辨析異常自然電位曲線

辨析異常自然電位曲線測(cè)井四分公司劉長(zhǎng)忠

自然電位作為勝利油田標(biāo)準(zhǔn)測(cè)井曲線之一，在測(cè)量時(shí)有時(shí)會(huì)碰到一些與常規(guī)認(rèn)識(shí)不相符的正異?；蜇?fù)異常，正確判斷這些異常的正確與否是提高時(shí)效的關(guān)鍵。

知曉自然電位測(cè)量原理，了解地區(qū)規(guī)律，結(jié)合實(shí)際現(xiàn)象分析高阻薄互層對(duì)自然電位曲線的影響，掌握外界因素對(duì)自然電位的影響，是快速解決問題，避免無效勞動(dòng)的基礎(chǔ)。

油井中的自然電位主要是由于鉆井濾液與地層水之間產(chǎn)生的擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)和擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的，由于鉆井液柱的壓力只是略高于地層壓力，因此過濾電位常忽略不計(jì)。通常，自然電位曲線需符合以下規(guī)律：

1.對(duì)稱性:上下圍巖巖性相同時(shí)，曲線對(duì)地層中部對(duì)稱； 2.對(duì)厚度較大（h>4d）的地層，ΔUsp=SSP,且曲線半幅點(diǎn)深度對(duì)應(yīng)地層界面。

3.對(duì)砂巖滲透層，相對(duì)泥巖基線，SP曲線可向左（負(fù)異常）或向右（正異常）偏轉(zhuǎn)，這主要取決于地層水與泥漿濾液的相對(duì)礦化度。當(dāng)Cw>Cmf時(shí)，SP曲線顯示負(fù)異常；當(dāng)Cw<Cmf時(shí)，曲線顯示正異常。自然電位測(cè)井的影響因素主要有： 1.Rw/Rmf的影響，地層水電阻率和泥漿濾液電阻率的比值越大，自然電位的總電動(dòng)勢(shì)越大，曲線異常幅度ΔUsp越大，反之則越小。2.巖性：泥質(zhì)含量的多少，影響ΔUsp的大小，泥質(zhì)含量越少，自然電位幅度越大，反之則越小。自然電位測(cè)井的影響因素主要有： 3.巖石電阻率Rt：Rt越大，自然電流越小，ΔUsp隨之減小，油層的ΔUsp一般小于相鄰的水層。 4.地層厚度：地層厚度增大，即R減小，則ΔUsp增大，反之則ΔUsp減小。5.井徑及侵入帶：目的層有鉆井液侵入時(shí)，鉆井濾液與地層水的分界面移向地層內(nèi)部，使自然電流流經(jīng)的目的層和圍巖的路徑增大，使R增大，ΔUsp隨之減小。自然電位曲線形狀與地層關(guān)系示意圖：ShaleCleanSSShaleShaleShaleShalySSCleanSSCleanSSFreshWaterSaltWaterSaltWaterSaltWater根據(jù)自然電位的成因及曲線的規(guī)律，自然電位曲線的應(yīng)用如下：

1.劃分滲透層： 淡水泥漿鉆井時(shí)，在砂巖滲透層處，SP曲線出現(xiàn)負(fù)異常，對(duì)厚度較大（h>4d)的地層，可用曲線半幅點(diǎn)確定地層界面。含泥質(zhì)的砂巖，隨泥質(zhì)含量的增加SP異常幅度減小。一般，含水砂巖的自然電位異常幅度略大于含油砂巖的ΔUsp。對(duì)厚度較大的地層，曲線半幅點(diǎn)間的距離接近地層厚度，厚度越大，精度越高。 2、估計(jì)泥質(zhì)含量，可使用圖版法，也可用經(jīng)驗(yàn)公式法———層狀泥質(zhì)與砂巖形成砂泥質(zhì)交互層，且層狀泥質(zhì)與砂質(zhì)層的電阻率相差不大時(shí)，泥質(zhì)含量為：根據(jù)自然電位的成因及曲線的規(guī)律，自然電位曲線的應(yīng)用如下： 3、確定地層水的電阻率Rw

根據(jù)自然電位的成因及曲線的規(guī)律，自然電位曲線的應(yīng)用如下：根據(jù)自然電位的成因及曲線的規(guī)律，自然電位曲線的應(yīng)用如下： 4、判斷水淹層 油層頂部或底部水淹的水淹層在自然電位曲線上的特點(diǎn)：自然電位曲線的泥巖基線在該層的上部（頂部水淹）或下部（底部水淹）發(fā)生偏移。其主要原因是注入水與原地層水的礦化度不同。偏移值的大小為：

在實(shí)際工作中，我們發(fā)現(xiàn)某些高電阻率地層中所測(cè)自然電位曲線按照常規(guī)方式進(jìn)行解釋的結(jié)果與現(xiàn)實(shí)發(fā)生明顯沖突。通常認(rèn)為高電阻率和自然電位明顯異常是油氣儲(chǔ)集層的特征,可是錄井卻沒見油氣顯示,就是見了油氣顯示也會(huì)出現(xiàn)巖電矛盾，因此,有必要對(duì)高電阻率地層及其自然電位異常情況進(jìn)行分析。

例1：東營(yíng)組底部灰質(zhì)砂巖出現(xiàn)在凸起與凹陷的結(jié)合部,是東營(yíng)組在上古生界之上超覆沉積的結(jié)果,目前僅在埕東凸起北部緩坡見到。該套高電阻率地層為灰質(zhì)砂巖與含礫砂巖互層,其中:灰質(zhì)砂巖碎屑顆粒以石英為主，灰質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)物含量高,致密堅(jiān)硬,儲(chǔ)集物性差,錄井無油氣顯示;含礫砂巖碎屑顆粒也以石英為主,灰質(zhì)膠結(jié),膠結(jié)物含量低,較疏松,儲(chǔ)集物性相對(duì)較好,錄井無油氣顯示。但是,其電性特征自然電位正異常幅度卻很大,電阻率也較高,聲波差較小與較大間互,較大聲波時(shí)差與微電極較小值對(duì)應(yīng)

分析認(rèn)為,這種自然電位異常是非滲透性高電阻率致密灰質(zhì)砂巖與具滲透性的較疏松含礫砂巖交互所致,不能完全反映地層滲透性。

例2：沙一段底部生物灰?guī)r多出現(xiàn)在凹陷的斜坡地帶,在墾利、河灘、孤北、樁西等地區(qū)都可見到。有的生物灰?guī)r碎屑以塔螺為主,砂質(zhì)、灰質(zhì)膠結(jié),膠結(jié)物較少,較疏松,儲(chǔ)集物性較好,錄井見油氣顯示。雖然自然電位異常幅度不大,電阻率也不太高,卻形成了良好油氣層。如ZH893井生物灰?guī)r1層2.5m試油獲日產(chǎn)約40t的工業(yè)油流。有的生物灰?guī)r碎屑(如K98井)以介形蟲為主,局部塔螺較多,灰質(zhì)膠結(jié),膠結(jié)物含量高,較致密,儲(chǔ)集物性差,錄井無油氣顯示。然而,其自然電位異常幅度卻很大,電阻率也很高,較小聲波時(shí)差?yuàn)A大時(shí)差,高時(shí)差對(duì)應(yīng)的微電極電阻率變小

分析認(rèn)為,這種自然電位異常是高電阻率致密生物灰?guī)r(介形蟲為主)夾薄層即具滲透性的較疏松的生物灰?guī)r(塔螺為主)所致,也不能反映地層滲透性。

例3：灰質(zhì)頁巖和油頁巖在沾化凹陷均有沉積,多出現(xiàn)在凹陷低部位的沙三段下部第3、第4油頁巖段之中。因普遍含灰質(zhì)成分且有機(jī)質(zhì)豐富,故電阻率較高。沾化凹陷西南部的H12井1693.0～1709.5m*井段相當(dāng)于沙三段下部第4油頁巖段(見圖3),其電阻率較高,自然電位負(fù)異常,但井壁取心結(jié)果全部取上灰質(zhì)泥巖。

從測(cè)井曲線還可發(fā)現(xiàn)微電極曲線高電阻率夾低電阻率，低電阻率對(duì)應(yīng)聲波時(shí)差曲線高值,且自然電位曲線多在該處轉(zhuǎn)折。

分析認(rèn)為,這種自然電位異常是非滲透性高電阻率灰質(zhì)泥巖、低滲透性高電阻率頁巖夾薄層泥巖所致。

例4：沙四段礁灰?guī)r分布在沾化凹陷四扣洼陷的邵家地區(qū),是該區(qū)主要產(chǎn)油氣層系。在SH4井對(duì)沙四段2634～2650m井段試油,酸化后套管雙翼放噴獲日產(chǎn)油1117t、氣48200m3的高產(chǎn)工業(yè)油氣流,儲(chǔ)集物性較好。但其周圍的井試油都未獲高產(chǎn)油氣流,儲(chǔ)集物性較差。

如2787～2809m井段電阻率高、自然電位明顯負(fù)異常(圖4),一般認(rèn)為這是很好的油氣層。從其他測(cè)井曲線卻發(fā)現(xiàn),微電極低電阻率正差異夾高電阻率致密尖峰,自然伽馬低值夾中高值,聲波時(shí)差180～200μs/m,表明地層非均質(zhì)。另外,微電極曲線上的高電阻率致密尖峰對(duì)應(yīng)自然伽馬中高值及小聲波時(shí)差值,且自然電位曲線多在該處轉(zhuǎn)折。

分析認(rèn)為,這種自然電位異常是高電阻率灰?guī)r(滲透層)夾薄層高電阻率泥灰?guī)r(致密層)所致,也不能真實(shí)反映地層滲透性。

綜上所述，在砂泥巖交互地區(qū),高電阻率地層往往不是單一均質(zhì)的,常常夾有薄滲透層或薄泥巖層,這時(shí)高電阻率地層對(duì)自然電流分布影響很大(見圖5)。

由泥巖流向滲透性地層的自然電流大部分被限制在對(duì)應(yīng)于非滲透性、高電阻率地層的井眼中,使其自然電流強(qiáng)度保持不變,則自然電流在井眼中的電位降為常數(shù),自然電位曲線是一條傾斜的直線。在這類地層中,自然電流只能從滲透層或泥巖層進(jìn)入或離開井眼,使自然電位曲線上有不同斜率的直線段,直線段斜率變化處相應(yīng)為滲透層或泥巖層段。

另外，在實(shí)際施工過程中還會(huì)碰到由外界因素干擾導(dǎo)致的自然電位曲線與地區(qū)規(guī)律不相符的情況，這影響到了測(cè)井時(shí)效和資料質(zhì)量。找出問題的癥結(jié)，是快速解決問題，取準(zhǔn)資料的關(guān)鍵。 結(jié)合圖中分析，測(cè)井過程中可能出現(xiàn)的主要影響因素有以下幾種。

地面采集面板干擾：如果地面采集面板因制作粗糙或因震動(dòng)、灰塵而出現(xiàn)漏電、異常電磁干擾時(shí)，就會(huì)對(duì)自然電位信號(hào)產(chǎn)生影響，表現(xiàn)在曲線上會(huì)導(dǎo)致基線不平滑，出現(xiàn)規(guī)律性波動(dòng)，有毛刺、噪聲尖峰等異常現(xiàn)象。

電纜滾筒帶磁：在進(jìn)行自然電位測(cè)井時(shí)，帶磁滾筒旋轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生次生磁場(chǎng)及電動(dòng)勢(shì)，就會(huì)對(duì)采集到的自然電位信號(hào)產(chǎn)生周期性影響，表現(xiàn)在資料上就會(huì)產(chǎn)生泥巖基線不平滑，有異常波浪狀起伏現(xiàn)象。

地面電極SPFISH回路受干擾：當(dāng)?shù)孛骐姌O置于帶塑膠底襯的泥漿池中時(shí)會(huì)導(dǎo)致回路電阻過大，在發(fā)電機(jī)或電源線附近時(shí)，或接近任何管線(如鉆井液儲(chǔ)罐)，或者井場(chǎng)附近有其它正處于工作狀態(tài)的抽油機(jī)、注水井時(shí)，會(huì)由于周圍環(huán)境中的不規(guī)律電磁噪聲干擾，而使自然電位曲線產(chǎn)生異常抖動(dòng)，基線發(fā)生漂移。

井下電極絕緣不好：如果測(cè)量SP的電極與鎧裝鋼絲絕緣不好，測(cè)得的自然電位信號(hào)就不只受電極所在地層自然電動(dòng)勢(shì)影響，還會(huì)受到其它處于回路中的多余信號(hào)所干擾。反映到自然電位曲線上就表現(xiàn)為出現(xiàn)地層不應(yīng)有的正、負(fù)異常