测井课件第三章自然电位测井.pdf

第三章 自然电位测井第三章 自然电位测井 第三章 自然电位测井第三章 自然电位测井 （（S Spontanneouspontanneous P Potential Logging otential Logging PDF created with pdfFactory Pro trial version 自然电位测井自然电位测井 PDF created with pdfFactory Pro trial version 自然电位与电阻率同时测量 PDF created with pdfFactory Pro trial version 1 井内的自然电动势井内的自然电动势 一、岩石孔隙水中一、岩石孔隙水中离子离子的分布的分布 PDF created with pdfFactory Pro trial version 1.离子双电层离子双电层 （（1）地层水中盐分子（主要是）地层水中盐分子（主要是NaCl）充分离解，与）充分离解，与 极性水分子形成水合离子；极性水分子形成水合离子； （（2））岩石颗粒与水溶液接触的表面岩石颗粒与水溶液接触的表面带有固定不动的带有固定不动的 负电荷负电荷，粘土矿物中最显著；，粘土矿物中最显著； （（3）带负电的岩石表面）带负电的岩石表面吸引极性水分子与吸引极性水分子与Na离子离子的的 水合离子，形成离子双电层。（内层岩石表面负电水合离子，形成离子双电层。（内层岩石表面负电 荷；外层吸附的阳离子）荷；外层吸附的阳离子） PDF created with pdfFactory Pro trial version 离子双电层离子双电层 （（5）双电层是在岩石沉积、压实和成岩过程中形成的。）双电层是在岩石沉积、压实和成岩过程中形成的。 （（4）吸附阳离子）吸附阳离子 吸附层吸附层 紧贴岩石表面，不能移动紧贴岩石表面，不能移动 扩散层扩散层 吸附层之外阳离子，可正常移动吸附层之外阳离子，可正常移动 泥岩泥岩表面负电荷多，双电层外层的厚度表面负电荷多，双电层外层的厚度很大很大，能，能够够 移动的地层水在压实过程中移动的地层水在压实过程中排出去排出去，水，水全全是是束缚束缚水水。。 砂砂岩岩双电层外层的厚度双电层外层的厚度非非常常小小。。 PDF created with pdfFactory Pro trial version 2.阳离子交换阳离子交换 双电层内的阳离子或其水合离子相互交换位置，双电层内的阳离子或其水合离子相互交换位置， 或与双电层之外的阳离子及水合或与双电层之外的阳离子及水合离子离子交换交换位位置而置而移移 动动（等电量交换），交换的难易程度取决于岩石表（等电量交换），交换的难易程度取决于岩石表 面对阳离子的静电引力。面对阳离子的静电引力。 3.双水双水 粘土粘土束缚束缚水水 双电层以外，离颗粒表面较远的那部分水，双电层以外，离颗粒表面较远的那部分水， 正负离子大体平衡，是正常性质的地层水。正负离子大体平衡，是正常性质的地层水。 双电层外层那部分水，主要含阳离子；双电层外层那部分水，主要含阳离子； 远远水水 PDF created with pdfFactory Pro trial version 二、储集层的自然电动势二、储集层的自然电动势 1.扩散电动势（含水扩散电动势（含水纯纯岩石）岩石）Ed CwCmf,且NaCl分子CwCmf,且NaCl分子 全部电离，全部电离，岩性纯，岩性纯， 无双电层无双电层，， 水是远水水是远水 PDF created with pdfFactory Pro trial version 1）离子从浓度1）离子从浓度高的一方向浓度低高的一方向浓度低的一方扩散，的一方扩散， 2 2 ClCl- -的迁移率的迁移率NaNa 的迁移率的迁移率,使得泥浆一侧的Cl,使得泥浆一侧的Cl- -富富 集，地层水一侧Na集，地层水一侧Na 富集，形成正负电荷的富集，富集，形成正负电荷的富集， 在在两种溶液间产生电动势两种溶液间产生电动势; ; 3 Cl3 Cl- -迁移速度减慢，而Na迁移速度减慢，而Na 迁移速度加快，使电荷迁移速度加快，使电荷 富集速度减慢富集速度减慢; ; 4 到正负离子迁移速度相同时，电动势不再增加，4 到正负离子迁移速度相同时，电动势不再增加， 达到动态平衡。此时的电动势称为扩散电动势。达到动态平衡。此时的电动势称为扩散电动势。 扩散电动势（含水扩散电动势（含水纯纯岩石）岩石）Ed PDF created with pdfFactory Pro trial version Ed表达式表达式 mf w d C C ZF RT ll ll Elg3 . 2⋅ − − − l正离子正离子迁迁移移率率, l-负离子负离子迁迁移移率率 R气态气态常常数数，，T绝对温绝对温度度 Z离子离子价价，，F法拉法拉第常第常数数 Cmf泥泥浆滤浆滤液液浓浓度，度，CW地层水地层水浓浓度度 PDF created with pdfFactory Pro trial version 当溶液浓度较低时当溶液浓度较低时（（R0.1Ωm,电阻率与其浓度电阻率与其浓度 成成线线性性反比反比，上式可以写成，上式可以写成 w mf dd R R KElg ZFll RTll Kd − − − 3 . 2 Kd扩散电动势扩散电动势系数系数 Rmf泥泥浆滤浆滤液电液电阻率阻率 RW地层水电地层水电阻率阻率 PDF created with pdfFactory Pro trial version 2.扩散扩散-吸附电动势（泥质岩石）吸附电动势（泥质岩石） 1）因为含泥质，所以在岩石颗粒表面形成双电层，）因为含泥质，所以在岩石颗粒表面形成双电层， 岩石孔隙中有粘土水和远水岩石孔隙中有粘土水和远水; 2）在浓度差的作用下发生扩散（远水中的钠离子、）在浓度差的作用下发生扩散（远水中的钠离子、 氯离子；氯离子；扩散层中的扩散层中的钠钠离子离子））,钠钠离子的离子的速速度度比纯比纯岩岩 石石情况下高情况下高; 3）使富集的电荷量减少，产生）使富集的电荷量减少，产生电动势电动势变小变小; 4）当泥质含量达到一定的程度，）当泥质含量达到一定的程度，电动势电动势反向反向; 5）泥质岩石中的这种电动势，即是扩散）泥质岩石中的这种电动势，即是扩散-吸附电动势。吸附电动势。 PDF created with pdfFactory Pro trial version 三、三、纯纯泥岩的电动势泥岩的电动势Eda 砂岩中砂岩中Na、、Cl-通过通过 泥岩向井内扩散，由于泥岩向井内扩散，由于泥泥 岩孔隙中阳离子岩孔隙中阳离子浓浓度度高高，， 它将排斥它将排斥Na，使其扩散，使其扩散 到泥浆中，而到泥浆中，而Cl-被吸被吸 附，在附，在泥泥浆浆中形成中形成Na富富 集集，泥岩中，泥岩中Cl-富集富集，达，达 到平衡时，电动势为到平衡时，电动势为Eda 1、形成、形成 PDF created with pdfFactory Pro trial version 2. Eda表达式表达式 在在Ed表达式中，令表达式中，令l-0 mf w da mf w da C C K C C ZF RT Elglg3 . 2 w mf da R R Klg ZF Rt K da 3 . 2 PDF created with pdfFactory Pro trial version 2 SP曲线形态分析曲线形态分析 一、自然电位曲线的形成一、自然电位曲线的形成 1.在砂层形成 Ed ，1.在砂层形成 Ed ， 泥岩层形成Eda；泥岩层形成Eda； 2.泥岩，砂岩，泥浆2.泥岩，砂岩，泥浆 都是导电介质；都是导电介质； 3.在砂层与泥岩交界处3.在砂层与泥岩交界处 形成自然电流；形成自然电流； 4.井内不同岩层处电位4.井内不同岩层处电位 的变化构成全井自然电的变化构成全井自然电 位曲线。位曲线。 PDF created with pdfFactory Pro trial version 泥岩 泥岩 砂岩 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - da E da E d E - 25mv 自然电位 PDF created with pdfFactory Pro trial version 二、储层的自然电位二、储层的自然电位异常异常 实测自然电位曲线实测自然电位曲线 1）没有绝对零点1）没有绝对零点 2）有2）有带极带极性的性的横横向向比例尺比例尺 PDF created with pdfFactory Pro trial version 1.泥岩1.泥岩基线基线 2.储层的2.储层的异常异常偏离基线的变化偏离基线的变化 负异常偏离基线向低电位一方负异常偏离基线向低电位一方 正异常偏离基线向高电位一方正异常偏离基线向高电位一方 异常幅度偏离泥岩基线的最大幅度，负异常为负异常幅度偏离泥岩基线的最大幅度，负异常为负 值,正异常为正值值,正异常为正值 相邻的泥岩自然电位曲线构成的直线段相邻的泥岩自然电位曲线构成的直线段 PDF created with pdfFactory Pro trial version 三、影响储层自然电位异常的因素三、影响储层自然电位异常的因素 等效电流等效电流 shtm dad rrr EE I − 储储层的层的∆uspIrm Ed-Eda与与储储层的层的∆usp符号符号一一致致 当当CwCmfCwCmf时，时，Ed0, Ed0, E Ed d-E-Eda da0, mfw CC 负负异异常常 正正异异常常 无异无异常常 ︱︱Cw - Cmf ︳↗︳↗异异常常幅幅度度↗↗ PDF created with pdfFactory Pro trial version 上上次课次课内内容容 0 I U KRa ∆ ΔΔU ΔΔUM1M2 UM2 1、、微微电极测井电极测井 PDF created with pdfFactory Pro trial version 上上次课次课内内容容 2、井中自然电动势及自然电位曲线的形成、井中自然电动势及自然电位曲线的形成 泥岩 泥岩 砂岩 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - da E da E d E - 25mv 自然电位 PDF created with pdfFactory Pro trial version 影响因素影响因素 2.储层厚度2.储层厚度 h4m，hh4m，h↓-----〉 r-----〉 rt t↑----〉 I ----〉 I ↓ ----〉----〉 ∆usp↓ 3.储层含油性和电阻率3.储层含油性和电阻率 4.泥浆电阻率和井径4.泥浆电阻率和井径 Rt↑-----〉r-----〉rt t↑-----〉-----〉∆usp↓ 盐水泥浆盐水泥浆（Rm0.1Ωm,∆usp很小很小，不，不能用能用；； 扩径扩径rm↓ -----〉-----〉∆usp↓ shtm dad rrr EE I − 储储层的层的∆uspIrm PDF created with pdfFactory Pro trial version 3 SP曲线的应用曲线的应用 适用于适用于砂泥岩砂泥岩剖面剖面、、淡淡水泥浆水泥浆裸眼裸眼井井 一、定性解释一、定性解释 1.划分储层 1.划分储层 特征有异常特征有异常 界界面半幅点面半幅点 2.2.判断判断岩性岩性 砂泥岩砂泥岩剖面剖面 偏偏离离基线基线砂岩砂岩 基线基线泥岩泥岩 PDF created with pdfFactory Pro trial version 二、估算泥质含量二、估算泥质含量 三、确定地层水电阻率三、确定地层水电阻率 （自学）（自学） SSP SPSSP SSP SP Vsh − −1 Vsh地层的泥地层的泥质含量质含量 SP解解释释层的自然电位层的自然电位异异常常 SSP解解释释井井段段的的静静自然电位自然电位 PDF created with pdfFactory Pro trial version