第一章 自然電位

第一章自然電位第1頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三

自然電位曲線的變化與巖性有密切關(guān)系，特別是能用明顯的異常顯示出滲透層,這是非常有意義的.

基線:在實測曲線上,泥巖井段的自然電位曲線比較平直,解釋中就以泥巖井段的自然電位曲線值作為基線。

正負(fù)異常:解釋中就以泥巖井段的自然電位曲線值作為基線(相對零線),來計算滲透層的自然電位異常幅值(mv),大于基線的異常為正異常，小于基線的異常為負(fù)異常。第2頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)井內(nèi)自然電位形成的原因一、擴(kuò)散作用以及擴(kuò)散電動勢如圖所示:用一個滲透性的半透膜把容器分為兩部分,兩邊分別為濃度是Ct和Cm(Ct>Cm)Nacl溶液,當(dāng)我們用如圖所示的裝置進(jìn)行測量時,發(fā)現(xiàn)Vmn0,即回路中有電流流過,這種現(xiàn)象如何產(chǎn)生?1、擴(kuò)散現(xiàn)象Cl離子遷移速度大于Na離子。第3頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三2、擴(kuò)散電動勢

二種離子的擴(kuò)散速度相等時,使達(dá)到動態(tài)平衡,。在動態(tài)平衡的情況下,電荷聚集停止,形成了一穩(wěn)定的電動勢,顯然,只要二種溶液的濃度差保持不變,在它們的接觸面形成的電動勢就保持下去。由離子擴(kuò)散作用產(chǎn)生的電動勢稱為擴(kuò)散電動勢。經(jīng)理論計算,擴(kuò)散電動勢如下:

Ed=KdLg(Ct/Cm)RTU－VKd=2.3Kd為擴(kuò)散電動勢系數(shù)FU＋VU,V分別為正負(fù)離子遷移率R為理想氣體常數(shù)R＝8.314J/K.molF為法拉第常數(shù)F＝96489C/molT為絕對溫度T＝273＋t

例如在18oC條件下,Ct/Cm=10的NaCl溶液,則擴(kuò)散電動勢為:Ed=KdLg(Ct/Cm)=Kd=-11.6mv

值得注意的是:Ed取決于Kd和Ct/Cm二種條件缺一不可,例如KCl,由于UkUcl(K和Cl的遷移速度幾乎相等),即使Ct/Cm再大,Kd很小,反過來如果U≠V，但Ct/Cm1,則Ed也為0。第4頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三二

、擴(kuò)散吸附作用以及吸附電動勢1、擴(kuò)散吸附作用

泥質(zhì)顆粒選擇性地吸附溶液中的負(fù)離子,不讓它通過泥質(zhì)薄膜，只讓正離子通過泥質(zhì)薄膜,這種作用稱為吸附作用。

第5頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三2、擴(kuò)散吸附電動勢:經(jīng)理論計算:

RTEa=2.3Lg(Ct/Cm)F=KaLg(Ct/Cm)

RTKa=2.3Ka為吸附電動勢系數(shù)FR,T,F,Ct,Cm的含義同前

例如在25oC條件下,Ct/Cm=10的NaCl溶液,則吸附電動勢為:Ea=KaLg(Ct/Cm)=Ka=59.1mv第6頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)自然電位測井及曲線特征第7頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三2、自然電位以及與靜自然電位的關(guān)系

自然電流:擴(kuò)散電動勢和擴(kuò)散吸附電動勢要通過泥漿,地層,泥巖放電,產(chǎn)生電流,該電流稱為自然電流根據(jù)歐姆定律:靜自然電位：SSP=I(rs+rt+rm)I=SSP/(rs+rt+rm)自然電位:SP=I×rm=SSP·rm/(rm+rt+rs)自然電位的含義是:自然電流I在泥漿柱上產(chǎn)生的電位降,即I×rm由此可見:(a)SP與SSP成正比(b)SP一般小于SSP(c)當(dāng)砂巖地層電阻rt增大時,SP減小第8頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三自然電位曲線的特點：1、曲線對稱與地層中心點；2、厚地層（h>4d）的自然電位曲線幅度值近似等于靜自然電位；3、曲線的半幅點深度正對著地層的界面；4、地層中點取得曲線幅度的最大值，隨地層的變薄極大值隨之減小，且曲線變得平緩。5、實測曲線與理論曲線相同，但由于多種因素的影響，實測曲線不如理論曲線規(guī)則。6、自然電位曲線沒有絕對零點，一般把泥巖作為基線使用相對值。7、在砂泥巖剖面中，一般淡水泥漿鉆進(jìn)，滲透砂巖層井段自然電位負(fù)異常，鹽水泥漿鉆進(jìn)，滲透層出現(xiàn)正異常。第9頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三第三節(jié)自然電位影響因素在砂泥巖剖面中，自然電位曲線的幅度及特點主要決定于造成自然電場的總電動勢E總及自然電流的分布第10頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三1、地層水和泥漿濾液中含鹽濃度比值的影響第11頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三2、巖性的影響在砂泥巖剖面中，只有在砂質(zhì)滲透性巖層出才出現(xiàn)自然電位曲線異常；其它條件相同的情況下，滲透性越高，異常幅度越大；隨著砂巖中泥質(zhì)含量的增加，曲線幅度降低。自然電位:SP=I×rm=SSP·rm/(rm+rt+rs)自然電位的含義是:自然電流I在泥漿柱上產(chǎn)生的電位降,即I*rm根據(jù)這一特性可以劃分巖性，區(qū)別滲透層和非滲透層。第12頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三3、溫度的影響Kd和Kda與溫度成正比。自然電位系數(shù)K＝64.25+0.24T第13頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三4、地層水和泥漿濾液中含鹽性質(zhì)的影響不同溶液中所含化學(xué)成分不同，擴(kuò)散電動勢系數(shù)不同，產(chǎn)生的Ed也不同，自然電位異常幅度也不同。第14頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三5、地層電阻率的影響SP=I×rm=SSP·rm/(rm+rt+rs)電阻率越高，SP越低，這一特點可以用自然電位幅度的差異性分辨油水層。第15頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三6、地層厚度的影響SP=I×rm=（rm/(rm+rt+rs)）SSP隨著地層的變薄，自然電位流經(jīng)地層的截面積變小，rt增大，SP變小。薄地層的SP值不能真實低反映地層的SSP。第16頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三7、井徑擴(kuò)大和泥漿侵入的影響SP=I×rm=（rm/(rm+rt+rs)）SSP井徑擴(kuò)大，rm隨之減小，SP減小泥漿侵入，SP減小，侵入越深，減小幅度越大。第17頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三第四節(jié)自然電位曲線的應(yīng)用判斷巖性、地層對比、劃分滲透層、計算地層水電阻率、估計泥質(zhì)含量、判斷沉積相、判斷油水層、判斷水淹層。第18頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三1、劃分巖性第19頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三2、劃分滲透層SP=I×rm=（rm/(rm+rt+rs)）SSP第20頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三3、估計泥質(zhì)含量Vsh＝1－PSP/SSP第21頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三4、確定地層水電阻率大體過程是這樣的：根據(jù)SP求出SSP，根據(jù)溫度求出K，根據(jù)Rmf求出Rmfe后求出Rwe，然后在根據(jù)Rwe求出RwSSP=-Klg(Rmfe/Rwe)第22頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三5、地層對比第23頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三第24頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三第25頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三6、判斷沉積相第26頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三第27頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三第28頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三