李文良 于政秀

自然電位測(cè)井參數(shù)方法的影響因素分析

李文良①于政秀

(黑龍江省煤田地質(zhì)110勘探隊(duì))(內(nèi)蒙古煤田地質(zhì)局109勘探隊(duì))

自然電位法是基于它本身的原理來(lái)劃分和解釋鉆井的地質(zhì)剖面。簡(jiǎn)述了自然電位的形成原因,分析了自然電位測(cè)井方法曲線在不同地質(zhì)條件下,對(duì)物性反應(yīng)的影響,以及地面儀器、外界環(huán)境對(duì)自然電位曲線干擾,并結(jié)合實(shí)際地質(zhì)條件分析研究。

自然電場(chǎng);地層傾角;摩擦極化;測(cè)井參數(shù);影響因素;分析;研究

在鉆井的周?chē)豌@井內(nèi),由于巖石的電化學(xué)活動(dòng)性,發(fā)生著一系列產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的物理—化學(xué)過(guò)程,這種現(xiàn)象被稱(chēng)之為自然極化,又由于巖層的自然極化產(chǎn)生了自然電場(chǎng),則引起了通過(guò)巖層及井眼的電流,這時(shí)的電流使井身產(chǎn)生了電位降。由于巖石的成分不同,各點(diǎn)的電位也不同,基于它本身的原理來(lái)劃分和解釋鉆井的地質(zhì)剖面,這種方法就是自然電位法。

1 自然電位測(cè)井的影響因素

隨著煤田測(cè)井的高速發(fā)展,人們對(duì)自然電場(chǎng)的形成有了更深的了解,它作為煤田測(cè)井工作的一種手段,用來(lái)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(shí)際的測(cè)井工作中,由于來(lái)自地層外界的影響因素,影響測(cè)量自然電位對(duì)物性的反映,給測(cè)井和解釋工作帶來(lái)了一定的困難。

2 與地層有關(guān)的影響因素

1)總電動(dòng)勢(shì)不同的影響。由于地層水與泥漿礦化程度之間的關(guān)系,在巖層面上地層壓力與泥漿靜壓力之間的關(guān)系,以及地層的氧化還原作用不同,產(chǎn)生的自然電位的總電動(dòng)勢(shì)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(shù)的情況下,用自然電位最小值的地帶(負(fù)異常),就可以劃分出砂質(zhì)巖層(砂層與砂巖層)、碳酸質(zhì)巖層(石灰?guī)r與白云巖)及水化學(xué)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(zhì)巖層(黏土、黃土、泥灰?guī)r)等。由于總電動(dòng)勢(shì)發(fā)生變化,在同一口井中不同條件下所測(cè)的自然電位曲線極性也會(huì)改變,見(jiàn)圖1。

圖1 同一井中不同條件下所測(cè)的自然電位曲線

2)電阻率不均勻?qū)ψ匀浑娢磺€的影響。當(dāng)巖層圍巖和泥漿電阻率不相等時(shí),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(jiàn)圖 2。

圖2 自然電位曲線示意圖

測(cè)量到的自然電位曲線幅值將等于：

式中：

ES—總電動(dòng)勢(shì);

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(duì)著巖層的鉆井長(zhǎng)度減小),而Rn值增加(電流通過(guò)巖層的切面減小),因而△UDEW幅值減小。b)當(dāng)圍巖和巖層的電阻率相對(duì)泥漿電阻率愈大,則△UDEW值越小。c)井徑愈大,電流在井內(nèi)流經(jīng)的切面增加,使泥漿的電阻減小,則△UDEW幅值降低。

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

因此,當(dāng)所測(cè)薄互層中的自然電位曲線和在厚層中所測(cè)的自然電位幅度相比,兩者差別很大,可見(jiàn)對(duì)于薄互層所測(cè)的自然電位曲線并不十分準(zhǔn)確。

4)巖層傾角大小對(duì)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(guān),傾斜巖層自然電位曲線見(jiàn)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(dāng)：α=0°時(shí),曲線與巖層中心對(duì)稱(chēng)。

α=45°時(shí),曲線與巖層對(duì)稱(chēng),但幅度值降低。

α=90°時(shí),曲線為一條直線(相當(dāng)位于同一介質(zhì)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(dāng)電極放到泥漿中,金屬表面的金屬正離子進(jìn)入泥漿中,當(dāng)?shù)揭欢ǔ潭?金屬離子不再繼續(xù)進(jìn)入泥漿,此時(shí)電極表面和附近泥漿之間產(chǎn)生電位差(電極表面帶負(fù)電),泥漿帶正電,即電極電位,由于產(chǎn)生這一電位,對(duì)測(cè)量目地層的自然電位產(chǎn)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(lái)測(cè)量。

2)摩擦極化電位。由于電纜的提升或下降都會(huì)產(chǎn)生摩擦電位,為了避免這種不良效果,一般電位提升要?jiǎng)蛩俸途徛?另外采用不極化電極也可避免。

3)絞車(chē)的磁化干擾。電纜通電后產(chǎn)生磁場(chǎng),而工作時(shí)絞車(chē)就在這個(gè)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng),這時(shí)電纜內(nèi)即產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(電纜相當(dāng)于線圈),對(duì)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(chē)滾筒來(lái)進(jìn)行炸磁,從而破壞磁場(chǎng)的排列。

4)變化無(wú)常的自然場(chǎng)?？拷I(yè)區(qū)時(shí),會(huì)有工業(yè)用電之類(lèi)的迷散電流,自然界存在的大地電流,及有些金屬物質(zhì)起氧化還原作用產(chǎn)生的電場(chǎng),這些對(duì)自然電位的測(cè)量均有影響。

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

[2] 趙祥林.煤田測(cè)井技術(shù)應(yīng)用研究[J].佛山煤田職工地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào),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(yè)于佛山煤田職工地質(zhì)學(xué)院 工程師 雙鴨山 155100

2009-12-16