[发明专利]自然电流与环自然电位测井装置

说明书

本发明涉及一种用于石油裸眼井的电极测井装置，特别涉及一种用于判断油层、水层（水淹层）的自然电流与环自然电位电极测井装置。

利用测井方法判断油层、水层，确定水淹层位，划分水淹等级是油田勘探开发中的一项重要课题。目前采用的电阻率测井、声波测井和自然电位测井等常规测井装置不能满意地确定较薄地层的储集特性。

现在使用的自然电位测井装置是在井内的电缆上嵌装一个金属电极M做测量电极，在无限处（如地面）设置一个参考电极N，M电极在井内移动过程中连续的测量并记录M电极相对于N电极的不同井深的电位，所获得的一条随深度连续变化的曲线就是自然电位测井曲线。自然电位测井曲线一般用于确定渗透层，划分渗透层界面。在厚层中有部分水淹时也可用其曲线基线偏移的特性判断水淹层，但只适用于大厚层中的强水淹层，而不能用于2米以下较薄的地层或弱水淹层。产生上述问题的原因在于普通自然电位测井装置中的M电极受邻层井眼内电荷的影响，分层能力差。而且，它只能测量记录井眼内已聚集的离子电荷形成的电位高低及极性，不能反映地层内部离子电荷的多少或电化学特性。

众所周知，（参见“电法测井”上册，张庚骥主编，石油工业出版社，1984年11月，“石油地球物理测井”张守谦等，石油工业出版社，1981年1月）当地层水与井内泥浆滤液的矿化度有差异时，在井眼（210）、砂岩（202）和泥岩层（203）的交界处，由于电化学活动性对带不同极性电荷和离子有扩散吸附作用，使不同地层及井眼内聚集了不同极性的离子，如附图2所示，在井眼（301）与砂岩层（302），砂岩层与泥岩层（303），泥岩层与井眼交界处有自然电动势，而且在离子迁移的动平衡过程中有自然电流流动，如附图3所示。井内泥浆、砂岩层、泥围岩层都是导体，但具有不同的电阻，各交界面的扩散吸附电动势可看作一个总的自然电动势。下面参见等效电路图4，图中r_t、r_s和r_m分别是砂岩层，泥围岩层及井眼内泥浆的等效电阻，E_sp为等效自然电动势。自然电位测井曲线的幅度值实际上等于自然电流Z_sp在泥浆等效电阻r_m上的电位降，亦近似等于砂岩层的扩散吸附电位，即：

V SP= ISP· r mE SPr t+ rs+r m· r m≌ K · lgC1C2]]>

式中K为砂岩层扩散吸附系数，C₁、C₂分别为地层水和井内泥浆滤液的浓度。

由于油层、水层（水淹层）因含水饱和度不同，地层等效电阻亦有差异，而且由于油层、水层（水淹层）的岩石孔隙内油水分布状态的差异，一般情况下，在水层（水淹层）内电化学活动性较油层更活跃，离子的扩散作用增强，迁移电流相对较大。

本发明的目的在于提供一种新的测井装置，即自然电流与环自然电位测井装置。它的测井记录曲线能较明显地反映油层内的水淹部位，对于薄至0.5米的水淹层有明显反映。与其它测井方法配合能较准确地划分水淹等级，计算含油饱和度及其它油层参数。