自然電位測井曲線的形狀

第二節(jié)自然電位測井曲線的形狀在井鉆穿地層的過程中，地層與鉆井液相接觸，產(chǎn)生擴散吸附作用，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)自然電場的分布若砂巖的地層水礦化度為C2,泥巖的地層水礦化度為G，鉆井液的礦化度為Cf設(shè)C/2 1 mf,， 1C2>Cf,井內(nèi)自然電位的分布如圖1-4所示。2mf由于擴散作用產(chǎn)生擴散電動勢E由于擴散作用產(chǎn)生擴散電動勢Ed為:d(1-6)E=KigC2(1-6)ddCmf由于擴散吸附作用產(chǎn)生的擴散吸附電動勢E由于擴散吸附作用產(chǎn)生的擴散吸附電動勢Ed:daC(1-7)E=Kig二(1-7)dadaCmf在泥巖和砂巖的接觸面上，由于擴散吸附作用，產(chǎn)生的擴散吸附電動勢Ed:da在泥巖和砂巖的接觸面上，由于擴散吸附作用，產(chǎn)生的擴散吸附電動勢Ed:daCE=Kig二dadaC2在井與砂巖、泥巖的接觸面上，自然電流回路的總自然電動勢Es,是每個接觸面上自然電動勢的代數(shù)和。CCCE=Kig二+Kig二-Kig二sdCdaCdaCmfmf=Kig&+mfmfCC=KdigC2+KdaigLmfCC=(Kd+Kda)igC2=KigC2mfmf(1-8)Kda(lgC―仗Ci)圖1-4砂泥巖交界面處自然電場的分布mf(1-9)式中 K=(Kd+Kda)——自然電位系數(shù)。對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 25°C時，Kd=d-11.6mV,K=59.1mV,K-K=-70.7mV,令K=-(K-K)=70.7mV代人式(1-9),daddaddadda1-10)=CE=70.7lgdda1-10)mf在溶液的濃度不很大時，可以認為電阻率與濃度成反比。則式(1-10)可寫成

1-11)70.7lgRf1-11)式中Rf——鉆井液濾液電阻率；mfR2——砂巖地層水電阻率，以下用R表示。2w如果砂巖含有泥質(zhì)，或者泥巖不純，將使總的自然電動勢減小，不能按上式計算砂泥巖接觸面上回路的總自然電動勢。二、自然電位的曲線形狀井軸上各點自然電位的數(shù)值UM可以計算出來，繪制出自然電位理論曲線，如圖1-5所示。下面根據(jù)自然電場的分布，定性的對自然電位曲線形狀進行分析。在砂巖井壁，泥巖井壁以及砂泥巖接觸面上，存在著自然電動勢。砂泥巖和鉆井液具有導(dǎo)電性，它們構(gòu)成閉合回路，形成自然電流。自然電位測井記錄的是自然電流在井內(nèi)鉆井液段的電位降。在離開砂巖較遠的泥巖上（如a點以上），自然電流甚小，幾乎沒有什么變化，所以大段泥巖上的自然電位曲線基本上是一條直線。過了a點，電流強度逐漸增加，當C>Cfwmf時，自然電位逐漸降低，曲線向負的方向偏轉(zhuǎn)，在泥巖層與砂巖層交界面處b點，井內(nèi)自然電流強度最大，電位變化也最大，自然電位曲線急劇向負方向偏轉(zhuǎn)。過了地層界面，電流密度又逐漸減小，電位圖1-5井內(nèi)自然電場分布和自然電位曲線形狀繼續(xù)降低。在地層中心c點，電流強度最小，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，自然電流強度逐漸增加，自然電位逐漸增大，曲線向正方向偏轉(zhuǎn)。在砂巖層與泥巖層的交界面處d點，電流密度最大，自然電位曲線急劇向正方向偏轉(zhuǎn)，過了交界面，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是一條實測的自然電位曲線，由于泥巖（或頁巖層）巖性穩(wěn)定，在自然電位測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，曲線達到固定的偏轉(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（負異常），或右邊（正異常），它主要取決于地層水和鉆井液濾液的相對礦化度，當?shù)貙铀V化度大于鉆井液濾液礦化度時，自然電位顯示為負異常。當?shù)貙铀V化度小于鉆井液濾液的礦化度時，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，自然電位偏轉(zhuǎn)幅度很小，曲線無顯著異常。綜上所述，自然電位曲線具有如下特點：1）當?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稱；2）滲透性在地層頂?shù)捉缑嫣?自然電位變化最大,當?shù)貙虞^厚（大于四倍井徑）時，可用曲線半幅點確定地層界面；3）測量的自然電位幅度，為自然電流在井內(nèi)產(chǎn)生的電位降它永遠小于自然電流回路總的電動勢；4）滲透性砂巖的自然電位，對泥巖的基