文档介绍：Spontaneous potential logging
自然电位测井
自然电位测井(SP)
1、方法特点
2、自然电位产生的原因
3、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析
4、自然电位测井曲线的特征及影响因素
5、自然电位测井曲线的应用
学****内容
1、方法特点
钻井后由于井壁附近的电化学活动性造成的电场叫自然电场。沿井轴测量记录自然电位变化曲线,可以用于区别岩性和研究钻井剖面性质。
SP测井的基本方法为:
如图,在井内放一测量电极M,地面放一测量电极N,将M电极沿井筒移动,即可测出一条井内自然电位变化的曲线。
自然电位测井(SP)
要对所测的SP曲线进行地质解释,首先应该了解自然电位是怎样产生的,它与地层的那些性质有关。
2、自然电位产生的原因
井内自然电位产生的原因是复杂的,对于油气井来说,主要有以下两个原因:
①地层水和泥浆含盐浓度不同而引起的扩散电动势和吸附电动势。
②地层压力与泥浆柱压力不同而引起的过滤电动势。
实践证明,在油气井中,这两种电动势以扩散电动势和吸附电动势占绝对优势。
(1)扩散电位
当两种不同浓度的溶液被半透膜隔开,离子在渗透压作用下,高浓度溶液的离子将穿过半透膜向较低浓度的溶液中移动。这种现象叫扩散,形成的电位叫扩散电位,在油井中,此种扩散有两种途径:
2、自然电位产生的原因
一是高浓度一方通过砂岩向低浓度泥浆中扩散;
二是通过泥岩向泥浆中扩散。其扩散电位大小取决于①正负离子的迁移率(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、离子类型及浓度差。
离子由砂岩向泥浆中直接扩散时,由于Cl-比Na+的迁移率大,因此在砂岩高浓度一侧聚集多余的正电荷,而在泥浆中聚集负电荷。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,经实验证实,扩散电位Ed可由以下公式求得(涅耳斯特方程,Nernst)
Ed=Kdlg(Cw/Cmf)
Kd-扩散电位系数,与盐类的化学成份及温度有关。
2、自然电位产生的原因
(1)扩散电位
对于石油钻井而言:
下面列举常见盐溶液的迁移率和Kd值
2、自然电位产生的原因
(1)扩散电位
2、自然电位产生的原因
在井中,18℃时若地层水浓度Cw等于10倍的泥浆溶液矿化度Cmf时,经理论推算:kd=-,其中负号表示低浓度一方井中的电位低;Cmf、Cw-泥浆滤液和地层水矿化度。
当溶液矿化度不高时,溶液浓度与电阻率成反比,即
Ed=Kdlg(Cw/Cmf)=Kdlg(Rmf/Rw)
Rmf,Rw-泥浆滤液和地层水电阻率。
(1)扩散电位
因为泥岩结构、化学成分等与砂岩不同,因此与泥浆之间形成的电位差大,且符号与扩散电位相反,这是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,粘土颗粒吸附Cl-离子,而Na+离子可以自由移动,若Cw>Cmf,泥浆带正电荷,储集层与泥岩界面处带负电荷,这时形成的电动势为扩散吸附电动势,这是由于既有扩散作用又有吸附作用,因此称为扩散吸附电动势,用Eda表示,由下式求
Eda=Kdalg(Cw/Cmf)
若Cw=10Cmf, t=18℃ Kda=58mV。
2、自然电位产生的原因
(2)吸附电位
(隔膜作用-砂岩通过泥岩与泥浆之间交换离子)