[科普中国]-自然电位测井

简介

在电阻率测井的初期,人们在钻井中就观测到了一种非人工产生的直流电位差,且可以毫伏级的精度记录下来,人们称之为自然电位。自然电位的测量很简单,即把一个测量电极放在井下,另一个放在地面,可以连续地测量出一条自然电位曲线,如果把曲线正极电位作为基准,则曲线的负峰处一般都是具有渗透性的砂岩。因此自然电位曲线可以作为划分岩性,判断储层性质的基本测井方法。1

产生原因在井内，当地层水含盐浓度和钻井液含盐浓度不同时，引起离子的扩散作用和岩石颗粒对离子的吸附作用；当地层压力与钻井液压力不同时，在地层空隙中产生过滤作用。这些在井壁附近产生的电化学过程会产生自然电动势，形成自然电场。2

曲线特征（1）当地层，钻井液是均匀的，上下围岩岩层性相同，自然电位曲线关于渗透性层中心对称。

（2）渗透性在地层顶底界面处，自然电位变化最大，当地层较厚（大于4倍井径）时，可用曲线半幅点确定地层界面。

（3）测量的自然电位幅度，为自然电流在井内泥浆中产生的电位降，它永远小于自然电流回路总的电动势；

（4）渗透性砂岩的自然电位，对泥岩的基线而言，可向左或向右偏转，它主要取决于地层水和钻井液的相对矿化度。

影响因素1、地层水和钻井液滤液含盐浓度比值影响

2、岩性影响

3、温度影响

4、地层水和钻井液滤液含盐性质影响

5、地层电阻率影响

6、地层厚度影响

7、井径扩大和钻井液进入影响

主要应用1)划分渗透性地层,并确定其界面

明显的自然电位异常是渗透层的显著特征,自然电位曲线是划分渗透层的有效工具。一般可按半幅点确定渗透层的界面,但由于影响因素较多,用半幅点确定界面不是很难。实际工作中,常是以自然电位和微电极曲线的显示划分出渗透层,而以微电极和短电极的视电阻率曲线确定其界面,参考自然电位半幅点。

2)分析岩性

因为自然电位是离子在岩石中的扩散吸附作用产生的,而岩石的扩散吸附作用与岩石的性质(岩石成分、组织结构、胶结物的成分及含量等),有很密切的关系,故可根据自然电位曲线的变化分析岩性,特别是分析岩性变化。如地层的岩性变细,泥质含量增加,常常表现为自然电位幅度降低。自然电位曲线可明显地划分出泥岩类(泥岩、页岩等)、砂岩、泥质砂岩,并可结合电阻曲线划分出有渗透性的生物灰岩等。因为自然电位曲线与岩性有密切关系,曲线变化又比较简单,比较形象,自然电位曲线也是地层对比的一项重要资料,标准测井都少不了自然电位曲线。

3)估算地层水电阻率

在许多情况下,可以容易地由自然电位曲线求得准确的地层水电阻率。但在有些情况下(例如有非NaCI 类存在,自然电位基线偏移或Rw 变化不定)应当特别小心。有时有大的过滤电位存在(例如渗透率很低的地层,压力枯竭的地层及很重的钻井液)。在这种情况下,最好不要使用自然电位求Rw 值,但是,经验指出,当地层有一定的渗透率,地层水是盐水,并且钻井液电阻率不是很高时,自然电位中的过滤电位成分可以忽略不计。在这些情况下认为静自然电位等于电化学电位。1