自然電位測(cè)井

1、課 時(shí) 教 學(xué) 實(shí) 施 方 案課程：地球物理測(cè)井 授課班級(jí)：資源1101-04 授課學(xué)期： 2013-2014學(xué)年 1 學(xué)期課 題第二章 自然電位測(cè)井計(jì)劃學(xué)時(shí)6學(xué)時(shí)教 學(xué) 目 的通過(guò)本章內(nèi)容的學(xué)習(xí)，達(dá)到以下目的：1. 了解自然電位形成的原因，掌握陽(yáng)離子交換、擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)、擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)的概念。2. 掌握電動(dòng)勢(shì)的公式形式，明確其影響因素，了解泥巖和砂巖在自然電位上的差異3. 了解影響儲(chǔ)集層自然電位異常的因素4. 掌握自然電位曲線的應(yīng)用，重點(diǎn)掌握劃分儲(chǔ)集層和計(jì)算泥質(zhì)含量的用法重 點(diǎn)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式；用自然電位曲線劃分儲(chǔ)集層、計(jì)算泥質(zhì)含量難 點(diǎn)自然電位的形成；各種電動(dòng)勢(shì)的含義；自然電位曲線的影響因素教具

2、準(zhǔn)備PPT的制作，多媒體使用教 學(xué) 后 記 教 學(xué) 進(jìn) 程 設(shè) 計(jì)（包括教學(xué)要點(diǎn)、步驟、方法、時(shí)間安排及板書(shū)設(shè)計(jì)、作業(yè)布置等）一、教學(xué)要點(diǎn)1.井內(nèi)有自然電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生是由于儲(chǔ)層內(nèi)陽(yáng)離子的擴(kuò)散作用，而陽(yáng)離子的分布狀態(tài)和擴(kuò)散作用都是微觀上的，電流的流動(dòng)也是無(wú)法直接看到的，所以本章內(nèi)容講解非常困難。要盡量用圖形幫助學(xué)生理解電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生。2.通過(guò)自然電位的公式，明確決定自然電位大小的因素，進(jìn)而引出影響自然電位異常的主要因素。3.自然電位測(cè)井的應(yīng)用是本章的重點(diǎn)內(nèi)容，讓學(xué)生重點(diǎn)掌握如何根據(jù)自然電位曲線劃分儲(chǔ)集層以及計(jì)算泥質(zhì)含量二、教學(xué)步驟、方法第一節(jié) 井內(nèi)的自然電動(dòng)勢(shì)（2學(xué)時(shí)）1. 通過(guò)回顧第一章第二節(jié)內(nèi)容，

3、明確自然電位測(cè)井是一種電法測(cè)井，并且測(cè)量的是地層中自然產(chǎn)生的電位。2. 說(shuō)明自然電位產(chǎn)生的原因是不同濃度的溶液相接觸時(shí)的擴(kuò)散-吸附作用、鹽溶液在孔隙中的滲濾作用等。這些作用都與孔隙水中離子的分布有關(guān)，從而引出本節(jié)的第一個(gè)主要內(nèi)容：離子在孔隙水中的分布離子雙電層陽(yáng)離子交換。3. 明確了陽(yáng)離子的分布及擴(kuò)散作用，推導(dǎo)各種電動(dòng)勢(shì)的具體成因及大小，強(qiáng)調(diào)擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)、擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)、過(guò)濾電動(dòng)勢(shì)的概念及公示表達(dá)式。第二節(jié) 自然電位曲線形態(tài)分析（2學(xué)時(shí)）1. 了解了地層中的電動(dòng)勢(shì)以后，就可以根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的大小判斷電流在井眼地層中的流動(dòng)方向，從而確定砂泥巖儲(chǔ)層中自然電位曲線的形態(tài)。2. 由于電流在流動(dòng)過(guò)程中受到很多

4、因素的影響，所以這些因素也間接影響了自然電位曲線的形態(tài)。逐一講述地層水與泥漿濾液性質(zhì)、巖性、儲(chǔ)層厚度、儲(chǔ)層侵入帶大小、井徑等對(duì)自然電位曲線的影響。第三節(jié) 自然電位測(cè)井的應(yīng)用（2學(xué)時(shí)）（本章重點(diǎn)）1. 說(shuō)明自然電位測(cè)井適用于砂泥巖剖面和淡水泥漿的裸眼井，并說(shuō)明原因。2. 自然電位曲線的定性解釋：劃分儲(chǔ)集層，判斷巖性、判斷油氣水層、地層對(duì)比和沉積相研究3. 自然電位曲線的定量解釋：計(jì)算泥質(zhì)含量，確定地層水電阻率三、板書(shū)設(shè)計(jì)畫(huà)出井眼周?chē)碾x子分布圖；畫(huà)出井眼、泥巖、砂巖交界面的電流流動(dòng)示意圖并推導(dǎo)自然電位形態(tài)特征；推導(dǎo)用自然電位曲線計(jì)算泥質(zhì)含量的公式。備注學(xué)生作業(yè)批改記錄作業(yè)題目作業(yè)時(shí)間專業(yè)班級(jí)學(xué)生

5、作業(yè)情況學(xué)生作業(yè)批改記錄作業(yè)題目作業(yè)時(shí)間專業(yè)班級(jí)學(xué)生作業(yè)情況教 案第二章 自然電位測(cè)井第一章第二節(jié)中將測(cè)井方法按照物理性質(zhì)進(jìn)行了分類，其中電法測(cè)井作為測(cè)井中十分重要的測(cè)井方法，在實(shí)際工作中得到廣泛應(yīng)用。本章內(nèi)容就詳細(xì)講述一種電法測(cè)井自然電位測(cè)井。它是世界上最早使用的測(cè)井方法之一，簡(jiǎn)單實(shí)用，是砂泥巖剖面淡水泥漿裸眼井必測(cè)的項(xiàng)目之一。定義：自然電位測(cè)井是在裸眼井中測(cè)量井軸上自然產(chǎn)生的電位變化，以研究井剖面地層性質(zhì)的一種測(cè)井方法。因?yàn)楸菊聝?nèi)容涉及到電學(xué)和電化學(xué)的知識(shí)，先向?qū)W生講解幾個(gè)概念，幫助他們理解本章的內(nèi)容：電動(dòng)勢(shì)：是反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)換成電能的本領(lǐng)的物理量，電動(dòng)勢(shì)使電源兩端產(chǎn)生電壓；它的

6、大小等于非靜電力把單位正電荷從電源的負(fù)極，經(jīng)過(guò)電源內(nèi)部移到電源正極所作的功；電動(dòng)勢(shì)的方向規(guī)定為從電源的負(fù)極經(jīng)過(guò)電源內(nèi)部指向電源的正極，即與電源兩端電壓的方向相反。電位（電勢(shì)）：在靜電學(xué)里，電勢(shì)（electric potential）（又稱為電位）定義為：處于電場(chǎng)中某個(gè)位置的單位電荷所具有的電勢(shì)能。電勢(shì)只有大小，沒(méi)有方向，是標(biāo)量，其數(shù)值不具有絕對(duì)意義，只具有相對(duì)意義。電勢(shì)只不過(guò)是和標(biāo)準(zhǔn)位置相比較得出的結(jié)果，我們常取地球?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)位置。第一節(jié) 井內(nèi)的自然電動(dòng)勢(shì)井內(nèi)可以測(cè)量到自然電位，說(shuō)明井內(nèi)有自然電流流動(dòng)，那就要求井內(nèi)必須有自然產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。井內(nèi)自然電動(dòng)勢(shì)的起因，包括不同濃度的鹽溶液相接觸時(shí)的擴(kuò)散吸附

7、作用，鹽溶液在孔隙中的滲濾作用，金屬礦物和煤的氧化還原作用。對(duì)石油測(cè)井來(lái)說(shuō)主要是前兩種。這兩種作用都與孔隙水中離子的分布有關(guān)，所以本節(jié)首先要介紹孔隙水中離子的分布。一、巖石孔隙水中離子的分布巖石孔隙中的水是地層水（原裝地層）或泥漿濾液（沖洗帶），它們所含的鹽以NaCl為主，鹽分子在水中都是充分離解的，就是靠這些離子的運(yùn)動(dòng)，形成了巖石的導(dǎo)電性和自然電動(dòng)勢(shì)。1.離子雙電層水分子是電荷不完全平衡的極性分子，對(duì)外可顯示正負(fù)兩個(gè)極性，故Na和Cl可分別吸引極性水分子形成水合離子。由于晶格置換作用、礦物水解作用、破鍵作用等原因，巖石顆粒與水溶液接觸的表面常常帶有固定不動(dòng)的負(fù)電荷。這種現(xiàn)象在粘土礦物中最顯著

8、，砂巖中的細(xì)粒成分也可能有。（在此回顧上節(jié)的內(nèi)容，建立巖石體積物理模型時(shí)為什么要把巖石骨架與泥質(zhì)成分區(qū)分開(kāi)，也有一部分這個(gè)原因）。這些帶電表面，靠靜電引力吸引極性水分子及Na的水合離子。其中一部分陽(yáng)離子緊貼巖石顆粒表面，只作熱運(yùn)動(dòng)，不能移動(dòng)，構(gòu)成吸附層；另一部分陽(yáng)離子在吸附層之外形成擴(kuò)散層，可正常遷移。這樣就形成了巖石顆粒表面的雙電層：內(nèi)層是巖石顆粒本身在表面多余的負(fù)電荷，外層是巖石顆粒表面吸附層和擴(kuò)散層內(nèi)的陽(yáng)離子，總電荷等于內(nèi)層電荷。此處在黑板上畫(huà)出離子雙電層的示意圖。由于泥巖顆粒表面負(fù)電荷多，雙電層外層厚度很大，能夠自由移動(dòng)的地層水在壓實(shí)過(guò)程中排出去了，剩下的孔隙很小，不存在雙電層以外的自

9、由水。砂巖能巖性較純、孔隙直徑較大的巖石，雙電層外層的厚度非常小，或者只在局部地方有雙電層，孔隙內(nèi)含有大量的自由水，其含鹽量和離子成分保持正常的狀態(tài)，從水層中取出的水樣就是這種水。2.陽(yáng)離子交換雙電層中的水統(tǒng)稱粘土束縛水，但其擴(kuò)散層是是可動(dòng)的，吸附層是不動(dòng)的。它們的陽(yáng)離子或其水合離子都可以互相交換位置，也可以同雙電層外的陽(yáng)離子或其水合離子交換位置而移動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為陽(yáng)離子交換。其特點(diǎn)是同樣電荷的離子互相交換和等電量互相交換。巖石陽(yáng)離子交換的能力用陽(yáng)離子交換容量表示。實(shí)驗(yàn)室測(cè)量時(shí)用符號(hào)CEC表示巖石的陽(yáng)離子交換容量，它表示每100g干巖樣交換鈉離子的毫克當(dāng)量數(shù)。測(cè)井解釋中用Qv表示巖石的陽(yáng)離子交

10、換容量，它表示每單位總孔隙體積交換鈉離子的克當(dāng)量數(shù)或毫克當(dāng)量數(shù)。巖石平均顆粒密度，g/cm3；巖石總孔隙度，小數(shù)；雙電層內(nèi)層離子主要是靠粘土和細(xì)小顆粒表面多余的負(fù)電荷形成的，陽(yáng)離子交換容量反映了雙電層外層平衡離子的濃度，故巖石的陽(yáng)離子交換容量是巖石泥質(zhì)或粘土含量的指示。3.雙水在孔隙直徑較大的泥質(zhì)砂巖中，雙電層的厚度很有限，實(shí)際上巖石孔隙中以自由水為主。這兩部分水在性質(zhì)上是不同的：雙電層外層那部分水主要含陽(yáng)離子，陰離子很少，其性質(zhì)與相鄰泥巖孔隙中的水相同，稱為粘土束縛水；雙電層外層以外，離顆粒表面較遠(yuǎn)的那部分水，是通常性質(zhì)的地層水，正、負(fù)離子大體平衡，稱為遠(yuǎn)水。二、儲(chǔ)集層的自然電動(dòng)勢(shì)假設(shè)完全含

11、水的儲(chǔ)集層其沖洗帶與原狀地層直接接觸，則其自然電動(dòng)勢(shì)可看成是產(chǎn)生在兩者接觸的界面上。主要分以下幾種：1. 擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)（1）假設(shè)：泥漿濾液和地層水中的鹽都是NaCl；沖洗帶泥漿濾液NaCl質(zhì)量濃度為Cmf，原狀地層水鹽濃度為Cw，且CwCmf，此時(shí)稱為淡水泥漿。地層巖性很純，Qv近似為0，巖石孔隙中幾乎沒(méi)有離子雙電層，兩種溶液的交界面相當(dāng)于無(wú)數(shù)孔隙構(gòu)成的滲透性隔膜（2）擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)形成的過(guò)程離子從濃度高的一方向濃度低的一方擴(kuò)散；Cl-的遷移率>Na+的遷移率,使得泥漿一側(cè)的Cl-富集，地層水一側(cè)Na+富集，形成正負(fù)電荷的富集，在兩種溶液交界出產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)；電動(dòng)勢(shì)使Cl-遷移速度減慢，而Na+遷

12、移速度加快，使電荷富集速度減慢；到正負(fù)離子遷移速度相同時(shí)，電動(dòng)勢(shì)不再增加，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。此時(shí)的電動(dòng)勢(shì)稱為擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)。（3）擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)大小應(yīng)用電化學(xué)知識(shí)，導(dǎo)出兩種自由溶液相接觸時(shí)計(jì)算擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)的涅爾斯特方程：l+正離子遷移率, l-負(fù)離子遷移率，R氣態(tài)常數(shù)，T絕對(duì)溫度，Z離子價(jià)，F(xiàn)法拉第常數(shù)，Cmf泥漿濾液濃度，CW地層水濃度因?yàn)槿芤弘娮杪逝c其質(zhì)量濃度成反比，上式可改為：Kd擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)系數(shù), 25時(shí)，對(duì)于NaCl溶液，Kd= -11.6mv Rmf泥漿濾液電阻率，RW地層水電阻率2.擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)（1）形成條件：巖性不太純，泥質(zhì)含量較多的儲(chǔ)集層，巖石顆粒表面形成明顯的離子雙電層，陽(yáng)離子交換容量有

13、顯著的數(shù)值。（2）形成過(guò)程：巖石孔隙內(nèi)有兩種水，一種是含有雙電層的粘土水，富含Na+，Cl-很少；一種是遠(yuǎn)水，離子平衡，所以整體來(lái)說(shuō)Na+濃度增加；在濃度差的作用下發(fā)生離子擴(kuò)散（遠(yuǎn)水中的鈉離子、氯離子；擴(kuò)散層中的鈉離子）,鈉離子的擴(kuò)散量比純巖石情況下大；使富集的電荷量比純巖石減少，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)變??；當(dāng)泥質(zhì)含量達(dá)到一定的程度，電動(dòng)勢(shì)反向；泥質(zhì)巖石中的這種電動(dòng)勢(shì)，即是擴(kuò)散-吸附電動(dòng)勢(shì)。因?yàn)閹r石孔隙有讓陽(yáng)離子選擇性滲透的作用，如化學(xué)中的半透膜，故這種電動(dòng)勢(shì)也稱薄膜電勢(shì)。泥質(zhì)巖石的電動(dòng)勢(shì)介于純砂巖和純泥巖之間。3.過(guò)濾電動(dòng)勢(shì)為防止井噴，鉆井時(shí)的泥漿柱壓力略大于地層壓力。在此壓力差的作用下，泥漿濾液會(huì)向巖

14、石孔隙內(nèi)滲透，并會(huì)帶動(dòng)離子雙電層中擴(kuò)散層的流體向同一方向流動(dòng)。泥漿濾液為電中性，而擴(kuò)散層富集陽(yáng)離子，故在低壓一側(cè)形成正電荷富集，而在高壓一側(cè)形成負(fù)電荷富集，從而形成過(guò)濾電動(dòng)勢(shì)。一般認(rèn)為這一過(guò)程發(fā)生在泥餅形成之前，泥餅形成后幾乎是不滲透的，上述壓差將落在泥餅上，不會(huì)再形成濾液流動(dòng)，而原來(lái)聚集的電荷重新達(dá)到平衡，不再有過(guò)濾電動(dòng)勢(shì)。因此過(guò)濾電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生于正在產(chǎn)生液體流動(dòng)的層位，而儲(chǔ)集層都有泥餅，所以通常不考慮過(guò)濾電動(dòng)勢(shì)。表達(dá)式： Rmf泥漿濾液電阻率，.m； 泥漿濾液的粘度，Pa.s；P泥漿柱與地層之間的壓力差，atm；A過(guò)濾電動(dòng)勢(shì)系數(shù)，mV，滲透巖石0.77mV； 是泥漿濾液的介電常數(shù) ； 是與巖石

15、的物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān)的參數(shù)。三、泥巖的自然電動(dòng)勢(shì)泥巖的電動(dòng)勢(shì)一般是擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)。即把泥巖看成只讓陽(yáng)離子透過(guò)的理想薄膜，儲(chǔ)集層中的地層水或井內(nèi)泥漿濾液中的陽(yáng)離子通過(guò)泥巖孔隙向另一方擴(kuò)散，產(chǎn)生擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)。產(chǎn)生過(guò)程：砂巖中Na+、Cl- 通過(guò)泥巖向井內(nèi)擴(kuò)散;泥巖孔隙中陽(yáng)離子濃度高，它將排斥Na+，使其擴(kuò)散到泥漿中，而Cl- 被吸附；在泥漿中形成Na+富集,泥巖中Cl-富集，達(dá)到平衡時(shí)，電動(dòng)勢(shì)為Eda我們把這樣形成的電動(dòng)勢(shì)看成是存在于泥巖井壁兩側(cè)，Cw>Cmf時(shí)，泥漿一側(cè)為正極，泥巖一側(cè)為負(fù)極。反之，泥漿一側(cè)為負(fù)極，泥巖一側(cè)為正極。 表達(dá)式：由于形成原因都是離子的擴(kuò)散，只是泥巖中只有陽(yáng)離子的

16、擴(kuò)散，沒(méi)有陰離子，所以將計(jì)算擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)的涅爾斯特方程中l(wèi)-=0,便得到泥巖的電動(dòng)勢(shì)：為電動(dòng)勢(shì)系數(shù)，當(dāng)溫度為25時(shí)，對(duì)于NaCl溶液，Kda=59.1mv，與砂巖中的系數(shù)符號(hào)相反，表示泥巖井壁上與儲(chǔ)集層沖洗帶界面上的自然電動(dòng)勢(shì)的極性是相反的。第二節(jié) 自然電位曲線形態(tài)分析一、自然電位曲線的形成要了解自然電位，就要了解自然電流。圖2-1顯示了砂泥巖儲(chǔ)集層中自然電位和電流的變化情況（Cw>Cmf）：砂巖沖洗帶與未侵入帶的交界面上產(chǎn)生擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)Ed，沖洗帶一側(cè)為負(fù)極，未侵入帶一側(cè)為正極；砂巖未侵入帶的地層水通過(guò)泥巖孔隙與泥巖井眼內(nèi)的泥漿濾液產(chǎn)生擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)Eda，該電動(dòng)勢(shì)在泥巖井壁兩側(cè)，泥漿一側(cè)

17、為正極，泥巖一側(cè)為負(fù)極。 圖2-1在上述前提條件下，自然電流從泥巖井壁的正極出發(fā)，流經(jīng)井內(nèi)泥漿，進(jìn)入砂巖沖洗帶和未侵入帶，再經(jīng)過(guò)泥巖流向井內(nèi)泥漿。因此，井內(nèi)的自然電流在砂巖、泥巖與井眼交界處形成環(huán)狀流動(dòng)，全部電流都流經(jīng)井內(nèi)砂巖與泥巖的交界面，該處電流密度最大，其他地方有不同程度的發(fā)散。自然電流在井內(nèi)的電位降造成井軸上自然電位的變化，各個(gè)地層的變化構(gòu)成全井自然電位曲線。曲線形成：由上往下，當(dāng)泥巖厚度較大，測(cè)量電極離泥巖與砂巖界面較遠(yuǎn)時(shí)，那里沒(méi)有自然電流流動(dòng)，測(cè)量到的電位是電極極化電位，一般非常小，而且是穩(wěn)定的，故自然電位曲線是一段比較平直的直線；當(dāng)井內(nèi)有了自然電流由上往下流動(dòng)，且各個(gè)截面的電流強(qiáng)

18、度逐漸增加時(shí)，它產(chǎn)生的電位降也增加，井內(nèi)自然電位緩慢降低，界面上電流強(qiáng)度最大，地層界面上的電位也降低最快，過(guò)了界面電位又降低緩慢，直到?jīng)]有自然電流流動(dòng)變成平直曲線；到了地層下部的界面時(shí)，因電流是由下往上流動(dòng)，使井內(nèi)自然電位逐漸變高，直到?jīng)]有電流流動(dòng)時(shí)升到泥巖井內(nèi)的電極電位。二、儲(chǔ)集層的自然電位異常自然電位曲線記錄井軸上自然電位曲線的變換，并不記錄自然電位的實(shí)際數(shù)值。因而，曲線圖例上不標(biāo)出電位的真實(shí)坐標(biāo)，只用正、負(fù)號(hào)標(biāo)出電位高低方向，并用兩條豎線標(biāo)出電位變化的橫向比例。1.泥巖基線定義：我們把一個(gè)井段內(nèi)鄰近的泥巖層的自然電位曲線構(gòu)成的直線段，稱為自然電位泥巖基線，簡(jiǎn)稱泥巖基線。特點(diǎn)： 泥巖基線比

19、較平直； 一個(gè)井段內(nèi)相鄰泥巖的自然電位曲線大體上構(gòu)成一條豎直線或略有傾斜的直線。標(biāo)定泥巖基線時(shí)要注意以下事項(xiàng)：標(biāo)定泥巖基線時(shí)，考慮大多數(shù)，傾向純泥巖；儲(chǔ)集層負(fù)異常時(shí)，泥巖基線取最高；儲(chǔ)集層正異常時(shí)，泥巖基線取最低；不同地層水礦化度，基線不同。2.儲(chǔ)集層自然電位異常儲(chǔ)集層的自然電位曲線一般都偏離泥巖基線，叫做自然電位異常。當(dāng)Cw>Cmf，即淡水泥漿時(shí)，儲(chǔ)集層自然電位曲線偏向低電位一方，稱為負(fù)異常，它偏離泥巖基線的最大幅度是該異常的大小，其值是負(fù)的；當(dāng)Cw<Cmf，即鹽水泥漿情況下，儲(chǔ)集層的自然電位偏向高電位一方，稱為正異常，其值是正的。三、影響儲(chǔ)集層自然電位異常的因素儲(chǔ)集層自然電位異

20、常的最大幅度是自然電流在井內(nèi)泥漿中產(chǎn)生的電位降。因此，影響井內(nèi)自然電流的因素也就是影響儲(chǔ)集層自然電位異常的因素。設(shè)井內(nèi)泥漿柱等效電阻為rm，儲(chǔ)集層沖洗帶等效電阻為rxo，未侵入帶等效電阻為rt，泥巖等效電阻為rsh，只考慮儲(chǔ)集層擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)Ed和泥巖擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)Eda，則它們串聯(lián)電路的等效電流I為：如果把儲(chǔ)集層的自然電位異常記為SP，并把它看成是自然電流在井內(nèi)泥漿柱上的電位降，則：自然電位總電動(dòng)勢(shì)（Ed-Eda）與SP符號(hào)一致，當(dāng)Cw>Cmf時(shí)，Ed<0，Eda>0，（Ed-Eda）<0，與SP負(fù)異常一致。1. 靜自然電位（總自然電動(dòng)勢(shì)）自然電流回路的總自然電動(dòng)勢(shì)（Ed

21、-Eda）是產(chǎn)生SP的決定性因素。這個(gè)總自然電動(dòng)勢(shì)稱為靜自然電位，用SSP表示，因?yàn)樗喈?dāng)于自然電流回路斷路（沒(méi)有自然電流）時(shí)儲(chǔ)集層的自然電位異常。SSP= Ed-Eda=因?yàn)镵d和Kda與溶液絕對(duì)溫度T(K)成正比，25時(shí)(即25+273=298)，Kd=-11.6mV，Kda=59.1mV，Kd-Kda=-70.7mV，令自然電位系數(shù)K:則完全含水純巖石的靜自然電位為：此式表明，Cw>Cmf，即淡水泥漿時(shí)，SSP或SP為負(fù)值，反之為正值。根據(jù)上述公式可得出以下影響SSP或SP的因素：（1） 地層水與泥漿性質(zhì)。二者的含鹽量應(yīng)該有較大差別，因?yàn)镃w與Cmf相近時(shí)SP無(wú)異常，Cw>C

22、mf時(shí)為負(fù)異常，Cw<Cmf時(shí)為正異常。（2） 儲(chǔ)集層與泥巖的巖性。上述計(jì)算SSP的公式是對(duì)純砂巖與純泥巖得出的結(jié)果，如果儲(chǔ)層泥質(zhì)含量增加或者泥巖砂質(zhì)增多，都將使總自然電動(dòng)勢(shì)減小。（3） 地層溫度。地層溫度升高使自然電位系數(shù)K增加，從而使SP增加，但一般溫度變化的影響有限，在有限的解釋井段內(nèi)可不考慮溫度變化的影響。2. 儲(chǔ)集層厚度儲(chǔ)集層厚度是影響SP幅度的常見(jiàn)因素，一般4m以下的地層，SP隨其厚度減小而減小。厚度變薄意味著自然電流流經(jīng)儲(chǔ)集層的橫截面減小，從而使rxo和rt增加，在其他因素不變的情況下，自然電流減小，SP減小。相反，當(dāng)儲(chǔ)集層厚度充分大時(shí)，rxo、rt及rsh比rm小得多，當(dāng)

23、忽略其影響時(shí)，SP->SSP。3. 儲(chǔ)集層含油性和電阻率含油氣飽和度比較高的儲(chǔ)集層，其電阻率比它完全含水時(shí)高3-5倍以上，這時(shí)rt明顯升高，使SP略有減小。所以在測(cè)井圖上，油氣層的SP略小于相鄰的水層，厚度較大的油水同層，當(dāng)其向下Sw增加時(shí)，SP異常逐漸增大。4. 儲(chǔ)集層侵入帶直徑儲(chǔ)集層侵入帶直徑愈大，Ed離井壁愈遠(yuǎn)，從而使自然電流回路的路徑增長(zhǎng)，自然電流減小，SP略有減小。裸眼井中，相隔很長(zhǎng)時(shí)間對(duì)同一地層測(cè)出的SP有明顯差別，就是泥漿長(zhǎng)期浸泡，侵入深度加大的結(jié)果。5. 泥漿電阻率和井徑泥漿電阻率不但影響自然電動(dòng)勢(shì)，而且影響井內(nèi)電位降。當(dāng)泥漿電阻率很低時(shí)被稱為鹽水泥漿，這時(shí)即使有自然電動(dòng)

24、勢(shì)，但因rm太小，井內(nèi)自然電位幾乎沒(méi)有變化，SP曲線平直，不能劃分儲(chǔ)集層。因此自然電位測(cè)井不能用于鹽水泥漿，用于淡水泥漿最好。儲(chǔ)集層井徑明顯擴(kuò)大時(shí)，因rm減小，SP可能減小。6. 巖性剖面自然電位測(cè)井是一種以泥巖為背景來(lái)顯示儲(chǔ)集層性質(zhì)的測(cè)井方法，SP大小不只與儲(chǔ)集層性質(zhì)有關(guān)，而且與相鄰泥巖的性質(zhì)有關(guān)。這種方法只能用于儲(chǔ)集層與泥巖交替出現(xiàn)的巖性剖面，最常見(jiàn)的是砂泥巖剖面，也可以包括碎屑巖以外的其他巖性儲(chǔ)集層，如生物灰?guī)r等。但不能用于巨厚的碳酸鹽巖剖面，因?yàn)樗鼪](méi)有或很少有泥巖，裂縫發(fā)育的儲(chǔ)集層以致密碳酸鹽巖為圍巖，許多儲(chǔ)集層要通過(guò)遠(yuǎn)處的泥巖才能形成自然電流回路，因而在相鄰泥巖間形成巨厚的大片SP異常，不能用來(lái)劃分和研究?jī)?chǔ)集層。第三節(jié) 自然電位測(cè)井的應(yīng)用自然電位測(cè)井在砂泥巖剖面和淡水泥漿的裸眼井中，應(yīng)用廣泛，有很多的用途。一、自然電位曲線的定性解釋1.劃分儲(chǔ)集層自然電位曲線上一切偏離泥巖基線的明顯異常是孔隙性和滲透性較好的儲(chǔ)集層的標(biāo)志。在泥巖基線上或其附近變化的地層是非儲(chǔ)集層，是泥巖或其他孔隙性和滲透性很差的地層，后者常稱為致密層。對(duì)于巖性均勻、厚度較大、界面清楚的儲(chǔ)集層，通常用SP異常幅度的半幅點(diǎn)（從泥巖基線算起1/