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第六章 自然电位测井
自然电位测井—在井内观测自然电位,并根据自然电位曲线研究钻井剖面的方法。
第一节 石油钻井中自然电场产生的原因
现象:①自然电位与岩性有关;
②自然电位与泥浆及地层水矿化度有关;
③个别井中,浅层砂岩与深层砂岩自然电位幅度不同,甚至有仅向现象。
一、电化学电动势
1 .扩散电动势
两种不同浓度的盐溶液相接触时,离子将由高浓度溶液向低浓度溶液扩散,形成电场。
两种不溶液之间如果以砂岩为隔板,则浓度高一方正电荷多,而浓度低一方负电荷多。
2 .薄膜电动势
两种溶液之间如果以泥岩为隔板,由于泥岩因其粘土矿物带负电而在矿物表面吸附一层阳离子薄膜,从而使阳离子通过交换而通过,阴离子不能通过。结果浓度高一方带负电,浓度低一方带正电,与砂岩恰好相反。
在地层水矿化度高于泥浆矿化度的情况下,在砂泥岩交互的剖面上,在井中测量时砂岩层处为负电位而泥岩层处显高电位,二者幅度之差,即为自然电位异常,这种异常幅度随砂岩层中泥质含量的增大而减小。这种电动势是石油钻井中自然电位产生的主要原因。
3 .过滤电动势
泥浆柱压力通常要大于地层压力,在这种情况下,泥浆滤液将向地层中扩散。滤液中的离子也将随着液体向地层运动。由于泥饼以及地层中的泥质对负离子有选择吸附作用,使得液体渗透的孔道中会形成偶电层,从而使渗透通道压力低的一方正离子过剩,而压力高一端则负离子过剩,这种电场称为过滤电动势。
过滤电动势在石油钻井中不是自然电位产生的主要原因。
4 .氧化还原电动势
这种电压势是由矿体的部位处于潜水而上、下不同的氧化、还原环境中形成的,是金属矿体和 层自然电场产生的主要原因。
第二节 影响自然电位曲线幅度和形状的因素
自然电位曲线的形状受自然电动势的大小及自然电流的分布的影响。
一、影响自然电动势的因素(忽略过滤电动势)
1 )温度
2 )岩性—泥质含量
3 )泥浆和地层水中电解质成分的影响
4 )地层水与泥浆矿化度比值的影响
二、影响自然电流分布的因素
1 )围岩电阻率
2 )地层厚度
3 )井径
第三节 自然电位曲线的应用
1 .划分渗透性地层
砂泥岩剖面上,渗透性砂岩层在自然电位曲线上有明显的异常显示,由于地层水矿化度往往都高于泥浆矿化度,因而砂岩层异常负值。
砂岩层处的负异常随砂岩中泥质含量的增加而减小。
2 .确定地层水电阻率
利用图板求取
3 .估计泥质含量
经各种校正,但仍可能有一些影响自然电位幅度的因素存在,它们的作用都是使自然电位的幅度减小,形成泥质含量高的显示,因此,用自然电位法求出的泥质含量只能高不能低,是泥质含量的上限值。
本章内容重点:
1 .什么是扩散吸附电动势,其形成的基本条件是什么?
2 .自然电位测井的用途。
基本概念:
泥岩基线 自然电动势 自然电流 自然电位 静自然电位( SSP ) 假静自然电位( PSP )
思考问题:
1 .使用自然电位曲线时,应注意哪些问题?
2 .在砂泥岩剖面上,砂岩层处是否一定出现自然电位负异常?
3 .自然电位曲线图上为什么要以泥岩线为基线?
4 .利用自然电位法确定地层水电阻率的方法依据和求取过程。
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