《电法测井》_自然电位测井

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1、主讲教师：主讲教师：程程 超超资源与环境学院资源与环境学院石油工程测井石油工程测井电法测井电法测井自然电位测井自然电位测井一、什么是测井？一、什么是测井？二、岩石的物理特性有哪些？二、岩石的物理特性有哪些？三、测井方法的分类？三、测井方法的分类？ 电化学性电化学性 导电性导电性 介电性介电性自然电位测井（自然电位测井（ Spontaneous Potential Logging ） 什么是电法测井什么是电法测井? ?电法测井电法测井是是指以研究岩石及其孔隙流体的指以研究岩石及其孔隙流体的导导电性电性、电化学性电化学性及及介电性介电性为基础的一大类测井为基础的一大类测井方法方法。电法测井的分类电

2、法测井的分类岩层的电化学特性：岩层的电化学特性：自然电位测井（自然电位测井（SP）岩层的导电特性：岩层的导电特性：电阻率测井电阻率测井岩层的介电特性：岩层的介电特性：电磁波传播测井电磁波传播测井（ETP）双侧向电阻率测井（双侧向电阻率测井（DLL）地层倾角测井（地层倾角测井（SHDT）微球形聚焦电阻率测井（微球形聚焦电阻率测井（ MSFL ）感应测井（感应测井（ DIL ）、阵列感应成像测井）、阵列感应成像测井随钻电阻率测井（随钻电阻率测井（ LWD ）过套管电阻率测井（过套管电阻率测井（ CHFR ）方位电阻率成像测井（方位电阻率成像测井（ ARI ）地层微电阻率扫描测井（地层微电阻率扫描测

3、井（ FMS ）123 自然电位测井自然电位测井 自然电场的产生自然电场的产生 SP曲线的特征曲线的特征 SP曲线的影响因素曲线的影响因素 SP曲线的应用曲线的应用1.自然电位测井自然电位测井主 要 内 容 重点？重点？难点难点？ 在钻井的过程中，在钻井的过程中，钻井液（泥浆）钻井液（泥浆）与钻穿与钻穿的的地层孔隙流体地层孔隙流体之间通过扩散吸附作用自然之间通过扩散吸附作用自然会产生一种电动势，测量这种电位差的测井方会产生一种电动势，测量这种电位差的测井方法就是法就是SP测井。测井。 什么是自然电位测井？什么是自然电位测井？1.1SP是由井中自然电场产生的电位是由井中自然电场产生的电位（Spo

4、ntaneous Potential Logging）地层水、石油、天然气地层水、石油、天然气淡水泥浆和盐水泥浆淡水泥浆和盐水泥浆水基泥浆和油基泥浆水基泥浆和油基泥浆有不同类型：有不同类型：电化学作用电化学作用 SP测井的装置测井的装置1.2（Spontaneous Potential Logging）用电缆将用电缆将MN与电位与电位差计两端相连，测量差计两端相连，测量MN间的电位差。间的电位差。 将一个电极将一个电极M放入井中，另一放入井中，另一个电极个电极N放在地面上接地，在不存放在地面上接地，在不存在任何人工电场的情况下，用测量在任何人工电场的情况下，用测量电位差的仪器测量电位差的仪器测

5、量M电极相对于电极相对于N电极之间的电位差，便可以进行自电极之间的电位差，便可以进行自然电位测井。然电位测井。 显然，自然电位测井测的是显然，自然电位测井测的是相对电位值相对电位值，即井内不同深度上的自然电位与地面上即井内不同深度上的自然电位与地面上N电极电极的固定电位值之差。的固定电位值之差。N电极的电位恒定电极的电位恒定是井中自然电位是井中自然电位的绝对数值吗？的绝对数值吗？井内有自然存井内有自然存在的电位变化在的电位变化说明井内有自说明井内有自然电流流动然电流流动必然有自然产必然有自然产生的电动势生的电动势 由于钻井液（由于钻井液（泥浆泥浆）和孔隙流体（）和孔隙流体（地层地层水、油、气水

6、、油、气）具有不同的矿化度，即含有的离）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子的浓度不同，井壁附近两种不同矿化度的溶液接触产生溶液接触产生电化学作用电化学作用，产生电动势造成，产生电动势造成自然电场。自然电场。扩散扩散扩散吸附作用扩散吸附作用扩散电动势扩散电动势扩散吸附电动势扩散吸附电动势过滤电动势过滤电动势氧化还原电动势氧化还原电动势研究表明，能产生一定电位值的自然电动势有四种：研究表明，能产生一定电位值的自然电动势有四种：扩散电动势扩散电动势（Ed ）扩散吸附电动势扩散吸附电动势（Eda ）2.机理：扩散扩散吸附作用机理：扩散扩散吸附作用3.结果：产生了电动势

7、，造成自然电场结果：产生了电动势，造成自然电场钻井液钻井液1.介质介质地层孔隙流体地层孔隙流体假定：假定：砂泥岩地层砂泥岩地层1淡水泥浆井淡水泥浆井23其中的盐类均为其中的盐类均为NaCLCmfCw 当两种不同浓度的溶液当两种不同浓度的溶液相接触时，高浓度溶液中的相接触时，高浓度溶液中的离子向低浓度一方移动（扩离子向低浓度一方移动（扩散现象）。散现象）。在砂泥岩地层中扩散有两条路径：在砂泥岩地层中扩散有两条路径： 通过砂岩直接向通过砂岩直接向泥浆中扩散；泥浆中扩散； 通过砂岩周围的泥通过砂岩周围的泥岩向泥浆中扩散。岩向泥浆中扩散。1212孔隙流体孔隙流体与与钻井液钻井液( (泥浆泥浆) )之间

8、的之间的 直接直接 扩散。扩散。不同离子扩散的速度不不同离子扩散的速度不同，研究表明同，研究表明Na的移的移动速度小于动速度小于Cl的移动的移动速度，即速度，即VNaVCL-。.2 .3 l gwdm fCuv R TEuvFCNa+CL-扩散方向扩散方向Na+Na+CL-CL-+-结果形成结果形成高浓度一方高浓度一方为正，低浓度一方为正，低浓度一方为负为负。 Ed起因于钻井液与地层水的浓度差引起的起因于钻井液与地层水的浓度差引起的离子扩散作用以及正负离子扩散速度的差异。离子扩散作用以及正负离子扩散速度的差异。.2.3lgwdamfCR TEICu、v的大小决定了的大小决定了Ed的极性，在纯的

9、极性，在纯砂岩情况下，因为砂岩情况下，因为uv，所以，所以Ed0，所以，所以 Eda0lglgmfwdamdadafwRCECKKC.2.3lgwdmfCuv R TEuvFC当泥质砂岩的泥质含量较小时，当泥质砂岩的泥质含量较小时，Qv小，小，vu，低浓度一方为负，高浓度，低浓度一方为负，高浓度一方为正，具有纯砂岩的性质；一方为正，具有纯砂岩的性质；当泥质砂岩的泥质含量较大时，当泥质砂岩的泥质含量较大时，Qv大，大，vCmf的的情况下讨论的，那么情况下讨论的，那么CwPSP。自然电位的幅度异常自然电位的幅度异常VSP ：自然电流在井自然电流在井中泥浆柱上产生的电压降。中泥浆柱上产生的电压降。1