自然电位测井

出处：按学科分类—天文学、地球科学 地质出版社《地质灾害勘查地球物理技术手册》第192页（2896字）

14．2．1 基本原理

在未向井中供电的情况下，可以观测到位于井中的电极与地面之间存在着电位差，这就是自然电位差。在井中观测自然电位，并根据自然电位曲线研究钻孔地质剖面的方法，称之为自然电位测井(Self-Potential Logging)。

14．2．2 观测方法

自然电位测井的测量技术在所有测井方法中最简单，如图14－4所示。将一个电极M放入井中，另一个电极N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M电极相对于N电极之间的电位差，便可进行自然电位测井。

图14－4 自然电位测井测量原理

由于固定在地面上的N电极的电位是一个固定值，当M电极在井中移动时，所测得的M、N之间电位差的变化，即自然电位曲线，就反映了井中某种电位值沿井身的变化情况。

14．2．3 技术要求

(1)对所采用的仪器进行检查、校验和标定工作，确保仪器性能良好。

(2)深度比例选择为1：50，便于对厚度较小的目的层进行定性、定量解释。

(3)横向比例采用整数比例尺，且全区一致，尽量使全部或部分地层反映清楚，超格曲线应作补测。

(4)测井速度应根据仪器延时参数及测量精度要求而定，一般提升速度限值为1000m／h。

(5)电缆的标记：①电缆上必须标记准确、明显、牢固的深度记号，记号的标准间距规定为10m，特别是零记号上方处应有特殊警告记号；②在钻孔中提升标记电缆时要挂上相当于井下仪器重量的挂锤。

(6)对电极的要求：下井前电极要用细砂布擦净；地面电极应接地良好，并远离电力干扰；当基线偏移每百米大于2cm时，应使用不极化的铅电极或做自然电位梯度测量。

(7)测量时应辨清极性，正确连接线路，记录的曲线以岩性较纯的厚层粘土、泥岩或页岩的自然电位值为零值，右为正，左为负。

(8)自然电位测量应在终孔后、抽水前进行，测井时一般先做自然电位测量。

(9)游散电流干扰大时，可将N极接套管上(使用铠装电缆时可用电缆外皮作N极)，或做自然电位梯度测量。

(10)使用金属重锤时，测量电极应距离重锤2m以上。

(11)测量时必须校验记录仪的线路电阻和记录电压常数。

14．2．4 成果表达形式

自然电位测井的成果表达形式是自然电位沿深度变化的曲线。横轴代表自然电位值，比例以mV／cm标注；纵轴代表深度，以m为单位，比例为1∶200。其他内容同14．1．4。

14．2．5 资料解释原则

自然电位测井称之为泥质灵敏度测井，主要用途如下所述。

14．2．5．1 判断岩性和划分渗透层

(1)砂泥岩地层

自然电位曲线上泥岩反映为基线，砂岩反映为负异常。如果砂岩中含有粘土，异常幅度变小，粘土含量越多，异常幅度越小。因此，在其他条件相同的情况下，根据异常幅度的大小，根据岩石中粘土含量的多少可对岩性作出判断。另外，考虑到砂岩的渗透性与粘土含量有关，粘土含量由少变多，渗透性由好变差，所以根据自然电位异常值大小也可以用来划分砂泥岩剖面中的渗透性地层。岩粒越细，粘土含量越高，渗透性也差，自然电位异常也就越小，粘土含量很高的泥岩则反映为基线。至于砾岩，则要看它的分选性和胶结情况，分选性好，疏松的砾岩出现较大的负异常，分选性不好，被致密粘土胶结的砾岩呈现的自然电位异常与泥岩相似。

(2)碳酸盐地层

碳酸盐岩中泥质成分对自然电位有很大的影响，泥值含量越高，自然电位也越高，在碳酸盐岩剖面中自然电位异常反映的主要是泥质含量的变化。

14．2．5．2 计算地层水电阻率

利用自然电位求地层水电阻率的两个假设条件是：自然电位只是由电化学作用产生的；求地层水电阻率的地层为含水纯砂层。在这样的条件下，可通过确定静自然电位值、利用图版求取自然电位系数、求取泥浆电阻率三个步骤计算出地层水电阻率。

14．2．5．3 估计泥质含量

泥质含量由下式求出：

V_sh=(Sp-Sp_min)／(Sp_max-Sp_min) (14．1)

式中：V_sh为泥质含量；Sp为研究地层的曲线读数；Sp_max为泥质曲线读数；Sp_min为纯砂岩层曲线读数。

14．2．6 仪器设备

自然电位测井仪器设备见表14－1。

【参考文献】：

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王惠濂．综合地球物理测井．北京：地质出版社

中国矿业学院等煤田地球物理测井．北京：煤炭工业出版社

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