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1、第四章 自然电位斯仑贝谢在 1928 年发现了这样的现象：井中电极与放在远处的地面参考电极之间有电位差，该电位差随地层变化，通常相对于泥岩的电平有几十到几百毫伏(图 41)。研究过该现象的科学家有：道尔(1948 和 1950)，威利(1949 和 1951)，贡多尼(GO-ndouinndouin)等(1957，1962) ，贡多尼(Gon-douin)和斯卡拉(Scala)(1958) ，希尔(Hill)和安德森(Anderson)(1959)。下文简要说明他们的论述和结论。 对着一种地层的自然电位能够由有关离子运移的两个过程引起： 1)动电(电过滤或流动) 电位( 符号为 EK)是在电解
2、质穿过多孔的非金属介质时产生的； 2)电化学电位(符号为Ec )是在两种不同矿化度的流体直接接触，或由半渗透膜( 与泥岩相当)将它们隔开的条件下出现的。41 动电电位的起因动电电位是在钻井液柱和地层之间存在压差，钻井液滤液被迫流入地层时出现的。滤液通过以下地层流动，就产生动电电位：1)渗透层的泥饼；2) 正在受到侵入的渗透性地层；3)泥岩层。希尔和安德森(1959)研究了通过泥饼的流动电势( 图 42)，而在此几年以前(1951)威利提出了通过泥饼的如下的电势 E 的关系式： 1mVpKykmc其中 y 值在 0.57 到 0.900 之间。通过泥岩存在的过滤电位已在实验室中由贡多尼和斯卡拉(
3、1958)，希尔和安德森(1959)得到了验证(图 43)。安德森等发表的现场资料也证实了泥岩动电电位的存在。贡多尼和斯卡拉给出了泥岩的电动势： 1VpKEyksh其中的 K2=-0.018(Rmf)1/3。流动电位的大小取决于几个因素：1） 过介质的压差p；2） 移动滤液的有效电阻率 Rmf；3） 滤液的介电常数 D14） 仄塔电位 。5） 滤液粘度 。因为泥饼的渗透率很低(10 -210 -4 毫达西) ，所以钻井液柱和地层之间的压差大部分都降落在泥饼处。通过地层的剩余压差是很小的。所以，渗透性地层中的全部动电电位通常实际上就是泥饼部分的动电电位。不过，在泥岩部分也要产生同极性的动电电位(
4、在井筒一侧( 高压区 )为负，在地层一侧( 低压区) 为正)。因为在渗透层处测出的 SP 偏转是相对于泥岩基线的，所以动电电位对 SP 信号的贡献就是泥饼的 Ekmc 和泥岩的 Eksh 之差。在大部分情况下，都不显著地出现剩余动电电位，因为1)在枯竭地层，流体压力小于原始压力，而泥岩中的压力仍然非常接近于原始值。所以两种电动电位就不再处于平衡状态了。 2)特殊钻井液。据报道，某些钻井液系统性地产生一些剩余流动电位( 希尔和安德森，1959；贡多尼等，1962)。3)重钻井液。它们产生比通常见到的更大的压差( 贡多尼等， 1962；奥尔索斯，1967)。4）低渗透地层。当地层的渗透率很低时(k
5、 1 这样，log(R mf/Rw)0从而 SSPRmf(钻井液滤液较咸) ，同样道理 ：SSPO，即有正向偏转，(注：我们假定两种溶液中溶解的盐分具有相伺的性质。在不属于这种情况的场合，就是在 Rmf 小于 Rw 时也能产生负的 SP。参看图 4-1 3 中求 Rw 和 Rmf 的虚线和实线。)如果 Rw=Rmf，则 SP=0。在 454 中讨论过，含烃饱和度的增加，会造成 SP(正的或负的)的衰减。 462 岩石结构 在渗透率、孔隙度租 SP 幅度之间还没有已知的直接相关关系。当然，要产生 SP，地层必须具有渗透率和孔隙度，而且在它们影响侵入(45 2) 和流体分异(457)时，可以说，地
6、层的沉积特性是影响 SP 的因素之一。 已在 4612讨论了泥质分布问题。465 温度 K 与温度有关，可近似地表示为（414） 、 、)(13.0华 氏 度T4.6.4 压力井壁与地层之问的压差影响：1)侵入直径；2) 可能存在的动电电位。465沉积环境和层序的演变这些因素确定了地层厚度和所给定地层的环境特性，即它的邻层情况(453和454)。 SP 曲线的实际形状 (壳牌公司的地质家们已想出了一种分类办法，这包括钟形的、漏斗形的、鸡蛋形的等等)取决于地层内的层序演变情况，因为这将把它本身显现成自然电位的“演变”(向上变粗，向下变细等等 )。47 应 用1)辨别孔隙性、渗透性地层(只要满足讨论的其它条件)；2)确定 Rw;3)岩性指示。泥岩、煤层、根据 Vsh1 一 PSPSSP 估计泥质含量，4)根据曲线形状，分析岩相和分选情况;5)井间地层的相关对比；6)在泥质砂岩中，可指出含烃饱和度，包括气一油界面的存在。这些方面的应用将放在另二册中讨论
