自然電位測井參數方法的影響因素分析

李文良 于政秀

自然電位測井參數方法的影響因素分析

李文良①于政秀

(黑龍江省煤田地質110勘探隊)(內蒙古煤田地質局109勘探隊)

自然電位法是基于它本身的原理來劃分和解釋鉆井的地質剖面。簡述了自然電位的形成原因,分析了自然電位測井方法曲線在不同地質條件下,對物性反應的影響,以及地面儀器、外界環境對自然電位曲線干擾,并結合實際地質條件分析研究。

自然電場;地層傾角;摩擦極化;測井參數;影響因素;分析;研究

在鉆井的周圍和鉆井內,由于巖石的電化學活動性,發生著一系列產生電動勢的物理—化學過程,這種現象被稱之為自然極化,又由于巖層的自然極化產生了自然電場,則引起了通過巖層及井眼的電流,這時的電流使井身產生了電位降。由于巖石的成分不同,各點的電位也不同,基于它本身的原理來劃分和解釋鉆井的地質剖面,這種方法就是自然電位法。

1 自然電位測井的影響因素

隨著煤田測井的高速發展,人們對自然電場的形成有了更深的了解,它作為煤田測井工作的一種手段,用來劃分地層剖面,了解煤層情況,起著重要的作用,而且被廣泛的使用。但是,在實際的測井工作中,由于來自地層外界的影響因素,影響測量自然電位對物性的反映,給測井和解釋工作帶來了一定的困難。

2 與地層有關的影響因素

1)總電動勢不同的影響。由于地層水與泥漿礦化程度之間的關系,在巖層面上地層壓力與泥漿靜壓力之間的關系,以及地層的氧化還原作用不同,產生的自然電位的總電動勢也不同,假如地層水的礦化度高于泥漿的礦化度(C2＞C1,也就是 PⅡ＜P0),而巖層壓力低于泥漿的靜壓力(即 PⅡ＜P0)。則在絕大多數的情況下,用自然電位最小值的地帶(負異常),就可以劃分出砂質巖層(砂層與砂巖層)、碳酸質巖層(石灰巖與白云巖)及水化學巖層(氏水石膏、鉀石鹽、巖鹽),而用自然電位最大值的地帶(正異常),可以劃分泥質巖層(黏土、黃土、泥灰巖)等。由于總電動勢發生變化,在同一口井中不同條件下所測的自然電位曲線極性也會改變,見圖1。

圖1 同一井中不同條件下所測的自然電位曲線

2)電阻率不均勻對自然電位曲線的影響。當巖層圍巖和泥漿電阻率不相等時,即 Pn≠Pb≠Po。自然電流的分布,可使自然電位曲線形狀將有可能變化 ,見圖 2。

圖2 自然電位曲線示意圖

測量到的自然電位曲線幅值將等于：

式中：

ES—總電動勢;

RB、Rn—電路分別在圍巖和巖層部分的電阻;

RCB、RCn—位于圍巖和巖層部分粘井泥漿的電阻。

從公式可知：

a)隨著巖層厚度的減小,Ron值降低(對著巖層的鉆井長度減小),而Rn值增加(電流通過巖層的切面減小),因而△UDEW幅值減小。b)當圍巖和巖層的電阻率相對泥漿電阻率愈大,則△UDEW值越小。c)井徑愈大,電流在井內流經的切面增加,使泥漿的電阻減小,則△UDEW幅值降低。

3)薄互層對自然電位曲線的影響。若巖層組為單一層時,自然電位曲線出現一個總的異常,若巖層(泥漿)、夾層(砂巖)疏松,則在薄互層中所測到的自然電位幅度越小。

因此,當所測薄互層中的自然電位曲線和在厚層中所測的自然電位幅度相比,兩者差別很大,可見對于薄互層所測的自然電位曲線并不十分準確。

4)巖層傾角大小對自然電位曲線的影響。自然電位曲線的形狀與地層傾角α有關,傾斜巖層自然電位曲線見圖3。從圖3可看出,隨巖層傾角的增大,自然電位曲線變的更加平緩,而且幅值也降低。

當：α=0°時,曲線與巖層中心對稱。

α=45°時,曲線與巖層對稱,但幅度值降低。

α=90°時,曲線為一條直線(相當位于同一介質之中)。

圖3 傾斜巖層自然電位曲線

1)電極極化作用。電極為金屬材料制成,當電極放到泥漿中,金屬表面的金屬正離子進入泥漿中,當到一定程度,金屬離子不再繼續進入泥漿,此時電極表面和附近泥漿之間產生電位差(電極表面帶負電),泥漿帶正電,即電極電位,由于產生這一電位,對測量目地層的自然電位產生很大影響。如果井越深,溫度就越高。而電極電位就越大,避免影響的方法,就是采用表面涂有氧化鉛的不極化電極來測量。

2)摩擦極化電位。由于電纜的提升或下降都會產生摩擦電位,為了避免這種不良效果,一般電位提升要勻速和緩慢,另外采用不極化電極也可避免。

3)絞車的磁化干擾。電纜通電后產生磁場,而工作時絞車就在這個磁場中轉動,這時電纜內即產生感應電動勢(電纜相當于線圈),對自然電位曲線有周期性影響,一般避免的方法是電纜通電后敲打絞車滾筒來進行炸磁,從而破壞磁場的排列。

4)變化無常的自然場。靠近工業區時,會有工業用電之類的迷散電流,自然界存在的大地電流,及有些金屬物質起氧化還原作用產生的電場,這些對自然電位的測量均有影響。

[1] 劉家瑾.煤田測井資料數字處理 [J].物探裝備,1991(2)：42-43.

[2] 趙祥林.煤田測井技術應用研究[J].佛山煤田職工地質學院學報,1995(3)：50-51.

Analysis on Influencing Factors of Spontaneous Potential Logging Parameter Method

Li Wen-liang,Yu Zheng-xiu

The formation of the natural potential causes,the spontaneous polarization method is divided and explained well drilling geological cross section based on its principle,analyzes spontaneous potential logging method curve in different geological conditions,the impact of response on the matter,and ground equipment,the external environment of disturbance of the spontaneouspotential curve,analyses and researches by combining with the actual geological conditions.

Natural electric field;Dip log data;Interference f riction polarization;Log parameter;Influencing factors;Analysis;Research

TD173

A

1672-0652(2010)01-0039-03

李文良 男 1966年出生 1992年畢業于佛山煤田職工地質學院 工程師 雙鴨山 155100

2009-12-16