石油工程測井教學(xué)-電法測井.自然電位測井

主講教師：桑琴

單位：資源與環(huán)境學(xué)院石油工程測井二0一一年十一月一、電法測井及其分類二、影響巖石電阻率的因素三、Archie公式四、井眼地層的劃分五、高、低侵判別流體性質(zhì)電法測井自然電位測井自然電場的產(chǎn)生SP曲線的特征SP曲線的影響因素SP曲線的應(yīng)用12345

SP是由井中自然電場產(chǎn)生的電位。1自然電位測井（SpontaneousPotentialLogging）1.1什么是自然電位測井？在鉆井的過程中，鉆井液（泥漿濾液）與鉆穿的地層孔隙流體之間通過擴(kuò)散－吸附作用自然會產(chǎn)生一種電動勢，測量這種電位差的測井方法就是SP測井。1.2SP測井的裝置一個(gè)測量電極M,一個(gè)地面電極N,用電纜將MN與電位差計(jì)兩端相連，測量MN間的電位差。1.3SP曲線的測量原理★

將一個(gè)電極M放入井中，另一個(gè)電極N放在地面上接地，在不存在任何人工電場的情況下，用測量電位差的儀器測量M電極相對于N電極之間的電位差，便可以進(jìn)行自然電位測井。

由于固定在地面上的N電極的電位是一個(gè)恒定值，因此，當(dāng)M電極在井內(nèi)移動時(shí)，所測得的M、N之間的電位差的變化，即自然電位曲線，就反映了井內(nèi)某種電位值沿井身的變化情況。顯然，自然電位測井測的是相對電位值，即井內(nèi)不同深度上的自然電位與地面上某一點(diǎn)的固定電位值之差，而不是井中自然電位的絕對數(shù)值。2自然電場的產(chǎn)生

井內(nèi)有自然存在的電位變化，說明井內(nèi)有自然電流流動、必然有自然產(chǎn)生的電動勢。實(shí)踐研究表明，能產(chǎn)生一定電位值的自然電動勢有多種，包括擴(kuò)散電動勢（Ed

）

、擴(kuò)散吸附電動勢（Eda

）

、過濾電動勢、氧化還原電動勢等。在沉積巖地區(qū)的油氣井中，主要遇到的是前三種，而且常常以前兩種占絕對優(yōu)勢。礦化度：溶液中所含有的各種離子的濃度。地層水含有一定的礦物離子，主要是Mg+,Ca+Na+,K+,Cl-,HCO3-

等等.孔隙流體——地層水、石油、天然氣泥漿中含有一定的礦物離子（Na＋，Cl－）淡水泥漿和鹽水泥漿水基泥漿和油基泥漿鉆井液——泥漿，有不同類型：或由于鉆井液（泥漿）和孔隙流體（地層水、油、氣）具有不同的礦化度，即含有的離子的濃度不同，井壁附近兩種不同礦化度的溶液接觸產(chǎn)生電化學(xué)作用，產(chǎn)生電動勢造成自然電場。電化學(xué)作用：產(chǎn)生擴(kuò)散——擴(kuò)散吸附作用。SP是怎舉樣產(chǎn)駛生的得？介質(zhì)：鉆井液地層孔隙流體機(jī)理：擴(kuò)散－擴(kuò)散吸附作用結(jié)果：產(chǎn)生了電動勢，造成自然電場1.擴(kuò)散堪電動寬勢（Ed）2.擴(kuò)散卵吸附摟電動戶勢（Eda）當(dāng)兩曉種不象同濃腐度的籠溶液糟相接瞇觸時(shí)坦，高肆濃度值溶液監(jiān)中的槐離子上向低既濃度重一方飽移動漲（擴(kuò)軌散現(xiàn)外象）趣。假定伴：砂泥燥巖剖蔑面，暈淡水版泥漿向井，圖即Cmf<Cw，鍬其中愉的鹽嬌類均具為Na繩CL在砂北泥巖備地層懷中擴(kuò)癥散有粒兩條柄路徑污：①通袍過砂嫌巖直斤接向腿泥漿范中擴(kuò)跑散；②通咸過砂濤巖周顯圍的圣泥巖察向泥璃漿中西擴(kuò)散。1.純砂煉巖擴(kuò)形散電估動勢起（Ed）——孔隙接流體與鉆井奪液(泥漿)之間倦的直接擴(kuò)散蘭。不同籍離子校擴(kuò)散洞的速蚊度不撇同，爆研究淹表明Na＋的移始動速搶度小劑于Cl－的移止動速豬度，謊即VNa＋<VCL-。結(jié)秋果形鵝成高濃辜度一臣方為油正，條低濃獨(dú)度一麥方為奸負(fù)，如嘩圖所嘉示：Cmf<Cw低濃箱度→氯離緊子富刑集高濃芽度→鈉離挨子富鞏集Ed起因每于鉆釋井液慌與地跪?qū)铀姷臐鈱?dǎo)度差遣引起通的離趕子擴(kuò)粱散作鏡用以宗及正僚負(fù)離稀子擴(kuò)則散速夾度的資差異扮。1.純砂烤巖擴(kuò)緒散電佛動勢鋒（Ed）泥巖砂巖泥巖Cw>Cmf2.純泥翁巖的壟擴(kuò)散吸附電動鎖勢（Ed獸a）——孔隙蠶流體通過尺泥巖與鉆哄井液(泥漿)之間絡(luò)的擴(kuò)級散。吸附宴是指紋泥巖面的顆肯粒表菠面吸浴附的降礦物朗離子王。吸附經(jīng)：泥建巖的冰特殊賠性質(zhì)泥巖率顆粒穩(wěn)由含序硅或舟鋁的冰晶體游組成員。由限于晶踢格中恥的硅各或鋁騾離子該被低仍價(jià)（奸鈉）臨離子低所取覆代，曠泥巖褲顆粒兆表面著帶負(fù)混電?；轂檫_(dá)旅到平笛衡，諒必須躬吸附特正離末子——平衡養(yǎng)離子止（補(bǔ)廊償陽宴離子暮）因同逢性相反斥、荒異性啦相吸遇，泥定巖中阿有補(bǔ)耕償陽汗離子限存在,VCl-不能院離開掉，結(jié)果頂形成那高濃慮度一您方為盲負(fù)，悄低濃淺度一喉方為森正。Cmf<Cw2.純泥腎巖的僚擴(kuò)散吸附電動蓋勢（Ed滿a）設(shè)純墻泥巖固單位鉛孔隙常體積啞的補(bǔ)歉償陽起離子聽濃度QV=∞，則賓認(rèn)為VCl-=勸0因Kda(擴(kuò)散攻吸附符電動盆勢系襯數(shù))>揮0,所以Eda>0FRw泥巖砂巖泥巖Cw>Cmf3泥質(zhì)恥砂巖怠的擴(kuò)先散電異動勢盤（Ed）當(dāng)泥樸質(zhì)砂棍巖的拖泥質(zhì)躬含量應(yīng)較大飲時(shí)，Qv大，v<舅u，低辭濃度辭一方汗為正血，高窗濃度容一方懸為負(fù)鴨，具墨有純但泥巖河的性涼質(zhì)；當(dāng)泥辮質(zhì)砂塘巖的濫泥質(zhì)喊含量亦較小煙時(shí)，Qv小，v>掌u，低動濃度埋一方懶為負(fù)車，高陰濃度膽一方英為正腳，具超有純療砂巖賓的性蠶質(zhì)；產(chǎn)生旱以上絨結(jié)果泄都是天在Cw>Cm迫f的情談況下載討論認(rèn)的，那么Cw<Cm夜f結(jié)果擱又會柴怎樣筑呢?請同微學(xué)們媽自己嗽考慮型！4動電祖學(xué)電趁動勢——過濾免電動板勢（Ef）過濾瓶電動隨勢（Ef），澆它是滿在壓應(yīng)力作趨用下后，泥腔漿濾孤液向地地層銅中滲仆入時(shí)唐產(chǎn)生朋的，鎮(zhèn)只有殃在壓慰差?P很大悄的情柄況下訊才不臭被忽瞎略，酷但通菠常情倚況下組都可丸以不奶考慮稍該電倒動勢(忽略柱不計(jì)冶）。砂巖革與泥匆?guī)r的顯自然隨電位份分布假設(shè)Cmf<Cw自然山電流的等碎效電銀路（P7圖1-秒2）井內(nèi)脾總的弟自然項(xiàng)電動伸勢：在由賞砂巖張，泥垂巖，蘇泥漿飾所組毒成的尚導(dǎo)電讀回路明中，察電動鈴勢是悉呈串艱聯(lián)的膨。因枕此，偽在該德回路駁中由輩于擴(kuò)銜散作登用形遵成的向總電滲動勢苗（用Es表示途）為區(qū)該三述電動袍勢的性代數(shù)亞和。da靜自迎然電供位：純遭砂巖務(wù)與純聚泥巖數(shù)交界妙面處竄的總樓電化呀學(xué)電計(jì)動勢訪用SS浩P來表局示。假靜荷自然橡電位牲：泥質(zhì)眠砂巖駛和純算泥巖牌的總期電動澇勢稱仁為假諷靜自猴然電資位。亂符號茅用PS帶P來表位示，而反映罷了泥劃質(zhì)的駛多少育，總喇有SS驗(yàn)P>迷PS板P。自然殼電位地的幅篇度異坐常△VSP：自然喇電流念在井挪中泥怒漿柱統(tǒng)上產(chǎn)本生的嗎電壓閑降。對厚混層，點(diǎn)砂巖誕和泥透巖的留截面變積比舍井的廉截面逢積大徹得多塘，所環(huán)以冰。蜂因此未，在邊實(shí)測唉自然績電位鞭曲線低上，捧以泥是巖為哨基線角，則樹厚層確砂巖忙有：巨厚敬純砂贊巖對臂應(yīng)的存自然野電位永幅度攤將等緩于靜單自然皆電位SS枕P；而染薄層恩，將眠比SS倉P小得碌多。測量慨時(shí)N電極領(lǐng)固定屠在地遼面,但VN≠0，因墾此SP曲線磚沒有“0”刻度港，而檢是用患帶正街負(fù)號幕的比似例尺堵來表漫示，埋為了向讀數(shù)喜方便少，選庫泥巖逮的SP作為涂基線孩，在已一個(gè)嬸地區(qū)擦它是暮穩(wěn)定摸的，候且是疏一條跌直線費(fèi)。SP曲線琴的泥動巖基巾線SP曲線億負(fù)異搭常：當(dāng)CW>Cmf時(shí)，SP由泥啊巖的擔(dān)正電沈位向刻砂巖加的負(fù)唯電位掙降低煎。SP曲線遵正異次常：當(dāng)CW<Cmf時(shí)，SP由泥屬巖的跡負(fù)電津位向偶砂巖兄的正鎮(zhèn)電位變升高輕。非滲渾透性街地層風(fēng)（泥均頁巖誦）對悔應(yīng)的鵲自然宇電位乞測量墓曲線窗為基向線；競相對似于泥羨頁巖邊基線騎，當(dāng)Cw>Cmf,基線蘿處于堤正電餃位，蜘滲透封性砂賓巖呈餓負(fù)異事常；削相反梨（Cw<Cmf）則丙基線纖處于稍負(fù)電音位，登滲透漂性砂銀巖呈更正異川常；澆異常躬幅度芒與粘冊土含紛量成匪反比只，Rmf/Rw成正息比。Cw=Cm京f，不蘇產(chǎn)生SP；6脹S受P曲線夢的特嗚征SP幅度末（△SP）隨誘地層寇厚度爺?shù)脑鼋y(tǒng)大而歉增大堵并趨劫近于友靜自牌然電挨位；唯隨著著地層膠厚度云變小樹，也販隨之姿變小狗，且納曲線陷頂部勸變尖幅而根系部變姑寬。當(dāng)砂獸巖儲拘集層申上、華下圍明巖很泥厚且惠巖性酷相同顛時(shí)，云自然勵(lì)電位聰曲線蠢將對羨稱于扮地層杰中部昏，并傘在地怠層中詳部取確得自延然電組位最濤大值稍；6.哄S歐P曲線仁的特醫(yī)征隨著雨地層蚊中含速油氣暮飽和忠度（So，Sg）增吧加，情地層訴電阻哲率（Rt）增陳高，健自然縫電位陜（SP）曲召線幅蘭度逐漸漸下仍降。當(dāng)井裙徑擴(kuò)鵝大和魯侵入盾嚴(yán)重金，自拳然電轉(zhuǎn)位幅漁度逐紫漸下顧降。自然刻電位摩的幅盈度異裹?！鱒SP：自然語電流商在井享中泥爹漿柱侍上產(chǎn)則生的賠電壓璃降。襪以泥訴巖為象基線欣，滲逼透層埋偏移膝基線艘的幅擋度值事。7.質(zhì)S副P曲線餓的影別響因吐素Es油=f（Cw、Cm嗓f、T、Vs挨h、Rt、鹽街類有支關(guān)）Es因素1：地冷層水變和泥愉漿中熟含鹽檔濃度捉比值淡水兇泥漿謀（Cw>Cmf即Rw<Rmf)，砂敲巖（川滲透本層）SP（△VSP）負(fù)景異常療；鹽水?dāng)z泥漿才（Cw<Cmf即Rw>Rmf)，砂流巖（預(yù)滲透攔層）SP（△VSP）正將異常唉；Cw=Cmf，自遼然電華位無之異常胃。Cw與Cmf的差浮異越繁大，范則△Vsp異?；欧仁ヒ苍焦泶笠蛩?.巖性自然麗電位勞幅度寺隨泥鋼質(zhì)的堵增加蹈而降撫低。自法然電詳位是宿一種陵以泥鉆巖為僻背景冶來顯田示儲輸集層濁性質(zhì)鵲的測由井方奮法，SP大小哈不只架與儲狠集層閣性質(zhì)閘有關(guān)福，而或且與暴相鄰槍泥巖枯的性臘質(zhì)有完關(guān)來久表示喂。因帆此，蠶這種平方法儀只能豪用于跡儲集泛層與肥泥巖透交替奶出現(xiàn)演的巖焦性剖套面，防即最非常見便的砂泥退巖剖插面。這種湊方法弄不能立用于貞巨厚插的碳悉酸鹽部巖剖退面，簽因?yàn)殒@它沒姥有或往很少泊有泥捎巖，安裂縫夢較發(fā)地育的篇儲集杠層以射致密酬碳酸述鹽巖鴿為圍矩巖，觸許多葬儲層醋要通商過遠(yuǎn)魄處的稿泥巖欣才能壩形成泡自然點(diǎn)電流暖回路衰，因鍋而在泡相鄰干泥巖順間形居成巨出厚的飼大片SP異常選，不戰(zhàn)能用白來劃末分和痰研究射儲集慨層。因素5.地層授電阻近率的虹影響當(dāng)ri、rt增大繪，則I降低沉、△Vs挑p降低詠。所以瞎在相臺同條貢件下,油層虧的△Vsp<水層熱的△Vsp因素6.地層跳厚度h的影緒響h增大,則△Vsp增大丹并趨混近于SS聯(lián)P；ΔVSP隨厚扇度的澤減薄障而減愚小，刪（薄部層的歪△Vsp?S離SP）因素7.井徑樸擴(kuò)徑普和侵冬入影幣響:曲線號碼h/dd井徑奴擴(kuò)大擊使井限的截鼻面加潑大，注自然池電流非在井濃內(nèi)的奪電位核降變軌小，ΔVSP降低摸；泥梳漿侵價(jià)入相治當(dāng)于縮慧擴(kuò)徑苦影響星。因素7.井徑礦和侵淹入帶購直徑鐮的影記響8.排S暖P曲線步的應(yīng)兆用應(yīng)用1：砂槐泥巖全剖面滿判斷憑巖性淡水微泥漿虧（Cw>Cmf即Rw<Rm戒f)砂巖SP負(fù)異鑒常；許泥巖甚段SP線為燃基線囑（正偷電位淡）鹽水念泥漿閣（Cw<Cm資f即Rw>Rm珍f)砂巖SP正異侍常；育泥巖謝段SP曲線近基線澡（負(fù)倒電位雀）應(yīng)用2：劃愛分滲孩透層沈及層殖界面賺；SP曲線希上一多切偏離另泥巖慘基線的明顯板異常是孔隙驚性和甚滲透抖性較堪好的幼儲集噸層的暖標(biāo)志。對于巖性產(chǎn)均勻京、厚壤度較贊大、界崗面清盛楚（亮如泥晌巖與除砂巖迎的突趙變界贏面）勇的儲榮集層飾，通軌常用SP異常濃幅度椅的半幅慢點(diǎn)（泥柱巖基閘線算橡起1/穿2幅度輩處）籃確定毀儲集炭層界寄面。勵(lì)如果雀儲集舅層厚那度較煉小，SP異常便較小戲，半牢幅點(diǎn)各厚度耍將大汪于實(shí)群際厚蹄度，料應(yīng)參笨考其震他曲掘線確助定界常面。自然電位理論曲線砂泥隆巖剖鄉(xiāng)豐面中泥質(zhì)含量增加，負(fù)異常幅度變低。滲透層(砂巖)越純，負(fù)異常越大；Rw<Rmf時(shí)，以泥巖為基線，滲透層會出現(xiàn)負(fù)異常；應(yīng)用3：估蓬算泥煤質(zhì)含偉量；碎屑旅巖泥跳質(zhì)含月量增癥加，絡(luò)將使羨其自撿然電算動勢員減小疤，從致而使SP幅度夸減小柔。因拒此，落以完全屈含水、厚度除足夠律大的勇水層的靜芝自然頓電位SS功P為標(biāo)謝準(zhǔn)，束某地罵層SP與SS轉(zhuǎn)P的差燦別將紫與地慚層泥釀質(zhì)含怨量有捆關(guān)。置通常信把泥緞質(zhì)含抓量表歐示為拒：應(yīng)用4：計(jì)遭算地繡層水側(cè)的電伴阻率Rw；在評悔價(jià)儲抵油層漲時(shí)，讓常要尖計(jì)算弊巖層攜孔隙聰度、雖含油像飽和陷度等虧重要厘參數(shù)燙，在內(nèi)確定美這些竄參數(shù)晃時(shí)都風(fēng)需要Rw，用SP曲線濫幅度磁值求Rw是最述常用部的方鼠法之鑰一。確定碼含水碧純巖荒石靜自載然電葡位（SS半P）在地乖層水宵含鹽挎量或Rw基本呆相同海的解行釋井主段內(nèi)降，選屠擇巖性臺純（不泡含泥映質(zhì)或Vsh很小井），厚度脖較大，深幫探測菜電阻橫率低迷，SP異常熔幅度握最大貞，各巖種資規(guī)料證倍明不旱含油焦氣的志地層貧為完基全含槳水的童純水參層，氣通常餅稱為標(biāo)準(zhǔn)軋水層。其SP異常榆幅度姑就是酬該層遼的靜值自然溪電位SS斑P。讀數(shù)時(shí)先查畫出昨泥巖閉基線岸，再傭用圖驢上方身的橫策向比憤例讀SP異常艱的大領(lǐng)小。應(yīng)用4：計(jì)喊算地盆層水券的電攤阻率Rw；(步驟)計(jì)算栗自然火電位有系數(shù)托（K）計(jì)算之比值急（Rmf振e/史Rwe）確定蛙地層惑溫度忽下的慨地層倍水電璃阻率丟（Rw）確定餃含水門純巖映石靜自腹然電欺位（SS寬P）應(yīng)用5：判授斷油晚氣水慮層和跑水淹結(jié)層；SP異常恩可