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文档介绍：第三章自然电位测井
第三章自然电位测井
(Spontanneous Potential Logging )
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自然电位测井
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自然电位与电阻率同时测量
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§1 井内的自然电动势
一、岩石孔隙水中离子的分布
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(1)地层水中盐分子(主要是NaCl)充分离解,与
极性水分子形成水合离子;
(2)岩石颗粒与水溶液接触的表面带有固定不动的
负电荷,粘土矿物中最显著;
(3)带负电的岩石表面吸引极性水分子与Na离子的
水合离子,形成离子双电层。(内层:岩石表面负电
荷;外层:吸附的阳离子)
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离子双电层
(4)吸附阳离子
吸附层: 紧贴岩石表面,不能移动
扩散层: 吸附层之外阳离子,可正常移动
(5)双电层是在岩石沉积、压实和成岩过程中形成的。
砂岩:双电层外层的厚度非常小。
泥岩:表面负电荷多,双电层外层的厚度很大,能够
移动的地层水在压实过程中排出去,水全是束缚水。
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双电层内的阳离子或其水合离子相互交换位置,
或与双电层之外的阳离子及水合离子交换位置而移
动(等电量交换),交换的难易程度取决于岩石表
面对阳离子的静电引力。

粘土束缚水:双电层外层那部分水,主要含阳离子;
远水: 双电层以外,离颗粒表面较远的那部分水,
正负离子大体平衡,是正常性质的地层水。
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二、储集层的自然电动势
(含水纯岩石)Ed:
Cw>Cmf,且NaCl分子
全部电离,岩性纯,
无双电层,
水是远水
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扩散电动势(含水纯岩石)Ed:
1)离子从浓度高的一方向浓度低的一方扩散,
2) Cl-的迁移率>Na+的迁移率,使得泥浆一侧的Cl-富
集,地层水一侧Na+富集,形成正负电荷的富集,
在两种溶液间产生电动势;
3) Cl-迁移速度减慢,而Na+迁移速度加快,使电荷
富集速度减慢;
4) 到正负离子迁移速度相同时,电动势不再增加,
达到动态平衡。此时的电动势称为扩散电动势。
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Ed表达式:
l+ ­ l­ RT Cw
Ed = × lg
l+ + l­ ZF Cmf
l+——正离子迁移率, l-——负离子迁移率
R——气态常数,T——绝对温度
Z——离子价,F——法拉第常数
Cmf——泥浆滤液浓度,CW——地层水浓度
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