地球物理测井第1章1节ppt.pptVIP

第1章 自然电位测井和电阻率测井 §1.1 自然电位测井(SP) §1.1.1 井中自然电位的产生 §1.1.2 自然电位测井原理与曲线特征 §1.1.3 影响自然电位的因素 §1.1.4 自然电位测井的应用 * 地球物理测井 主讲：邹长春 中国地质大学(北京) 自然电位测井示意图 M N 一、扩散电位 导线 + + + + + 电极 玻璃缸 电化学实验及现象 当两种不同浓度的溶液被渗透性薄膜隔开，离子在渗透压力作用下，高浓度溶液的离子将穿过薄膜向低浓度的溶液中移动，这种现象叫扩散。 对于氯化钠溶液来说，由于Cl-比Na+的运移率大，因此在高浓度一侧聚集多余的正电荷，而在低溶度一侧聚集负电荷。离子量移动到一定程度，形成动态平衡，此时电位叫扩散电位。 + + + + + 电极 导线 玻璃缸 在砂泥岩剖面井中，纯砂岩井段泥浆滤液和地层水在井壁附近相接触，如果二者的浓度不同，就会产生离子扩散作用。 其扩散电位大小取决于：①正负离子的运移率(单价离子在强度为1伏特/厘米的电场作用下的移动速度)；②温度、压力；③两种溶液的浓度差；④浓度、离子类型。 b a 井中砂、泥岩接触情况下，当地层水浓度 大于泥浆滤液浓度 时，离子扩散及形成的电荷分布 二、扩散吸附电位 + + + + + 玻璃缸 泥岩隔膜 电极 导线 电化学实验及现象 用泥岩隔膜将两种不同浓度的NaCl溶液分开，两种溶液在此接触面处产生离子扩散，扩散总是从浓度大的一方向浓度小的一方进行。由于粘土矿物表面具有选择吸附负离子的能力，因此当浓度不同的NaCl溶液扩散时，粘土矿物颗粒表面吸附Cl-，使其扩散受到牵制，只有Na+可以在地层水中自由移动，从而导致电位差的产生。这样就在泥岩隔膜处形成了扩散吸附电位。 + + + + + 玻璃缸 泥岩隔膜 电极 导线 在砂泥岩剖面井中，泥岩井段泥浆滤液和地层水在井壁附近相接触，产生的扩散吸附电位可以表示为： b a 井中砂、泥岩接触情况下，当地层水浓度 大于泥浆滤液浓度 时，离子扩散及形成的电荷分布 在钻井过程中，为了防止井喷，通常使泥浆柱压力略大于地层压力。在压力差的作用下，泥浆滤液向地层中渗入。由于岩石颗粒的选择吸附性，孔道壁上吸附泥浆滤液中的负离子，仅正离子随着泥浆滤液向地层中移动，这样在井壁附近聚集大量负离子，在地层内部富集大量正离子，从而产生电位差，这就是过滤电位。 三、过滤电位 毛细管壁吸附负离子 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 过滤电位形成示意图 （箭头方向表示液体流动方向） 由于岩体的不均匀性，当它与泥浆接触而发生化学反应时，某一部分会因失去电子而呈正极性，另一部分则会因得到电子而显负极性，因此，二者之间便产生电位差，称为氧化还原电位。 氧化还原电位仅产生于电子导电的固相矿体中，例如煤层和金属矿，沉积岩中基本没有氧化还原电位。 四、氧化还原电位 一、自然电位测井原理 自然电位测井使用一对测量电极，用M、N表示。测井时，将测量电极N放在地面，电极M用电缆送至井下，沿井轴提升电极M测量自然电位随井深的变化，所记录的自然电位随井深的变化曲线叫自然电位测井曲线，通常用SP表示。 自然电位测井极少单独进行，而是与其它测井方法同时测量。例如，自然电位测井可以和电阻率测井同时测量。 测量 + 25mV M N 砂岩 泥岩 二、井中自然电场分布与自然电位幅度的计算 井中自然电场分布 以砂泥岩剖面井为例来说明井中自然电场分布特征。通常情况下，钻井过程中采用淡水泥浆钻进，泥浆滤液的浓度往往低于地层水的浓度，井中自然电场分布如下图。 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 自然电位幅度的计算 等效电路图 井内的自然电动势及其等效电路 三、自然电位测井曲线特征 针对目的层为纯砂岩、上下围岩为泥岩的地层模型，计算得到一组自然电位理论曲线。 自然电位曲线具有如下特点： (1)当地层、钻井液是均匀的，上下围岩岩性相同，自然电位曲线对渗透性地层中心对称； (2)在渗透性地层顶底界面处，自然电位变化最大，当地层较厚(大于四倍井径)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滤液的相对矿化度。 砂 泥 岩 剖