石油工程测井教学-1电法测井-11自然电位测井课件.ppt
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- 石油 工程 测井 教学 _1 11 自然 电位 课件
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1、 主讲教师:桑主讲教师:桑 琴琴 单单 位位 :资源与环境学院:资源与环境学院二二0 0一一年十一月一一年十一月一、电法测井及其分类一、电法测井及其分类二、影响岩石电阻率的因素二、影响岩石电阻率的因素三、三、Archie公式公式四、井眼地层的划分四、井眼地层的划分五、高、低侵判别流体性质五、高、低侵判别流体性质电法测井电法测井自然电位测井自然电位测井自然电场的产生自然电场的产生SP曲线的特征曲线的特征SP曲线的影响因素曲线的影响因素SP曲线的应用曲线的应用12345 SP是由井中自然电场产生的电位。是由井中自然电场产生的电位。1 1自然电位测井自然电位测井(Spontaneous Potent
2、ial Logging)1.1 1.1 什么是自然电位测井?什么是自然电位测井?在钻井的过程中,在钻井的过程中,钻井液钻井液(泥浆滤液)与钻(泥浆滤液)与钻穿的穿的地层孔隙流体地层孔隙流体之间通过扩散吸附作用之间通过扩散吸附作用自然会产生一种电动势,测量这种电位差的自然会产生一种电动势,测量这种电位差的测井方法就是测井方法就是SPSP测井。测井。1.2 SP测井的装置测井的装置一个测量电极一个测量电极M,M,一个地面电极一个地面电极N,N,用电缆将用电缆将MNMN与与电位差计电位差计两端相连,测量两端相连,测量MNMN间的电位差。间的电位差。1.3 SP1.3 SP曲线的测量原理曲线的测量原理
3、 将一个电极将一个电极M放入井中,另一个电极放入井中,另一个电极N放在地面上接地,放在地面上接地,在不存在任何人工电场的情况下,用测量电位差的仪器测量在不存在任何人工电场的情况下,用测量电位差的仪器测量M M电极相对于电极相对于N N电极之间的电位差,便可以进行自然电位测井。电极之间的电位差,便可以进行自然电位测井。由于固定在地面上的由于固定在地面上的N N电极的电位是一电极的电位是一个恒定值,因此,当个恒定值,因此,当M M电极在井内移动电极在井内移动时,所测得的时,所测得的M M、N N之间的电位差的变之间的电位差的变化,即自然电位曲线,就反映了井内化,即自然电位曲线,就反映了井内某种电位
4、值沿井身的变化情况。显然,某种电位值沿井身的变化情况。显然,自然电位测井测的是自然电位测井测的是相对电位值相对电位值,即井内不同深度上的自然电位与地面即井内不同深度上的自然电位与地面上某一点的固定电位值之差,而不是上某一点的固定电位值之差,而不是井中自然电位的绝对数值。井中自然电位的绝对数值。2 自然电场的产生自然电场的产生 井内有自然存在的电位变化,说明井内有井内有自然存在的电位变化,说明井内有自然电流流动、必然有自然产生的电动势。自然电流流动、必然有自然产生的电动势。实践研究表明,能产生一定电位值的自然电动势有实践研究表明,能产生一定电位值的自然电动势有多种,包括多种,包括扩散电动势(扩散
5、电动势(E Ed d )、扩散吸附电动势扩散吸附电动势(E Edada )、过滤电动势、氧化还原电动势、过滤电动势、氧化还原电动势等。在沉等。在沉积岩地区的油气井中,主要遇到的是前三种,而且积岩地区的油气井中,主要遇到的是前三种,而且常常常常以前两种占绝对优势以前两种占绝对优势。矿化度:溶液中所含有的各种离子的浓度。矿化度:溶液中所含有的各种离子的浓度。地层水含有一定的矿物离子,主要是地层水含有一定的矿物离子,主要是MgMg+,Ca,Ca+NaNa+,K,K+,Cl,Cl-,HCO,HCO3 3-等等等等.孔隙流体孔隙流体地层水、石油、天然气地层水、石油、天然气 泥浆中含有一定的矿物离子(泥浆
6、中含有一定的矿物离子(NaNa,ClCl )淡水泥浆和盐水泥浆淡水泥浆和盐水泥浆水基泥浆和油基泥浆水基泥浆和油基泥浆钻井液钻井液泥浆,有不同类型:泥浆,有不同类型:或或 由于钻井液(泥浆)和孔隙流体(地层由于钻井液(泥浆)和孔隙流体(地层水、油、气)具有不同的矿化度,即含有的水、油、气)具有不同的矿化度,即含有的离子的浓度不同,井壁附近两种不同矿化度离子的浓度不同,井壁附近两种不同矿化度的溶液接触产生的溶液接触产生电化学作用电化学作用,产生电动势造,产生电动势造成自然电场。成自然电场。电化学作用电化学作用:产生扩散产生扩散扩散吸附作用扩散吸附作用。SPSP是怎样产生的?是怎样产生的?介质:介质
7、:钻井液钻井液 地层孔隙流体地层孔隙流体机理:扩散扩散吸附作用机理:扩散扩散吸附作用结果:产生了电动势,造成自然电场结果:产生了电动势,造成自然电场1.扩散电动势扩散电动势(Ed)2.扩散吸附电动势扩散吸附电动势(Eda)当两种不同浓度的溶液相接触时,高浓度溶液中的当两种不同浓度的溶液相接触时,高浓度溶液中的离子向低浓度一方移动(扩散现象)。离子向低浓度一方移动(扩散现象)。假定:假定:砂泥岩剖面,淡水泥浆井,即砂泥岩剖面,淡水泥浆井,即CmfCw,其中的盐类均为其中的盐类均为NaCL在砂泥岩地层中扩散有两条路径:在砂泥岩地层中扩散有两条路径:通过砂岩直接向泥浆中扩散;通过砂岩直接向泥浆中扩散
8、;通过砂岩周围的泥岩向泥浆中扩散通过砂岩周围的泥岩向泥浆中扩散。1.1.纯砂岩扩散电动势(纯砂岩扩散电动势(EdEd)孔隙流体孔隙流体与与钻井液钻井液(泥浆泥浆)之间的之间的 直接直接 扩散。扩散。不同离子扩散的速度不同不同离子扩散的速度不同,研究表明,研究表明NaNa的移动速的移动速度小于度小于ClCl的移动速度,的移动速度,即即V VNaNaV0,)0,所以所以 E Edada00.2.3lglglgwwdadamfmfmfdawCCRTEKICCRKCFRwNoImage3 3 泥质砂岩的扩散电动势(泥质砂岩的扩散电动势(EdEd)当泥质砂岩的泥质含量较大时,当泥质砂岩的泥质含量较大时,
9、QvQv大,大,vuvuvu,低浓度一方为负,高浓度一方为正,低浓度一方为负,高浓度一方为正,具有纯砂岩的性质;具有纯砂岩的性质;产生以上结果都是在产生以上结果都是在CwCmf的的情况下讨论的,情况下讨论的,4 4 动电学电动势动电学电动势过滤电动势(过滤电动势(E Ef f)过滤电动势(过滤电动势(E Ef f),它是在压力作用下,泥),它是在压力作用下,泥浆滤液向地层中渗入时产生的,只有在压差浆滤液向地层中渗入时产生的,只有在压差P P很大的情况下才不被忽略,但通常情况下很大的情况下才不被忽略,但通常情况下都可以不考虑该电动势都可以不考虑该电动势(忽略不计)。忽略不计)。mfffREAp砂
10、岩与泥岩的自然电位分布砂岩与泥岩的自然电位分布假设假设CmfPSPSSPPSP。自然电位的幅度异常自然电位的幅度异常V VSPSP :自然电流在井中泥自然电流在井中泥浆柱上产生的电压降。浆柱上产生的电压降。spsp mmmshitSSPVI rrrrrrSPmshmitVrSSPrrrr 对厚层,砂岩和泥岩的截面积比井的截面积大得对厚层,砂岩和泥岩的截面积比井的截面积大得多,所以多,所以 。因此,在实测。因此,在实测自然电位曲线上,以泥岩为基线,则厚层砂岩有:自然电位曲线上,以泥岩为基线,则厚层砂岩有:巨厚纯砂岩对应的自然电位幅度将等于静自然电位巨厚纯砂岩对应的自然电位幅度将等于静自然电位SS
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