第一章自然電位測(cè)井

第一章自然電位測(cè)井

自然電場(chǎng)的產(chǎn)生自然電位測(cè)井及曲線特征影響因素自然電位曲線的應(yīng)用內(nèi)容小結(jié)思考題2023/2/51測(cè)井方法

井下自然電場(chǎng)是由鉆開巖層時(shí)井內(nèi)鉆井液的礦化度與地層水礦化度不同，井壁附近出現(xiàn)電化學(xué)活動(dòng)產(chǎn)生的。自然電場(chǎng)的分布特點(diǎn)取決于井孔剖面巖層的性質(zhì)。沿井軸測(cè)量自然電位變化的測(cè)井方法叫自然電位測(cè)井（簡(jiǎn)稱ＳＰ測(cè)井）。2023/2/52測(cè)井方法

由于泥漿和地層水的礦化度不同，在鉆開巖層后，井壁附近兩種不同礦化度的溶液接觸產(chǎn)生電化學(xué)過程，結(jié)果產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)形成自然電場(chǎng)。在石油井中自然電場(chǎng)主要是由擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)和擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)組成。第一節(jié)

自然電場(chǎng)的產(chǎn)生泥漿:鉆井時(shí),在井內(nèi)流動(dòng)的一種介質(zhì)。泥漿濾液：在一定壓差下，進(jìn)入到井壁地層孔隙內(nèi)的泥漿。2023/2/53測(cè)井方法一

地層水：地層孔隙內(nèi)的水。溶液的礦化度：溶液含鹽的濃度。溶質(zhì)重量與溶液重量之比。離子擴(kuò)散：兩種不同濃度的鹽溶液接觸時(shí)，在滲透壓的作用下高濃度溶液中的離子，穿過滲透性隔膜遷移到低濃度溶液中的現(xiàn)象。2023/2/54測(cè)井方法

1、泥漿和地層水的礦化度不同；2、井壁地層具有滲透性；3、正、負(fù)離子的遷移速率不同。一、擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的機(jī)理圖1-1擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生示意圖

2023/2/55測(cè)井方法擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)可由Nernst方程計(jì)算：其中：R—克分子氣體常數(shù)，8.313J/(K)；T—絕對(duì)溫度，oK；T=273+t℃

(1-1)2023/2/56測(cè)井方法

F—Farady常數(shù)，96520C/equiv；

Cw、Cm—兩種溶液的濃度；U、v——正、負(fù)離子的遷移率，S/(m·N)

、—正、負(fù)離子的離子價(jià)；、—每個(gè)分子離解后形成的正離子數(shù)和負(fù)離子數(shù)；

2023/2/57測(cè)井方法在砂泥巖剖面井中的純砂巖段，在井壁附近產(chǎn)生的擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)可表示為：

（1-2）分別為地層水和泥漿濾液電阻率。單位為歐姆·米。

—擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)系數(shù)。其中：2023/2/58測(cè)井方法

1、泥漿和地層水的礦化度不同；2、井壁地層具有一定的滲透性；3、地層顆粒對(duì)不同極性的離子具有不同的吸附性。

二、擴(kuò)散—吸附電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生機(jī)理

圖1-2

擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生示意圖2023/2/59測(cè)井方法

擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)與兩種溶液的濃度比值有關(guān)，由下式計(jì)算：（1-3）其中：—擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)系數(shù)；當(dāng)泥漿濾液和地層水的礦化度都較低時(shí)，上式可近似寫為：(1-4)2023/2/510測(cè)井方法

第二節(jié)自然電位測(cè)井及曲線特征

一、自然電位測(cè)井在砂泥巖剖面井中，當(dāng)時(shí)，井下自然電場(chǎng)的分布如圖1-3所示。自然電位測(cè)井示意圖如圖1-4所示。圖1-3、井內(nèi)自然電場(chǎng)分布示意圖

CW﹥Cmf2023/2/511測(cè)井方法

圖1-4、自然電位和視電阻率同時(shí)測(cè)量示意圖

2023/2/512測(cè)井方法圖1-5、自然電位測(cè)井曲線實(shí)例2023/2/513測(cè)井方法

1、泥巖基線：均質(zhì)、巨厚的泥巖地層對(duì)應(yīng)的自然電位曲線。二、SP曲線的特征

SP曲線如圖1-5所示。2、最大靜自然電位SSP：均質(zhì)、巨厚的完全含水的純砂巖層的自然電位讀數(shù)與泥巖基線讀數(shù)的差。3、比例尺：SP曲線的圖頭上標(biāo)有的線性比例尺。用于計(jì)算非泥巖層與泥巖基線間的自然電位差。2023/2/514測(cè)井方法

4、異常：指相對(duì)泥巖基線，滲透性地層的SP曲線的位置。1）、負(fù)異常：在砂泥巖剖面井中，當(dāng)井內(nèi)為淡水泥漿()時(shí)，滲透性地層的SP曲線位于泥巖基線的左側(cè)；圖1－6所示。2）正異常：在砂泥巖剖面井中，當(dāng)井內(nèi)為鹽水泥漿()時(shí)，滲透性地層的SP曲線位于泥巖基線的右側(cè)。圖1－7所示。2023/2/515測(cè)井方法

5、曲線形態(tài)(圖1－8）

地層模型：上下圍巖的巖性相同（泥巖），地層巖性均勻。

1）、曲線關(guān)于地層中點(diǎn)對(duì)稱；2）、厚地層（h>4d）的SP曲線幅度近似等于地層的實(shí)際值，半幅點(diǎn)對(duì)應(yīng)地層界面；3）、隨地層變薄，曲線讀數(shù)受圍巖影響增加，幅度降低，半幅點(diǎn)向圍巖方向移動(dòng)。2023/2/516測(cè)井方法第三節(jié)SP曲線的影響因素

一、地層水和泥漿濾液中含鹽濃度的比值

地層水和泥漿濾液含鹽濃度的差異,是產(chǎn)生擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)及擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)的基本原因.二者差異越大,越大，產(chǎn)生的電場(chǎng)越強(qiáng)，測(cè)井值越高；二者差異越小，產(chǎn)生的電場(chǎng)越弱，測(cè)井值越低。2023/2/517測(cè)井方法二、巖性

隨地層泥質(zhì)含量的增加，SP曲線異常幅度降低。三、地層溫度

由于與絕對(duì)溫度成正比，因此地層溫度的高低將會(huì)影響大小，進(jìn)而影響的大小。四、地層水及泥漿濾液中含鹽性質(zhì)

地層水及泥漿濾液所含鹽分不同，則溶液中所含離子不同，不同離子的離子價(jià)及遷移速率不同，將影響的大小。2023/2/518測(cè)井方法五、地層的導(dǎo)電性

地層導(dǎo)電性差，測(cè)量回路的電流小，在井內(nèi)泥漿柱上產(chǎn)生的壓差小，測(cè)量值低。

（1－5）2023/2/519測(cè)井方法—井內(nèi)泥漿的等效電阻；

—滲透性地層的等效電阻；—泥巖層的等效電阻；—泥巖層的等效電阻；SSP—滲透性地層的SP幅度差；其中：2023/2/520測(cè)井方法六、地層厚度

地層厚度減小，圍巖影響增加，測(cè)量值與實(shí)際值的差距加大。七、井徑擴(kuò)大和侵入的影響

井徑擴(kuò)大，造成泥漿柱的電阻減小，壓差降低；泥漿侵入，使得測(cè)量電極M與地層間的距離加大，M的電位降低。

2023/2/521測(cè)井方法

一、劃分滲透層

在砂泥巖剖面，自然電位測(cè)井曲線以均質(zhì)泥巖段的SP曲線為基線，出現(xiàn)異常的層段（偏離基線）均可認(rèn)為是滲透層段。

第四節(jié)自然電位曲線的應(yīng)用圖1－9應(yīng)用SP曲線劃分滲透層滲透層泥巖基線2023/2/522測(cè)井方法圖1-10、砂巖層上部含油下部含水時(shí)自然電位曲線圖1-11、半幅點(diǎn)法示意圖2023/2/523測(cè)井方法二、確定地層泥質(zhì)含量泥質(zhì)：地層中細(xì)粉砂和濕粘土的混合物叫泥質(zhì)。泥質(zhì)含量：泥質(zhì)體積占地層體積的百分比。含水地層的異常值高于含油氣地層的異常值。如圖1-10所示.對(duì)于較厚地層（h>4d），可采用半幅點(diǎn)法確定地層厚度,如圖1-11所示.2023/2/524測(cè)井方法1、圖版法1）、測(cè)定泥質(zhì)砂巖的泥質(zhì)含量；2）、確定泥質(zhì)地層的自然電位幅度；

3）、對(duì)其自然電位幅度進(jìn)行巖層厚度及孔隙流體性質(zhì)校正；4）、繪制泥質(zhì)含量與自然電位幅度的關(guān)系曲線。

用自然電位測(cè)井曲線確定泥質(zhì)含量的方法：圖版法和公式法兩種方法。2023/2/525測(cè)井方法2、

公式法根據(jù)泥質(zhì)地層的自然電位幅度與泥質(zhì)含量的關(guān)系，應(yīng)用下式計(jì)算地層的泥質(zhì)含量：其中：psp為泥質(zhì)砂巖的自然電位幅度；ssp為本區(qū)含水純砂巖的靜自然電位。（1-6）2023/2/526測(cè)井方法三、確定地層水電阻率Rw地層水電阻率在評(píng)價(jià)儲(chǔ)層流體性質(zhì)方面占有相當(dāng)重要的位置。用自然電位曲線確定Rw的依據(jù)為：

(1-7)其中:分別為泥漿濾液及地層水等效電阻率.、2023/2/527測(cè)井方法其中：t0

－地表溫度;dt－地溫梯度；h－地層深度。

其過程如下：1、確定完全含水純地層的靜自然電位SSP（圖1-12）；2、確定泥漿濾液等效電阻率；

1）、確定地層溫度

（圖1-13）2023/2/528測(cè)井方法3）、確定Rmfe。圖1－16當(dāng)泥漿只含氯化鈉、溫度為24℃時(shí)：（1）、（2）、

則在已知地層溫度及此溫度下泥漿電阻率，用圖1－16確定泥漿濾液等效電阻率。2023/2/529測(cè)井方法3、確定地層水電阻率Rw

（1）、已知SSP、地層溫度，確定;（圖1－17）（2）、根據(jù)等效地層水電阻率及地層溫度，確定地層溫度下的地層水電阻率。（圖1－16）。2023/2/530測(cè)井方法四、判斷水淹層

水淹層：含有注入水的油層，稱之為水淹層。

SP測(cè)井曲線能夠反映水淹層的條件及現(xiàn)象:當(dāng)注入水與原地層水及鉆井液的礦化度互不相同時(shí)，與水淹層相鄰的泥巖層的基線出現(xiàn)偏移。如圖1-18、1-19所示。偏移量越大,表明水淹程度越嚴(yán)重。2023/2/531測(cè)井方法在未被水淹的上部砂巖和泥巖交界處的電動(dòng)勢(shì)為在砂巖內(nèi)水淹部分和未被水淹部分交界面處的總電動(dòng)勢(shì)為偏移量的計(jì)算2023/2/532測(cè)井方法在被水淹的下部砂巖和泥巖交界處的電動(dòng)勢(shì)為2023/2/533測(cè)井方法其中：

－注入水的電阻率。

統(tǒng)計(jì)資料表明：

>8mV為高含水；5mV<<8mV為中含水；<5mV可能為低水淹或巖性變化所至。2023/2/534測(cè)井方法圖1-19水淹層的SP曲線基線偏移示意圖圖1-18水淹層測(cè)井曲線2023/2/535測(cè)井方法本章小結(jié)一、自然電位產(chǎn)生的機(jī)理1、地層水礦化度（Cw）不同于鉆井液礦化度（Cm）；2、鹽溶液中,不同離子的遷移速度不同；3、地層泥質(zhì)顆粒對(duì)不同性質(zhì)的離子具有不同的吸附性；4、井壁地層具有一定的滲透性。

2023/2/536測(cè)井方法二、自然電位曲線的特點(diǎn)：1、泥巖基線：均質(zhì)、巨厚的泥巖地層對(duì)應(yīng)的自然電位曲線。2、最大靜自然電位SSP：均質(zhì)、巨厚的完全含水的純砂巖層的自然電位讀數(shù)與泥巖基線讀數(shù)的差。3、比例尺：SP曲線的圖頭上標(biāo)有的線性比例尺。用于計(jì)算非泥巖層與泥巖基線間的自然電位差。

2023/2/537測(cè)井方法

4、異常：指相對(duì)泥巖基線而言，滲透性地層的SP曲線的位置。A、負(fù)異常：在砂泥巖剖面井中，當(dāng)Cw>Cm(淡水泥漿）時(shí)，滲透性地層的SP曲線位于泥巖基線的左側(cè)；B、正異常：在砂泥巖剖面井中，當(dāng)Cw<Cm

(鹽水泥漿）時(shí)，滲透性地層的SP曲線位于泥巖基線的右側(cè)。2023/2/538測(cè)井方法

5、曲線形態(tài)特征:A、曲線關(guān)于地層中點(diǎn)對(duì)稱；B、厚地層（h>4d）的SP曲線幅度近似等于地層的實(shí)際值，半幅點(diǎn)對(duì)應(yīng)地層界面；C、隨地層變薄，曲線讀數(shù)受圍巖影響增加，幅度降低，半幅點(diǎn)向圍巖方向移動(dòng)。

。2023/2/539測(cè)井方法

3、

自然電位曲線的影響因素及應(yīng)用1)、影響因素：

A、Cw/Cmf；B、溶液中的鹽成分；C、地層巖性、溫度、厚度及導(dǎo)電性；D、泥漿侵入深度及侵入特征；E、井眼是否擴(kuò)徑。2023/2/540測(cè)井方法

2)、應(yīng)用：A、劃分滲透層；B、確定地層的泥質(zhì)含量；C、計(jì)算地層水電阻率；D、判斷水淹層。2023/2/541測(cè)井方法

1、SP