自然電位測井

早期的測井是將電極系放到井下，在供電電極供給電流時，地面用電位計觀察測量電極間電位差的變化。然而，在供電電極停止供電后，當提升電極跨過地層界面時，仍然觀察到電位計指針的變化。於是，發現了自然電位測井。

生活中，當我們信步在綠草花叢中，會聞到陣陣花香；當我們穿行於茶市酒樓間，會飄來茶香酒香，這都是氣體分子在空氣中的擴散。同樣，液體中也會發生擴散，把墨水滴入水中，顏色範圍就會逐漸擴大，即使同一種液體，由於濃度不同也會發生高濃度向低濃度的擴散。

從化學實驗中知道，當濃度不同的氯化鈉鹽水用滲透性膜隔開時，會發生擴散，即高濃度鹽水的離子穿過滲透膜移向低濃度。然而，鈉離子和氯離子的遷移率是不同的，氯離子的遷移率大於鈉離子。於是，在滲透膜的低濃度一側負離子增多，呈現負電荷；而高濃度一側正離子增多，呈現正電荷。此時，若把連接電位計的兩個電極分別放到高濃度和低濃度溶液中，則可觀察到電位計指針的變化，這種由於擴散作用產生的自然電位稱擴散電動勢。

油氣井中，砂岩地層孔隙中通常飽含鹽水，其氯化鈉濃度常常高於井內鑽井液的鹽濃度，因此，在正對砂岩地層處，井壁鑽井液一側呈現負電荷，而砂岩地層呈現正電荷。

由於離子擴散而引起自然電位只是產生自然電位的一種原因，由於吸附、壓差、氧化還原等原因也會引起自然電位。在石油勘探中，主要是擴散、吸附產生的自然電位。

在上述諸多原因的作用下，井內自然電位的分佈如圖所示。泥岩層的自然電位為“正”，砂岩層的自然電位為“負”。如果以泥岩的自然電位為基線，則砂岩的自然電位向負偏，且砂岩的滲透性愈好，其自然電位相對泥岩愈“負”。由於油、氣、水都是貯藏在孔隙性好、滲透性好的砂岩中，因此用自然電位測井曲線找出滲透性地層，然後再配合其他測井曲線分辨油、氣、水層。