矿场地球物理 第一章 自然电位测井

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1、第一章第一章 自然电位测井自然电位测井自然电位测井：自然电位测井：是在是在裸眼井裸眼井中测量井壁上自然产生中测量井壁上自然产生的电位变化，以研究井剖面地层性质的一种测井方的电位变化，以研究井剖面地层性质的一种测井方法。由于这个电位是自然产生的，所以称为自然电法。由于这个电位是自然产生的，所以称为自然电位，用位，用SP（ Spontaneous potential）表示。表示。第一章第一章 自然电位测井自然电位测井213:17第一章 自然电位测井第一节第一节 自然电场的产生自然电场的产生地二节地二节 自然电位测井及曲线特征自然电位测井及曲线特征第三节第三节 自然电位测井的影响因素自然电位测井的影

2、响因素第四节第四节 自然电位曲线的应用自然电位曲线的应用第一章第一章 自然电位测井自然电位测井313:17第一节 自然电场的产生一、扩散电动势的产生一、扩散电动势的产生在渗透压力作用下，高浓度溶液的离子要在渗透压力作用下，高浓度溶液的离子要穿过半透膜，移向较低浓度的溶液，这种穿过半透膜，移向较低浓度的溶液，这种现象称为现象称为扩散扩散。对对Nacl溶液来说，溶液来说，Cl-的迁移率大于的迁移率大于Na+的的迁移率，经过一段时间的迁移后，迁移率，经过一段时间的迁移后，Cw中中有多余正离子，有多余正离子，Cm中有多余负离子。在中有多余负离子。在两种不同浓度两种不同浓度NaCl溶液的接触面上产生溶液

3、的接触面上产生自然电场，可以测到电位差。自然电场，可以测到电位差。离子继续扩散时，离子继续扩散时，Na+和和Cl-的迁移速度趋的迁移速度趋于相等，最终达到扩散的动态平衡，此时于相等，最终达到扩散的动态平衡，此时两侧的电动势可用两侧的电动势可用Nernst方程计算。方程计算。渗透性渗透性半透膜半透膜NaCl溶液溶液NaCl溶液溶液第一章第一章 自然电位测井自然电位测井413:17第一节 自然电场的产生Nernst方程：方程： 其中其中第一章第一章 自然电位测井自然电位测井513:17第一节 自然电场的产生在在NaCl溶液中溶液中 可简化为可简化为第一章第一章 自然电位测井自然电位测井613:17

4、第一节 自然电场的产生扩散电动势产生的条件扩散电动势产生的条件 1. 两种溶液的矿化度不同两种溶液的矿化度不同 2. 中间具有渗透性隔层中间具有渗透性隔层 3.正负离子的迁移率不同正负离子的迁移率不同井中砂岩剖面的扩散电动势井中砂岩剖面的扩散电动势 泥浆滤液和地层水的矿化度不同泥浆滤液和地层水的矿化度不同 附着在地层上的泥饼具有渗透性附着在地层上的泥饼具有渗透性 泥浆滤液和地层水的正负离子迁泥浆滤液和地层水的正负离子迁 移率不同。移率不同。第一章第一章 自然电位测井自然电位测井713:17第一节 自然电场的产生 如果泥浆滤液为如果泥浆滤液为NaCl溶液，扩散电动势的表达式为：溶液，扩散电动势的

5、表达式为： 其中其中 Cw地层水的矿化度，地层水的矿化度，Cmf泥浆滤液矿化度。泥浆滤液矿化度。上式适用于上式适用于Cw和和Cmf为低矿化度或中等矿化度溶液。在矿化度较低的情为低矿化度或中等矿化度溶液。在矿化度较低的情况下，溶液的电阻率与溶液的矿化度成反比关系，因此上式可写为：况下，溶液的电阻率与溶液的矿化度成反比关系，因此上式可写为：扩散电动势系数扩散电动势系数第一章第一章 自然电位测井自然电位测井813:17第一节 自然电场的产生二、扩散吸附电动势二、扩散吸附电动势 组成泥岩的粘土矿物，其组成泥岩的粘土矿物，其结晶构造和化学性质只允结晶构造和化学性质只允许阳离子通过泥岩扩散，许阳离子通过泥

6、岩扩散，而吸附带负电的阴离子的而吸附带负电的阴离子的作用称为作用称为阳离子交换作用。阳离子交换作用。 扩散结果扩散结果 在浓度小的一方在浓度小的一方富集正电荷带正电，在浓富集正电荷带正电，在浓度大的一方富集负电荷，度大的一方富集负电荷，形成形成扩散吸附电动势扩散吸附电动势Eda：渗透性泥岩渗透性泥岩隔膜隔膜NaCl溶液溶液NaCl溶液溶液第一章第一章 自然电位测井自然电位测井913:17第一节 自然电场的产生二、扩散吸附电动势二、扩散吸附电动势扩散吸附电动势扩散吸附电动势Eda计算公式：计算公式：其中其中Kda为扩散吸附电动势系数为扩散吸附电动势系数。NaCl溶液中扩散电动势系数公式为溶液中扩

7、散电动势系数公式为 在在NaCl溶液中，当泥岩的阳离子交换能力接近极值，岩石孔溶液中，当泥岩的阳离子交换能力接近极值，岩石孔隙中只有正离子参加扩散，隙中只有正离子参加扩散，Cl-迁移率为零。此时迁移率为零。此时Kda为：为：第一章第一章 自然电位测井自然电位测井1013:17第一节 自然电场的产生二、扩散吸附电动势二、扩散吸附电动势扩散吸附电动势产生的条件：扩散吸附电动势产生的条件： 1.两种溶液的矿化度不同；两种溶液的矿化度不同； 2.两种溶液用渗透性隔层隔离；两种溶液用渗透性隔层隔离； 3.渗透性隔层对不同极性的离子具有不同的吸附性。渗透性隔层对不同极性的离子具有不同的吸附性。井中泥岩剖面

8、的扩散吸附电动势井中泥岩剖面的扩散吸附电动势 1. 泥浆滤液矿化度低于地层水矿化度泥浆滤液矿化度低于地层水矿化度 2. 泥岩具有渗透性泥岩具有渗透性 3. 泥岩具有吸附阴离子的阳离子交换泥岩具有吸附阴离子的阳离子交换 能力能力。泥浆泥浆滤液滤液地层地层水水第一章第一章 自然电位测井自然电位测井1113:17第一节 自然电场的产生当井壁附近地层水和泥浆滤液矿化度都较低时，且当井壁附近地层水和泥浆滤液矿化度都较低时，且CwCmf时泥时泥岩剖面上的扩散吸附电动势为：岩剖面上的扩散吸附电动势为： 在矿化度较低的情况下，溶液的电阻率与溶液的矿化度成反比关在矿化度较低的情况下，溶液的电阻率与溶液的矿化度成

9、反比关系，因此上式可写为：系，因此上式可写为：第一章第一章 自然电位测井自然电位测井1213:17第一节 自然电场的产生三、氧化还原电位三、氧化还原电位 地下煤层与其接触的溶液（地层水或钻井液）发生氧化还原地下煤层与其接触的溶液（地层水或钻井液）发生氧化还原反应，从而在其接触面上形成氧化还原电位，最终形成沿井反应，从而在其接触面上形成氧化还原电位，最终形成沿井身的自然电位异常。身的自然电位异常。 煤层自然电位的正负和大小取决于有机体的分解、碳化、及煤层自然电位的正负和大小取决于有机体的分解、碳化、及氧化过程中发生的氧化还原反应的方向和强度。氧化过程中发生的氧化还原反应的方向和强度。当煤层处于当

10、煤层处于氧化状态时，可形成自然电位正异常；当煤层处于还原状态氧化状态时，可形成自然电位正异常；当煤层处于还原状态时，可形成自然电位的负异常。时，可形成自然电位的负异常。第一章第一章 自然电位测井自然电位测井1313:17第一节 自然电场的产生三、氧化还原电位三、氧化还原电位氧化状态氧化状态还原状态还原状态第一章第一章 自然电位测井自然电位测井1413:17第一节 自然电场的产生三、氧化还原电位三、氧化还原电位 无烟煤和石墨的氧化反应最强烈，自然电位曲线表现为正无烟煤和石墨的氧化反应最强烈，自然电位曲线表现为正异常。异常。 瘦煤、炼焦煤、肥煤氧化反应强度递减，其自然电位正异瘦煤、炼焦煤、肥煤氧化

11、反应强度递减，其自然电位正异常依次减小。常依次减小。 气煤和褐煤处于还原状态且强度不大自然电位表现为不大气煤和褐煤处于还原状态且强度不大自然电位表现为不大的负异常。的负异常。 由于烟煤中含有的金属硫化物氧化作用很强，因此烟煤的由于烟煤中含有的金属硫化物氧化作用很强，因此烟煤的自然电位正异常与其所含的金属硫化物有关。自然电位正异常与其所含的金属硫化物有关。第一章第一章 自然电位测井自然电位测井1513:17第一节 自然电场的产生四、过滤电动势四、过滤电动势在压力差的作用下，当溶液通过毛细管时，管的两端产生电位差。在压力差的作用下，当溶液通过毛细管时，管的两端产生电位差。这是由于毛细管壁吸附负离子

12、，使溶液中正离子相对增多。正离这是由于毛细管壁吸附负离子，使溶液中正离子相对增多。正离子在压力差的作用下，随同溶液向压力低的一端移动，因此在毛子在压力差的作用下，随同溶液向压力低的一端移动，因此在毛细管两端富集不同极性的离子，形成过滤电动势。细管两端富集不同极性的离子，形成过滤电动势。在岩石中，岩石颗粒之间形成很细的毛细管孔道，当泥浆柱的压在岩石中，岩石颗粒之间形成很细的毛细管孔道，当泥浆柱的压力大于地层的压力时，泥浆滤液通过井壁在岩石孔道中流过，形力大于地层的压力时，泥浆滤液通过井壁在岩石孔道中流过，形成过滤电动势。成过滤电动势。第一章第一章 自然电位测井自然电位测井1613:17第一节 自

13、然电场的产生 在砂泥岩剖面的井中的自然电场主要由砂岩井段的扩散电位在砂泥岩剖面的井中的自然电场主要由砂岩井段的扩散电位和泥岩井段扩散吸附电位组成。和泥岩井段扩散吸附电位组成。 在煤层中自然电位以氧化还原电位为主。在煤层中自然电位以氧化还原电位为主。 过滤电位只有当地层与泥浆柱压力差很悬殊时，而且在泥饼过滤电位只有当地层与泥浆柱压力差很悬殊时，而且在泥饼形成以前，才有较大的显示。一般钻井时要求泥浆柱压力只形成以前，才有较大的显示。一般钻井时要求泥浆柱压力只能稍大于地层压力，相差不是很大，而且在测井时已形成泥能稍大于地层压力，相差不是很大，而且在测井时已形成泥饼，因此一般井内过滤电位的作用可忽略不

14、计。饼，因此一般井内过滤电位的作用可忽略不计。第一章第一章 自然电位测井自然电位测井1713:17第二节 自然电位测井及曲线特征一、自然电位测井（一、自然电位测井（Spontaneous Potential Logging）在砂泥岩剖面井中，当在砂泥岩剖面井中，当CwCmf时，在砂岩层段井内形成扩散电动势，在时，在砂岩层段井内形成扩散电动势，在井壁上富集负电荷；而在泥岩层段井内形成扩散吸附电动势，在井壁上井壁上富集负电荷；而在泥岩层段井内形成扩散吸附电动势，在井壁上富集正电荷。在砂泥岩剖面井中自然电场分布如图：富集正电荷。在砂泥岩剖面井中自然电场分布如图：进行自然电位测井时将对比电极进行自然电

15、位测井时将对比电极N放在地面放在地面 测量电极测量电极M用电缆送至井下，提升用电缆送至井下，提升M电极沿电极沿 井轴测量自然电位随井深的变化曲线该曲线井轴测量自然电位随井深的变化曲线该曲线 称为称为自然电位曲线（自然电位曲线（SP曲线）。曲线）。第一章第一章 自然电位测井自然电位测井1813:17第二节 自然电位测井及曲线特征 二、自然电位测井曲线的特征二、自然电位测井曲线的特征静自然电位：静自然电位：在相当厚的纯砂岩和纯泥岩交界面附近的自然电位变化在相当厚的纯砂岩和纯泥岩交界面附近的自然电位变化最大其电动势最大其电动势E总总称为静自然电位称为静自然电位SSP：泥岩基线：泥岩基线：均质、巨厚的

16、泥岩地层所对应的自然电位曲线，即均质、巨厚的泥岩地层所对应的自然电位曲线，即Eda的幅的幅度。而度。而Ed的幅度称为的幅度称为砂岩线砂岩线。所以静自然电位所以静自然电位SSP是均质、巨厚的砂岩是均质、巨厚的砂岩地层的自然电位读数与泥岩基线的幅度差。地层的自然电位读数与泥岩基线的幅度差。实际测井时以泥岩基线作自然电位曲线的基线实际测井时以泥岩基线作自然电位曲线的基线(即零线即零线)，当，当CwCmf时，砂岩的自然电位异常为时，砂岩的自然电位异常为负值负值。把井中巨厚的纯砂岩井段的自然电把井中巨厚的纯砂岩井段的自然电位幅度近似认为是位幅度近似认为是SSP。第一章第一章 自然电位测井自然电位测井19

17、13:17第二节 自然电位测井及曲线特征如果中间的渗透层是含水砂岩层，上下围岩均为泥岩，令井内泥浆、砂如果中间的渗透层是含水砂岩层，上下围岩均为泥岩，令井内泥浆、砂岩、泥岩各段电阻分别为岩、泥岩各段电阻分别为rm，rsd，rsh，由，由kirchoff定律得：定律得： 实际测量的实际测量的Usp是自然电流在井内泥浆电阻上的电位降，即：是自然电流在井内泥浆电阻上的电位降，即：对于巨厚地层，砂岩层和泥岩层的截面积比井的截面积大得多，所以对于巨厚地层，砂岩层和泥岩层的截面积比井的截面积大得多，所以rm比比rsd、rsh大得多，有大得多，有SPSSP ；而对于一般有限厚地层，；而对于一般有限厚地层，

18、Usp 4d时，时，USP的半幅点对应地层的界的半幅点对应地层的界面，较厚地层可用半幅点法确定地层界面，面，较厚地层可用半幅点法确定地层界面，地层变薄时，不能用半幅点法分层。地层变薄时，不能用半幅点法分层。 4. 实测曲线与理论曲线特点基本相同，由实测曲线与理论曲线特点基本相同，由于测井时受多方面因素的影响，实测曲线于测井时受多方面因素的影响，实测曲线不如理论曲线规则。不如理论曲线规则。第一章第一章 自然电位测井自然电位测井2113:17第二节 自然电位测井及曲线特征使用自然电位曲线时应注意：使用自然电位曲线时应注意： 自然电位曲线没有绝对零点，是以泥岩井段的自然电位曲线幅自然电位曲线没有绝对

19、零点，是以泥岩井段的自然电位曲线幅度作基线；度作基线； 砂泥岩剖面中自然电位曲线幅度砂泥岩剖面中自然电位曲线幅度USP的读数是基线到曲线极大的读数是基线到曲线极大值之间的宽度所代表的毫伏数。值之间的宽度所代表的毫伏数。 在砂泥岩剖面中，以泥岩作为基线，在砂泥岩剖面中，以泥岩作为基线，CwCmf时，砂岩层段出时，砂岩层段出现自然电位负异常；现自然电位负异常；CwCmf时，砂岩层段出现自然电位正异时，砂岩层段出现自然电位正异常；常；Cw=Cmf时，没有造成自然电场的电动势产生，则没有自时，没有造成自然电场的电动势产生，则没有自然电位异常出现，然电位异常出现，Cw与与Cmf 差别愈大，造成自然电场的

20、电动差别愈大，造成自然电场的电动势愈大。势愈大。 这是自然电位曲线识别渗透性砂岩层的重要特征。这是自然电位曲线识别渗透性砂岩层的重要特征。 第一章第一章 自然电位测井自然电位测井2213:17第二节 自然电位测井及曲线特征 第一章第一章 自然电位测井自然电位测井2313:17第三节 自然电位测井的影响因素一、地层水和泥浆滤液中含盐浓度比值一、地层水和泥浆滤液中含盐浓度比值(Cw/Cmf)的影响的影响 U USPSP主要决定于自然电场的总电动势主要决定于自然电场的总电动势SSP，U USPSP与与SSP成正比，成正比，而而SSP的大小决定于的大小决定于盐盐性和性和(Cw/Cmf)值。值。 Cw/

21、Cmf决定自然电决定自然电位的异常状态和异常幅度。位的异常状态和异常幅度。 第一章第一章 自然电位测井自然电位测井2413:17第三节 自然电位测井的影响因素二、岩性的影响二、岩性的影响 在砂泥岩剖面，自然电位曲线以泥岩为基线，在砂泥岩剖面，自然电位曲线以泥岩为基线，在自然电位曲线上出现异常变化的多为砂岩在自然电位曲线上出现异常变化的多为砂岩层。在巨厚的含水纯砂岩层，自然电位幅度层。在巨厚的含水纯砂岩层，自然电位幅度最大，最大， U USPSP SSP；随泥质含量的增加；随泥质含量的增加SSP下下降，从而导致降，从而导致U USPSP下降；当剖面中部分泥岩下降；当剖面中部分泥岩井段由于岩性不纯

22、等原因导致泥岩的阳离子井段由于岩性不纯等原因导致泥岩的阳离子交换能力减弱时，往往会产生基线偏移，也交换能力减弱时，往往会产生基线偏移，也使使 U USPSP下降。下降。第一章第一章 自然电位测井自然电位测井2513:17第三节 自然电位测井的影响因素三、温度的影响三、温度的影响 Kd和和Kda都和绝对温度都和绝对温度T成正比，同样条件的岩层由于成正比，同样条件的岩层由于埋藏深度不同，其温度不同，因此埋藏深度不同，其温度不同，因此Kd和和Kda值有差别，值有差别，产生的自然电位曲线幅度有差异。产生的自然电位曲线幅度有差异。在一般情况下往往把某一岩层温度为在一般情况下往往把某一岩层温度为18时的时

23、的Kd 和和Kda求出来，当地层温度为求出来，当地层温度为 时，有时，有第一章第一章 自然电位测井自然电位测井2613:17第三节 自然电位测井的影响因素四、四、地层水和泥浆滤液中含盐性质的影响地层水和泥浆滤液中含盐性质的影响 井内相接触的溶液所含的盐类不同，液体中所含的离子不同，由井内相接触的溶液所含的盐类不同，液体中所含的离子不同，由于不同离子的离子价及迁移率均有差别，在泥岩井段就直接影响于不同离子的离子价及迁移率均有差别，在泥岩井段就直接影响Kda，因而影响了，因而影响了Eda。在纯砂岩中，水中所含盐类的化学成分改。在纯砂岩中，水中所含盐类的化学成分改变时，变时，Kd和和Ed也随之改变，

24、造成自然电场的电动势也随之改变。也随之改变，造成自然电场的电动势也随之改变。第一章第一章 自然电位测井自然电位测井2713:17第三节 自然电位测井的影响因素五、五、 地层电阻率的影响地层电阻率的影响 地层电阻率地层电阻率Rsd增加和围岩电阻率增加和围岩电阻率Rsh增加时，自然电流在地层内增加时，自然电流在地层内的电位降加大，则的电位降加大，则SP降低。泥浆电阻率降低。泥浆电阻率Rm下降，则下降，则rm下降，下降，SP下降。地层的电阻率越高则下降。地层的电阻率越高则SP越低。可以越低。可以根据自然电根据自然电位曲线的这一特点区分油水层位曲线的这一特点区分油水层。第一章第一章 自然电位测井自然电

25、位测井2813:17第三节 自然电位测井的影响因素六、地层厚度的影响六、地层厚度的影响自然电位幅度自然电位幅度SP随目的层地层厚度减小而下降，且曲线变随目的层地层厚度减小而下降，且曲线变得平缓。这是由于下降，自然电流经过地层的截面积减小，得平缓。这是由于下降，自然电流经过地层的截面积减小，地层电阻增大，地层电阻增大，SP与与SSP差别加大的缘故。差别加大的缘故。七、七、 井径扩大和泥浆侵入的影响井径扩大和泥浆侵入的影响井径扩大使井的横截面积增大，泥浆电阻井径扩大使井的横截面积增大，泥浆电阻rm 降低，自然电流在降低，自然电流在井内的电位降下降，井内的电位降下降，SP下降。下降。有泥浆侵入时，地

26、层水和泥浆滤液的接触面向地层内推移，所有泥浆侵入时，地层水和泥浆滤液的接触面向地层内推移，所产生的效果相当于井径扩大，使产生的效果相当于井径扩大，使USP降低，侵入越深，降低，侵入越深，USP越越低。低。第一章第一章 自然电位测井自然电位测井2913:17第四节 自然电位曲线的应用一、划分渗透性岩层一、划分渗透性岩层在 砂 泥 岩 剖 面 中 ， 当在 砂 泥 岩 剖 面 中 ， 当 R w Cmf)时，在自然电位曲线上，以时，在自然电位曲线上，以泥岩为基线，出现负异常的井段可认泥岩为基线，出现负异常的井段可认为是渗透性岩层，其中纯砂岩井段出为是渗透性岩层，其中纯砂岩井段出现最大的负异常；含泥

27、质的砂岩层，现最大的负异常；含泥质的砂岩层，负异常幅度较低，而且随泥质含量的负异常幅度较低，而且随泥质含量的增多，异常幅度下降。增多，异常幅度下降。砂岩的砂岩的SP还决定于砂岩渗透层孔隙还决定于砂岩渗透层孔隙中所含流体的性质，一般含水砂岩的中所含流体的性质，一般含水砂岩的 水水SP比含油砂岩的比含油砂岩的油油SP要高。要高。第一章第一章 自然电位测井自然电位测井3013:17第四节 自然电位曲线的应用一、划分渗透性岩层一、划分渗透性岩层在识别出渗透层后，可用在识别出渗透层后，可用“半幅点半幅点”法法确定渗透层的上下界面位置。地层上下确定渗透层的上下界面位置。地层上下围岩岩性相同时，找出从泥岩基

28、线到异围岩岩性相同时，找出从泥岩基线到异常幅度的中点常幅度的中点P，过，过P作一条平行于井轴作一条平行于井轴的直线与自然电位曲线相交于的直线与自然电位曲线相交于a，b两点，两点，Ha，Hb分别为渗透层顶、底界面深度，分别为渗透层顶、底界面深度，地层厚度为地层厚度为h= Hb - Ha 。对于对于h4d的厚渗透层可以这样估计，地的厚渗透层可以这样估计，地层厚度越厚，精度越高。薄的渗透层如层厚度越厚，精度越高。薄的渗透层如用半幅点法估计岩层厚度会产生较大的用半幅点法估计岩层厚度会产生较大的误差，故不能用半幅点法。误差，故不能用半幅点法。第一章第一章 自然电位测井自然电位测井3113:17第四节 自

29、然电位曲线的应用二、二、 估计泥质含量估计泥质含量 泥质含量和其存在状态对砂岩产生的扩散吸附电动势有直接影泥质含量和其存在状态对砂岩产生的扩散吸附电动势有直接影响，因此可以利用自然电位曲线估计泥质含量。响，因此可以利用自然电位曲线估计泥质含量。 在一个地区欲使用这种方法，必须先进行大量的试验工作，通在一个地区欲使用这种方法，必须先进行大量的试验工作，通过试验建立过试验建立SP与泥质含量与泥质含量Vsh之间的定量关系，然后才能利之间的定量关系，然后才能利用自然电位曲线估计出岩层的泥质含量用自然电位曲线估计出岩层的泥质含量Vsh。第一章第一章 自然电位测井自然电位测井3213:17第四节 自然电位

30、曲线的应用二、二、 估计泥质含量估计泥质含量1. 图版法图版法（1）采集不同泥质含量的砂岩岩样，确定其泥质含量；）采集不同泥质含量的砂岩岩样，确定其泥质含量；（2）确定含泥质岩样的自然电位幅度；）确定含泥质岩样的自然电位幅度；（3）对）对岩样岩样的自然电位幅度进行校正；的自然电位幅度进行校正；（4）绘制自然电位幅度与泥质含量的关系曲线图。）绘制自然电位幅度与泥质含量的关系曲线图。2. 利用经验公式估算：利用经验公式估算：PSP含泥质砂岩的静自然电位；含泥质砂岩的静自然电位；SSP本地区含水纯砂岩的静自然电位。本地区含水纯砂岩的静自然电位。第一章第一章 自然电位测井自然电位测井3313:17第四

31、节 自然电位曲线的应用三、三、 确定地层水电阻率确定地层水电阻率Rw 地层水电阻率是利用测井曲线求取地层孔隙度、含油饱和度的重要参数。地层水电阻率是利用测井曲线求取地层孔隙度、含油饱和度的重要参数。用用自然电位确定地层水电阻率的依据是：自然电位确定地层水电阻率的依据是： 上式只适用于低矿化度的地层水和泥浆滤液，较厚饱含水纯净砂岩层。上式只适用于低矿化度的地层水和泥浆滤液，较厚饱含水纯净砂岩层。对于高矿化度的地层水和泥浆滤液引用对于高矿化度的地层水和泥浆滤液引用等效电阻率，等效电阻率，下式成立。下式成立。 上式中上式中Rmfe和和Rwe分别为泥浆滤液和地层水的等效电阻率。上式适用于任分别为泥浆滤

32、液和地层水的等效电阻率。上式适用于任何矿化度情况。何矿化度情况。第一章第一章 自然电位测井自然电位测井3413:17第四节 自然电位曲线的应用三、三、 确定地层水电阻率确定地层水电阻率Rw 1. 确定含水层的静自然电位确定含水层的静自然电位SSP当含水砂岩层的厚度相当大，无侵入，且当含水砂岩层的厚度相当大，无侵入，且RtRmRs时，可直接时，可直接读出该水层的读出该水层的USP作为作为SSP；当层厚不大时，必须对该层的；当层厚不大时，必须对该层的USP进行厚度、电阻率和侵入情况的校正，把进行厚度、电阻率和侵入情况的校正，把USP换算成静自然电换算成静自然电位位SSP，此过程可应用校正图版来进行

33、。，此过程可应用校正图版来进行。图版的纵坐标是图版的纵坐标是USP/SSP的值，横坐标是地层厚度和井径的比的值，横坐标是地层厚度和井径的比值，每块图版上的曲线号是值，每块图版上的曲线号是Rt / Rm 或或Rxo / Rm的值。根据有无侵的值。根据有无侵入和入和Rs / Rm比值选用不同的图版。比值选用不同的图版。第一章第一章 自然电位测井自然电位测井3513:17第四节 自然电位曲线的应用第一章第一章 自然电位测井自然电位测井3613:17第四节 自然电位曲线的应用三、三、 确定地层水电阻率确定地层水电阻率Rw1. 确定含水层的静自然电位确定含水层的静自然电位SSP 如果地层厚度较薄要进行层

34、厚校正。如果地层厚度较薄要进行层厚校正。第一章第一章 自然电位测井自然电位测井3713:17第四节 自然电位曲线的应用三、三、 确定地层水电阻率确定地层水电阻率Rw2. 确定泥浆滤液等效电阻率确定泥浆滤液等效电阻率Rmfe （1）确定地层温度）确定地层温度t。已知解释目的层深度后用。已知解释目的层深度后用“估计地层温度估计地层温度图版图版”或已知地温梯度公式来确定地层温度。或已知地温梯度公式来确定地层温度。 （2）确定地层温度下的泥浆电阻率）确定地层温度下的泥浆电阻率Rm t 。在测井曲线图头上查在测井曲线图头上查出出18时的泥浆电阻率时的泥浆电阻率Rm18的值，然后利用溶液的值，然后利用溶液

35、“电阻率与其电阻率与其浓度和温度的关系图版浓度和温度的关系图版” 求出地层温度下的泥浆电阻率求出地层温度下的泥浆电阻率Rm t 。（课本课本15页图页图1-12）图版的纵轴为温度）图版的纵轴为温度t，横轴为，横轴为NaCl溶液的电溶液的电阻率。曲线号码为溶液的矿化度。阻率。曲线号码为溶液的矿化度。第一章第一章 自然电位测井自然电位测井3813:17第四节 自然电位曲线的应用第一章第一章 自然电位测井自然电位测井3913:17第四节 自然电位曲线的应用三、三、 确定地层水电阻率确定地层水电阻率Rw2. 确定泥浆滤液等效电阻率确定泥浆滤液等效电阻率Rmfe （3）确定泥浆滤液电阻率）确定泥浆滤液电

36、阻率Rmf。由。由R mt和泥浆密度用和泥浆密度用“估计估计R mf和和Rmc图版图版”（图（图1-13）确定）确定Rmf 的值，或用近似公式的值，或用近似公式Rmf = 0.75Rmt。第一章第一章 自然电位测井自然电位测井4013:17第四节 自然电位曲线的应用三、三、 确定地层水电阻率确定地层水电阻率Rw2. 确定泥浆滤液等效电阻率确定泥浆滤液等效电阻率Rmfe （3）确定泥浆滤液电阻率）确定泥浆滤液电阻率Rmf第一章第一章 自然电位测井自然电位测井4113:17第四节 自然电位曲线的应用三、三、 确定地层水电阻率确定地层水电阻率Rw2. 确定泥浆滤液等效电阻率确定泥浆滤液等效电阻率Rm

37、fe （4）确定泥浆滤液等效电阻率）确定泥浆滤液等效电阻率Rmfe。泥浆所含的化学成分只有泥浆所含的化学成分只有NaCl，且当温度为，且当温度为24时，当时，当Rmf 0.1 m，则，则Rmfe= Rmf；如；如果果Rmf 0.1 m，可用校正图版进行校正。，可用校正图版进行校正。第一章第一章 自然电位测井自然电位测井4213:17第四节 自然电位曲线的应用三、三、 确定地层水电阻率确定地层水电阻率Rw2. 确定泥浆滤液等效电阻率确定泥浆滤液等效电阻率Rmfe （4）确定泥浆滤液等效电阻率）确定泥浆滤液等效电阻率Rmfe。第一章第一章 自然电位测井自然电位测井4313:17第四节 自然电位曲线

38、的应用三、三、 确定地层水电阻率确定地层水电阻率Rw3. 确定地层水电阻率确定地层水电阻率Rw 首先根据已知地层的温度首先根据已知地层的温度t、 Rmfe和和SSP的值，应用的值，应用SP-1图版求图版求出地层水的等效电阻率出地层水的等效电阻率Rwe，再应用，再应用SP-2图版求出图版求出Rw。 利用自然电位资料求地层电阻率，只限于地层有一定渗透率，利用自然电位资料求地层电阻率，只限于地层有一定渗透率，地层水内主要化学成分是地层水内主要化学成分是NaCl，泥浆电阻率不高，过滤电位可，泥浆电阻率不高，过滤电位可忽略时才能使用，无侵入时能得到较好的近似值。当自然电位忽略时才能使用，无侵入时能得到较

39、好的近似值。当自然电位基线偏移，地层水电阻率变化大，地层水中含有非基线偏移，地层水电阻率变化大，地层水中含有非NaCl盐类，盐类，有明显的过滤电位存在时，不宜使用此方法。有明显的过滤电位存在时，不宜使用此方法。第一章第一章 自然电位测井自然电位测井4413:17第四节 自然电位曲线的应用三、三、 确定地层水电阻率确定地层水电阻率Rw3. 确定地层水电阻率确定地层水电阻率Rw第一章第一章 自然电位测井自然电位测井4513:17第四节 自然电位曲线的应用三、三、 确定地层水电阻率确定地层水电阻率Rw第一章第一章 自然电位测井自然电位测井4613:17第四节 自然电位曲线的应用四、判断水淹层四、判断

40、水淹层 水淹层水淹层：含有注入水的储层。含有注入水的储层。 SP曲线能够反映水淹层的条件及曲线能够反映水淹层的条件及现象：现象：当注入水与原地层水的及当注入水与原地层水的及钻井液的矿化度不同时，与水淹钻井液的矿化度不同时，与水淹层相邻的泥岩层出现基线偏移。层相邻的泥岩层出现基线偏移。偏移量的大小与水淹的程度有关。偏移量的大小与水淹的程度有关。 如图所示储层底界面的泥岩基线如图所示储层底界面的泥岩基线出现相对于顶界面泥岩基线发生出现相对于顶界面泥岩基线发生偏移，即由于水淹造成。偏移，即由于水淹造成。第一章第一章 自然电位测井自然电位测井4713:17第四节 自然电位曲线的应用四、判断水淹层四、判断水淹层水淹层造成水淹层造成泥岩现基线偏移的理泥岩现基线偏移的理论分析：论分析：第一章第一章 自然电位测井自然电位测井4813:17第四节 自然电位曲线的应用四、判断水淹层四、判断水淹层水淹层造成水淹层造成泥岩现基线偏移的理论泥岩现基线偏移的理论分析：分析： 水淹层在自然电位曲线上显示特点较多，由于各地区的储集层特点水淹层在自然电位曲线上显示特点较多，由于各地区的储集层特点不同，故水淹层在自然电位曲线上的特点不尽相同，所以要根据本不同，故水淹层在自然电位曲线上的特点不尽相同，所以要根据本地区的曲线变化规律判断水淹层。地区的曲线变化规律判断水淹层。