曲线形态、影响因素、地质应用。 测量自然电位随井深变化的曲线，用于划分岩性和研究储集层性质。 一、产生的原因 1.扩散电位 当两种不同浓度的深液被半透膜隔开，离子在渗透压作用下，高浓度溶液的离子将穿过半透膜向较低浓度的溶液中移动。这种现象叫扩散，形成的电位叫扩散电位，在油井中，此种扩散有两种途径：一是高浓度一方通过砂岩向低浓度泥浆中扩散，二是通过泥岩向泥浆中扩散。其扩散电位大小取决于正负离子的运移率(单价离子在强度为1伏特/厘米的电场作用下的移动速度)；温度、压力；两种溶液的浓度差；浓度、离子类型及浓度差。,离子由砂岩向泥浆

2、中扩散时，由于Cl-比Na+的运移率大，因此在砂岩高浓度一侧聚集多余的正电荷，而在泥浆中聚集负电荷。离子量移动到一定程度，形成动态平衡，此时电位叫扩散电位，经实验，扩散电位Ed可由以下公式求得：(温度18时几种离子运移率) Na+: 43105公分/秒 Cl-: 65105公分/秒 C1、C2-盐类溶液的浓度 Ed=Kdlg(Cw/Cmf) Kd-扩散电位系数，与盐类的化学成份及温度有关。 在井中，18时若地层水浓度Cw等于10倍的泥浆溶液矿化度Cmf时经理论推算：kd=-11.6mv，其中负号表示低度一方井中的电位低 CmfCw-泥浆滤液和地层水矿化度。当溶液矿化度不高时，溶液浓度与电阻率成

3、反比，即 Ed=Kdlg(Cw/Cmf)=Kdlg(Rmf/Rw) RmfRw-泥浆滤液和地层水电阻率,2.扩散吸附电位(隔膜作用-砂岩通过泥岩与泥浆之间交换离子), 因为泥岩结构、化学成分等与砂岩不同，因此与泥浆之间形成的电位差大，且符号与扩散电位相反，这是由于粘土矿物表面具有选择吸附负离子的能力。因此当浓度不同的NaCl溶液扩散时，粒土颗粒吸附Cl-离子Na+离子可以自由移动，若CwCmf，泥浆带正电荷，泥岩带负电荷，这时形成的电动势为扩散吸附电动势，这是由于既有扩散作用又有吸附作用，因此称为扩散吸附电动势，用Eda表示,由下式求得 Eda=Kdalg(Cw/Cmf) 若Cw=10Cmft

4、=25时, Kda=-50.1;t=18 Kda=-58 井内自然电位势等效电路图,3.扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析,3.1总电动势 由砂岩，泥岩、泥浆所组成的导电回路中，电动势Ed和Eda是串联的，因此，在该回路中扩散作用的总电动势Es为该两电动势的代数和 Es = Ed+Eda = Kd lg(Cw/Cmf)+ Kda lg(Cw/Cmf) = Kslg(Cw/Cmf) Ks=Kd+Kda Ks-总的扩散、扩散吸附电动势系数; Es-井内自然电动势 3.2电位分布,电流线及电位分布在井中、电流流向为泥岩泥浆砂岩泥岩。在回路中有关参数为Ed、Eda 4.过滤电位：形成、影响因素 E

5、f=Kf(PRmf)/ Kf 过滤电位系数，与溶液的成分有关； P 压力差，单位为大气压； 过滤溶液的粘度，厘泊； *压差悬殊，泥饼未形成以前，过滤电位有较大的显示。 5.氧化还原电位：形成原因、对总电位贡献,二 自然电位测井曲线的特征及影响因素 1.曲线特征及影响因素 1.1 异常幅度及其定量计算。 异常幅度、自然电位泥岩基线概念 Es=I(rs+rt+rm) Usp=Irm =Es-I(rs+rt) =Es/(I+(rs+rt)/rm) 含水纯砂岩处Usp=SSP,1.2影响因素,4项：总电动势，泥浆与地层水相对矿化度； 温、压； 地层及上下围岩电阻率； 层厚及井眼状况等,1.3 曲线特征

6、 对称、非对称 半幅点三、自然电位的校正图版根据图版对有、无侵入情况下不同岩层电阻、岩层厚度、井眼状况下岩层自然电位加以校正，校正到最大静自然电位SSP。,图版参数：侵入带直径、Rxo、地层厚度h、Rt 、Rs方法：1.选取符合实际的横排图版 Rs/Rm2.选取纵排图版：有侵入Rxo/Rt,无侵入3.横坐标找h/d的值，找Rt/Rm或Rxo/Rm曲线与之相应，读出纵坐标的值，换算出ssp,*确定地层水电阻率的方法和步骤,Es=Ed+Eda=Kd lg(Cw/Cmf)+Kda lg(Cw/Cmf)=Kslg(Cw/Cmf) = Ks (Rmf/Rw)(或 =Ks (Rmfe/Rwe) Usp=I

7、rm =Es-I(rs+rt)=Es/(I+(rs+rt)/rm) 含水纯砂岩处Usp=SSP 1.地温梯度换算 t=t0+H 2.地层温度下泥浆电阻率计算 Rmt= Rm18/(1+a(t-18) ) a=0.021 3.计算SSP Usp h/d Rt Rm Rs 查图版 4.求Rmfe/Rwe Rmf=0.75Rm Rmfe=0.85Rmf 根据图版查 Rmfe/Rwe 5.换算Rwe 6.查图版确定Rw,四、地质应用(五个方面),判断岩性，区分渗透层 泥岩：基线附近； 砂岩：异常幅值和正负反映岩石渗透性好坏和泥浆的性能； 纯水砂岩：Usp=SSP 含油后Usp幅值下降，因为电阻率增大

8、碳酸岩：储集层与非储集层岩性相同，自然电位曲线区分不开。其幅值大小只反映泥质含量的高低。 岩盐、膏岩：无渗透性，因而自然电位无异常显示；,砂 泥 岩 剖 面,碳 酸 岩 剖 面,四、地质应用(五个方面),判断岩性，区分渗透层； 确定地层水电阻率 Rw；（略） 估算泥质含量 Vsh； （1）泥质系数法 厚层纯水层砂岩 SSP 厚层含泥质的砂岩层 PSP 泥质系数 =PSP/SSP Vsh=1- （2）经验公式法 SHP1=(SP-SBL+SSP)/SSP SP-自然电位读值 SBL-自然电位基线值 SHP=(2cSHP1-1)/(2c-1) C-系数，对于老地层，其值为2，新地层为3,四、地质应用(五个方面),判断岩性，区分渗透层； 确定地层水电阻率 Rw； 估算泥质含量 Vsh； 判断水淹；,四、地质应用(五个方面),判断岩性，区分渗透层； 确定地层水电阻率 Rw； 估算泥质含量 Vsh； 判断水淹； 研究沉积环境,四、地质应用(五个方面),判断岩性，区分渗透层； 确定地层水电阻率 Rw