测井专题（一）自然电位测井

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在井钻穿地层的过程中，地层与钻井液相接触，产生扩散吸附作用，在钻井液与地层接触面上产生自然电位。下面分析夹在厚层泥岩中的砂岩自然电位曲线的形状。

一、井内自然电场的分布

若砂岩的地层水矿化度为C2,泥岩的地层水矿化度为C1，钻井液的矿化度为Cmf,，设C1> C2>Cmf，井内自然电位的分布如图1-1所示。

图1-1砂泥岩交界面处自然电场的分布

二、自然电位的曲线形状

井轴上各点自然电位的数值UM可以计算出来，绘制出自然电位理论曲线，如图1-2所示。下面根据自然电场的分布，定性的对自然电位曲线形状进行分析。

图l-2井内自然电场分布和自然电位曲线形状

在砂岩井壁，泥岩井壁以及砂泥岩接触面上，存在着自然电动势。砂泥岩和钻井液具有导电性，它们构成闭合回路，形成自然电流。自然电位测井记录的是自然电流在井内钻井液段的电位降。

在离开砂岩较远的泥岩上(如a点以上)，自然电流甚小，几乎没有什么变化，所以大段泥岩上的自然电位曲线基本上是一条直线。过了a点，电流强度逐渐增加，当Cw>Cmf时，自然电位逐渐降低，曲线向负的方向偏转，在泥岩层与砂岩层交界面处b点，井内自然电流强度最大，电位变化也最大，自然电位曲线急剧向负方向偏转。

过了地层界面，电流密度又逐渐减小，电位继续降低。在地层中心c点，电流强度最小，自然电位曲线几乎是与井轴成平行的直线。在砂岩层的下部，自然电流强度逐渐增加，自然电位逐渐增大，曲线向正方向偏转。

在砂岩层与泥岩层的交界面处d点，电流密度最大，自然电位曲线急剧向正方向偏转，过了交界面，再向下到泥岩层，自然电位值逐渐增大，在大段泥岩处记录的自然电位接近直线。

图1-3是一条实测的自然电位曲线，由于泥岩(或页岩层)岩性稳定，在自然电位测井曲线上显示为一条电位不变的直线，将它作为自然电位的基线。这就是所谓的泥岩基线。在渗透性砂岩地层处，自然电位曲线偏离泥岩基线。在足够厚的地层中，曲线达到固定的偏转幅度，后者定为砂岩线。自然电位曲线的异常幅度就是地层中点的自然电位与基线的差值。

图 1-3 砂泥岩剖面SP测井曲线

渗透性地层的自然电位可以偏向泥岩基线的左边(负异常)，或右边(正异常)，它主要取决于地层水和钻井液滤液的相对矿化度，当地层水矿化度大于钻井液滤液矿化度时，自然电位显示为负异常。当地层水矿化度小于钻井液滤液的矿化度时，显示为正异常。如果钻井液滤液的矿化度与地层水矿化度大致相等时，自然电位偏转幅度很小，曲线无显著异常。

综上所述，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,自然电位曲线与渗透性层中心对称；

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。当地层矿化度大于钻井泥浆矿化度曲线出现负异常；当地层矿化度小于泥浆矿化度时曲线出现正异常。

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