自然電位測(cè)井曲線的形狀

1、第二節(jié) 白然電位測(cè)井曲線的形狀在井鉆穿地層的過(guò)程中，地層與鉆井液相接觸，產(chǎn)生擴(kuò)散吸附作用，在鉆井液與地層接觸面上產(chǎn)生自然電位。下面分析夾在厚層泥巖中的砂巖自然電位曲線的形狀。一、井內(nèi)自然電場(chǎng)的分布假設(shè)砂巖的地層水礦化度為 C2,泥巖的地層水礦化度為C1,鉆井液的礦化度為 Cmf,，設(shè)CIC2Cmf,井內(nèi)自然電位的分布如圖1-4 所示。在砂巖和鉆井液的接觸面上，由于擴(kuò)散作用產(chǎn)生擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)Ed為：Ed*/2(1-6)Cmf在泥巖和鉆井液的接觸面上，由于擴(kuò)散吸附作用產(chǎn)生的擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)Eda:Eda= Kdag 孕孕(1-7)Cmf在泥巖和砂巖的接觸面上，由于擴(kuò)散吸附作用，產(chǎn)生的 擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì) E

2、da：Eda= KdaC1(1-8)C2在井與砂巖、泥巖的接觸面上，自然電流回路的總自然 電動(dòng)勢(shì) Es,是每個(gè)接觸面上自然電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和。EKd-+Kda- -KdaMC1CmfCmfC2=Kd|g_C+Kda(ig-C - igC1)KCmfCmfC2=Kdlg；C+ KdalgCmfCmf=(Kd+Kda) lgd=KlgdCmfCmf式中 K=(Kd+Kda)自然電位系數(shù)。對(duì)于純砂巖和泥巖地層，其地層水和鉆井液濾液的鹽類為氯化鈉，在25C 時(shí)，Kd=-11.6mV,Kda=59.1 mV ,Kd-Kda= -70.7 mV,令 K= -( Kd-Kda)=70.7 mV 代人式(1-9)

3、,S=70.7lgCECmf在溶液的濃度不很大時(shí)，可以認(rèn)為電阻率與濃度成反比。那么式(1-9)(1-10)(1-10)可寫(xiě)成:圖1-4砂泥巖交界面處自然電場(chǎng)的分布式中Rmf 鉆井液濾液電阻率；R2砂巖地層水電阻率，以下用Rw 表示。如果砂巖含有泥質(zhì)， 或者泥巖不純，將使總的自然電動(dòng)勢(shì)減小，不能按上式計(jì)算砂泥巖接觸面上回路的總自然電動(dòng)勢(shì)。二、自然電位的曲線形狀井軸上各點(diǎn)自然電位的數(shù)值UM可以計(jì)算出來(lái)，繪制出自然電位理論曲線，如圖 1-5所示。下面根據(jù)自然電場(chǎng)的分布，定性的對(duì)自然電位曲線形狀進(jìn)行分析。在砂巖井壁，泥巖井壁以及砂泥巖接觸面上，存在著自然電動(dòng)勢(shì)。砂泥巖和鉆井液具有導(dǎo)電性，它們構(gòu)成閉合回

4、路，形成自然電流。自然電位測(cè)井記錄的 是自然電流在井內(nèi)鉆井液段的電位降。在離開(kāi)砂巖較遠(yuǎn)的泥巖上如 a 點(diǎn)以上，自然電流甚小，幾乎沒(méi)有 什么變化，所以大段泥巖上的自然電位曲線根本上是 一條直線。過(guò)了 a 點(diǎn)，電流強(qiáng)度逐漸增加，當(dāng) CwCmf時(shí)，自然電位逐漸降低，曲線向負(fù)的方向偏轉(zhuǎn)，在泥 巖層與砂巖層交界面處 b 點(diǎn)，井內(nèi)自然電流強(qiáng)度最大， 電位變化也最大，自然電位曲線急劇向負(fù)方向偏轉(zhuǎn)。過(guò)了地層界面，電流密度又逐漸減小，電位圖1-5井內(nèi)自然電場(chǎng)分布和自然電位曲線形狀繼續(xù)降低。在地層中心 C 點(diǎn)，電流強(qiáng)度最小，自然電位曲線幾乎是與井軸成平行的直線。在 砂巖層的下部，自然電流強(qiáng)度逐漸增加， 自然電位逐

5、漸增大， 曲線向正方向偏轉(zhuǎn)。 在砂巖層 與泥巖層的交界面處 d 點(diǎn)，電流密度最大，自然電位曲線急劇向正方向偏轉(zhuǎn)，過(guò)了交界面， 再向下到泥巖層，自然電位值逐漸增大，在大段泥巖處記錄的自然電位接近直線。圖 1-6 是一條實(shí)測(cè)的自然電位曲線，由于泥巖或頁(yè)巖層巖性穩(wěn)定，在自然電位測(cè)井曲線上顯示為一條電位不變的直線，將它作為自然電位的基線。 這就是所謂的泥巖基線。 在滲透性砂巖地層處，自然電位曲線偏離泥巖基線。在足夠厚的地層中，曲線到達(dá)固定的偏轉(zhuǎn)幅度，后者定為砂巖線。自然電位曲線的異常幅度就是地層中點(diǎn)的自然電位與基線的差值。滲透性地層的自然電位可以偏向泥巖基線的左邊 負(fù)異常，或右邊正異常，它主要取 決于

6、地層水和鉆井液濾液的相對(duì)礦化度， 當(dāng)?shù)貙铀V化度大于鉆井液濾液礦化度時(shí)， 自然電 位顯示為負(fù)異常。當(dāng)?shù)貙铀V化度小于鉆井液濾液的礦化度時(shí)， 顯示為正異常。如果鉆井液 濾液的礦化度與地層水礦化度大致相等時(shí)，自然電位偏轉(zhuǎn)幅度很小，曲線無(wú)顯著異常。綜上所述，自然電位曲線具有如下特點(diǎn)：1當(dāng)?shù)貙?，鉆井液是均勻的，上下圍巖巖性相同，自然電位曲 線與滲透性層中心對(duì)稱；2滲透性在地層頂?shù)捉缑嫣?，自然電位變化最大，?dāng)?shù)貙虞^厚大于四倍井徑時(shí)，可用曲線半幅點(diǎn)確定地層界面；3測(cè)量的自然電位幅度，為自然電流在井內(nèi)產(chǎn)生的電位降，它永遠(yuǎn)小于自然電流回路總的電動(dòng)勢(shì)；4滲透性砂巖的自然電位，對(duì)泥巖的基線而言，可向左或向 右偏轉(zhuǎn)，它主要