自然電位測井

（1）當(dāng)?shù)貙?，鉆井液是均勻的，上下圍巖巖層性相同，自然電位曲線關(guān)于滲透性層中心對稱。

（2）滲透性在地層頂?shù)捉缑嫣帲匀浑娢蛔兓畲?，?dāng)?shù)貙虞^厚（大于4倍井徑）時(shí)，可用曲線半幅點(diǎn)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)泥漿中產(chǎn)生的電位降，它永遠(yuǎn)小于自然電流回路總的電動勢；

（4）滲透性砂巖的自然電位，對泥巖的基線而言，可向左或向右偏轉(zhuǎn)，它主要取決于地層水和鉆井液的相對礦化度。

1、地層水和鉆井液濾液含鹽濃度比值影響

2、巖性影響

3、溫度影響

4、地層水和鉆井液濾液含鹽性質(zhì)影響

5、地層電阻率影響

6、地層厚度影響

7、井徑擴(kuò)大和鉆井液進(jìn)入影響

在電阻率測井的初期,人們在鉆井中就觀測到了一種非人工產(chǎn)生的直流電位差,且可以毫伏級的精度記錄下來,人們稱之為自然電位。自然電位的測量很簡單,即把一個(gè)測量電極放在井下,另一個(gè)放在地面,可以連續(xù)地測量出一條自然電位曲線,如果把曲線正極電位作為基準(zhǔn),則曲線的負(fù)峰處一般都是具有滲透性的砂巖。因此自然電位曲線可以作為劃分巖性,判斷儲層性質(zhì)的基本測井方法。

在井內(nèi)，當(dāng)?shù)貙铀}濃度和鉆井液含鹽濃度不同時(shí)，引起離子的擴(kuò)散作用和巖石顆粒對離子的吸附作用；當(dāng)?shù)貙訅毫εc鉆井液壓力不同時(shí)，在地層空隙中產(chǎn)生過濾作用。這些在井壁附近產(chǎn)生的電化學(xué)過程會產(chǎn)生自然電動勢，形成自然電場。

1)劃分滲透性地層,并確定其界面

明顯的自然電位異常是滲透層的顯著特征,自然電位曲線是劃分滲透層的有效工具。一般可按半幅點(diǎn)確定滲透層的界面,但由于影響因素較多,用半幅點(diǎn)確定界面不是很難。實(shí)際工作中,常是以自然電位和微電極曲線的顯示劃分出滲透層,而以微電極和短電極的視電阻率曲線確定其界面,參考自然電位半幅點(diǎn)。

2)分析巖性

因?yàn)樽匀浑娢皇请x子在巖石中的擴(kuò)散吸附作用產(chǎn)生的,而巖石的擴(kuò)散吸附作用與巖石的性質(zhì)(巖石成分、組織結(jié)構(gòu)、膠結(jié)物的成分及含量等),有很密切的關(guān)系,故可根據(jù)自然電位曲線的變化分析巖性,特別是分析巖性變化。如地層的巖性變細(xì),泥質(zhì)含量增加,常常表現(xiàn)為自然電位幅度降低。自然電位曲線可明顯地劃分出泥巖類(泥巖、頁巖等)、砂巖、泥質(zhì)砂巖,并可結(jié)合電阻曲線劃分出有滲透性的生物灰?guī)r等。因?yàn)樽匀浑娢磺€與巖性有密切關(guān)系,曲線變化又比較簡單,比較形象,自然電位曲線也是地層對比的一項(xiàng)重要資料,標(biāo)準(zhǔn)測井都少不了自然電位曲線。

3)估算地層水電阻率

在許多情況下,可以容易地由自然電位曲線求得準(zhǔn)確的地層水電阻率。但在有些情況下(例如有非NaCI 類存在,自然電位基線偏移或Rw 變化不定)應(yīng)當(dāng)特別小心。有時(shí)有大的過濾電位存在(例如滲透率很低的地層,壓力枯竭的地層及很重的鉆井液)。在這種情況下,最好不要使用自然電位求Rw 值,但是,經(jīng)驗(yàn)指出,當(dāng)?shù)貙佑幸欢ǖ臐B透率,地層水是鹽水,并且鉆井液電阻率不是很高時(shí),自然電位中的過濾電位成分可以忽略不計(jì)。在這些情況下認(rèn)為靜自然電位等于電化學(xué)電位。 2100433B

人們在測井時(shí)，工程上出現(xiàn)一次偶然失誤，供電電極沒供電，但仍測出了電位隨井深的變化曲線。由于這個(gè)電位是自然電位產(chǎn)生的，所以稱為自然電位，用SP表示。

井內(nèi)自然電位產(chǎn)生的原因是復(fù)雜的，對于油井來說，主要有以下兩個(gè)原因：（1）、地層水礦化度與泥漿礦化度不同。（2）、地層壓力不同于泥漿柱壓力。

實(shí)踐證明：油井的自然電位主要由擴(kuò)散作用產(chǎn)生的，只有在泥漿柱和地層間的壓力差很大的情況下，過濾作用才成為較重要的因素。 2100433B

根據(jù)油（氣）層、煤層或其他探測目標(biāo)與周圍介質(zhì)在電性上的差異，采用下井裝置沿鉆孔剖面記錄巖層的電阻率、電導(dǎo)率、介電常數(shù)及自然電位的變化。電法測井包括以下幾種：

地球物理測井電阻率測井

使用簡單的下井裝置(電極系)探測巖層電阻率，以研究巖層的電性特征。由于影響因素較多，其測量結(jié)果稱為視電阻率。電阻率測井按其電極系的組合及排列方式不同，又分為梯度電極系測井及電位電極系測井。

地球物理測井微電極測井

在電阻率測井的基礎(chǔ)上發(fā)展了微電極測井。它用于測量靠近井壁附近很小一部分泥餅和沖洗帶地層的電阻率，能較準(zhǔn)確地指示泥餅的存在及劃分滲透性地層，能區(qū)分儲集層中的薄夾層(非滲透層)以及準(zhǔn)確地確定地層厚度。

地球物理測井側(cè)向測井

是一種聚焦電阻率測井方法，主要用于高電阻、薄地層及鹽水泥漿測井。根據(jù)同性電相斥的原理，在供電電極（又稱主電極）的上方和下方裝有聚焦電極，用聚焦電流控制主電流路徑，使它只沿側(cè)向（垂直井軸方向）流入地層。由于側(cè)向測井電極系結(jié)構(gòu)不同(如雙側(cè)向電極系的淺側(cè)向電極系和深側(cè)向電極系)，聚焦電流對主電流的屏蔽作用大小不同，因而它們具有不同的徑向探測深度。

地球物理測井感應(yīng)測井

是一種探測地層電導(dǎo)率的測井方法。該方法根據(jù)電磁感應(yīng)原理，測量地層中渦流的次生電磁場在接收線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，以確定地層的電導(dǎo)率。它是淡水泥漿井和油基泥漿井有效的一種測井方法。同時(shí)它特別適用于低電阻率巖層的探測，包括離子導(dǎo)電的含高礦化度地層水的油（氣）、水層和電子導(dǎo)電的金屬礦層。

地球物理測井介電測井

是探測巖石介電常數(shù)的一種測井方法。由于水的介電常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于油（氣）和造巖礦物的介電常數(shù)，所以它可用于判斷油田開發(fā)中出現(xiàn)的水淹層，并提供估計(jì)油層殘余油飽和度及含水量多少的可能性。

地球物理測井自然電位測井

沿鉆孔剖面測量移動電極與地面地極之間的自然電場。自然電位通常是由于地層水和泥漿濾液之間的離子擴(kuò)散作用及巖層對離子的吸附作用而產(chǎn)生的。因此，自然電位曲線可用來指示滲透層，確定地層界面、地層水礦化度以及泥質(zhì)含量。在油(氣)井中，它與電阻率測井組合，可以劃分油（氣）、水層并進(jìn)行地層對比等。

方法

自然電位測井

沿鉆孔剖面測量巖、煤層在自然條件下產(chǎn)生的電場電位的變化的一種電測井方法。即在鉆孔中放置一個(gè)測量電極，在地面放置一個(gè)比較電極，測量鉆孔中電極由于煤、巖層內(nèi)液體與沖洗液引起的擴(kuò)散及擴(kuò)散吸附，過濾和氧化還原等電化學(xué)作用而產(chǎn)生的自然電位。多數(shù)煤層，特別是無煙煤煤層的氧化還原作用會造成較高的自然電位。滲透性巖石因沖洗液與巖石內(nèi)液體存在礦化度與壓力的差異，也能產(chǎn)生自然電位。一般巖石顆粒變細(xì)，泥質(zhì)含量增加，滲透性變差，孔隙度變小，自然電位都會降低。

自然電位測井曲線對于目的層中心呈對稱形態(tài)，其曲線幅度的半幅點(diǎn)處對應(yīng)目的層界面。若將地面比較電極也與測量電極一起下入孔內(nèi)并相距一個(gè)很小距離時(shí)，則測得的成果是自然電位沿孔軸的變化率，這一方法稱為自然電位梯度測井。

電極電位測井

電極系由一個(gè)能與孔壁接觸的刷狀金屬電極和分別位于其上、下的兩個(gè)比較電極構(gòu)成，用以測量孔內(nèi)電子導(dǎo)體電極電位特性的一種測井方法。電極電位的大小，既與刷狀電極和比較電極采用的金屬種類有關(guān)，又取決于刷狀電極所接觸電子導(dǎo)體的性質(zhì)。由于含煤巖系中的無煙煤煤層接近于電子導(dǎo)體，其上、下圍巖又多為離子導(dǎo)電型巖石，因而在電極電位測井曲線上，無煙煤煤層往往顯示大幅度的異常，根據(jù)這一特性，能有效地識別無煙煤煤層。

視電阻率測井

測量鉆孔剖面上煤層和巖層電阻率的一種測井方法。其測量裝置通常由一對供電電極A、B和一對測量電極M、N組成，并由其中2～3個(gè)電極組成一定排列的電極系，用電纜下入孔內(nèi)。電極系上可構(gòu)成成對的電極(供電電極或測量電極)稱成對電極，而只能與地面電極構(gòu)成成對的電極則稱不成對電極。電極系根據(jù)其電極排列可分為電位電極系和梯度電極系。

電位電極系測井

使用電位電極系的一種電阻率測井方法。其測量結(jié)果與測量點(diǎn)的電位成正比。電位電極系是一種在各電極間的距離中，成對電極間的距離不是最小的電極系(圖1)。由A、M兩個(gè)電極組成的電極系，稱為理想電位電極系。用電位電極系測得的視電阻率曲線對于目的層中心呈對稱形態(tài)。在沒有其它影響因素的理想條件下，目的層中心的視電阻率測量值，反映了該巖層的真電阻率值。高阻巖層界面的位置，對應(yīng)于視電阻率曲線幅度的起跳處 (根部) (圖2)。

梯度電極系測井

用梯度電極系的一種電阻率測井方法。其結(jié)果與測量點(diǎn)的電位梯度成正比。該電極系的特點(diǎn)是在各電極間的距離中，以成對電極間的距離為最小(見圖1)。①成對電極位于不成對電極上方時(shí)，稱頂部梯度電極系。②成對電極位于不成對電極下方時(shí)，稱底部梯度電極系。用該法測得的視電阻率曲線，在目的層處呈不對稱形態(tài)：對于高電阻率目的層，用頂部梯度電極系測得的目的層視電阻率極大值在該層頂界面處出現(xiàn)，用底部梯度電極系測得的目的層視電阻率極大值，在該層底界面處出現(xiàn)，而在另一界面處則出現(xiàn)目的層視電阻率極小值 (圖3)。

側(cè)向測井

電極系上安置有各種屏蔽電極的一種電阻率測井方法。屏蔽電極的作用是迫使供電電流垂直孔軸流入巖層，以提高測井的垂向分層能力，增大測井的探測深度。①當(dāng)電極系由中心電極與上、下兩個(gè)柱狀屏蔽電極組成時(shí)，稱三側(cè)向測井。②當(dāng)電極系由中心電極、一對屏蔽電極與兩對監(jiān)督電極組成，以抑制孔中沿孔軸方向流動的電流時(shí)，稱七側(cè)向測井(圖4)。通過選擇屏蔽電極的不同距離、長度和電流返回電極B的遠(yuǎn)近，可調(diào)整測井的探測深度。根據(jù)探測深度的不同大小，側(cè)向測井又可分成深、中、淺、微側(cè)向測井(見圖4)。在作淺側(cè)向測井供電時(shí)，A₂為反極性的供電電流返回電極B，主電極電流流入巖層 (圖4中陰影部分)后不遠(yuǎn)就開始發(fā)散，其探測深度較淺。在作深測向測井供電時(shí)，A₂與A₁短接，共同作屏蔽電極，主電極電流可較深地流入巖層而不發(fā)散，探測深度較大。深側(cè)向測井視電阻率值主要反映巖層的真電阻率; 而淺側(cè)向測井則更多地反映巖層被沖洗液浸入后的電阻率值。該測井法利于判斷巖層滲透性、巖層內(nèi)流體的性質(zhì)和煤層中的含氣情況。中國煤田地質(zhì)勘探中廣泛開展三側(cè)向測井，深、淺側(cè)向測井也有所應(yīng)用。

井液電阻率測井

用專門的電極系測量鉆孔內(nèi)液體的電阻率沿孔深變化的一種電阻率測井方法?？變?nèi)液體電阻率數(shù)據(jù)對消除其對電阻率測井成果的影響，有重要作用。在確定含水層位置、水文地質(zhì)參數(shù)、地下水運(yùn)動狀態(tài)以及解決檢查孔內(nèi)漏水(或井水)位置等一些水文地質(zhì)問題方面，井液電阻率測井更有重要的作用。

激發(fā)極化測井

測量巖石、礦石在人工電場作用下產(chǎn)生的激發(fā)極化電場的一種測井方法。它是在人工向巖石供電一段時(shí)間后，測量斷電后巖石產(chǎn)生的激發(fā)極化電位或極化率。煤層及含金屬礦物的巖石，通常能產(chǎn)生較強(qiáng)的激發(fā)極化電位。此法常用于識別煤層以及估計(jì)煤層中黃鐵礦等礦物的含量 。2100433B