自然电位测井是在裸眼井中测量井轴上自然产生的电位变化，研究井剖面地层性质的一种测井方法，简便而实用，是砂泥岩剖面淡水泥浆裸眼井必测的项目之一。对于区分岩石性质，尤其是区分泥质和非泥质地层方面，有突出的优点。

自然电位测井的测量技术，在所有测井方法中最简单。在实际测井中，常常在进行普通视电阻率测井的同时，电极在井内连续移动时，可测得井内自然电位沿井剖面的变化曲线，即自然电位曲线。SDZ-30B0双感应分系统的自然电位环就有该测量功能。

由于SDZ-30B0感应分系统的结构特殊，测井施工中只能串接在仪器串的底端，受冲击力等环境因素的影响更大，容易出现故障。施工小队经常反映感应自然电位测出的曲线不理想。通过对感应分系统进行较为全面的故障分析和研究，找出解决相关故障问题的方法，大幅度减少自然电位曲线异常问题。更好地利用曲线形态划分储集层。

式中：SSP为静自然电位，r_m、r_s、r_t分别为井内泥浆、泥岩和砂岩的等效电阻。测量的自然电位异常幅度值U_sp，实际上等于自然电流流过井内泥浆电阻上的电位降^[1]，即

将一个电极M放入井中，另一个电极N放在地面上接地，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，实际测井中常在普通视电阻率测井时测SP。原理图如图 1所示。

图 1(Figure 1)

图 1 自然电位测井原理

首先检查仪器上接头5#缆芯与自然电位环的绝缘和通断，由于自然电位是一个慢变信号^[2]。在电路设计时为防止八侧向和自然电位之间的干扰，在恒压源输出变压器次级和聚焦电路输出变压器次级串有隔离电容。首先检查该电容，确保它不引起干扰。如图 1所示。

图 2(Figure 2)

图 2 聚焦隔离电路、恒压隔离电路

在检测过程中，因为C1-C8电容比较大，容易受震动虚焊或脱落，甚至短路，从而会造成对自然电位信号的干扰。解决方案更换电容，焊接时在电路板上固定上电容固定夹，电容紧贴电路板焊接，并用进口胶固定结实，防止震动造成损坏。涂抹固定胶，提高滤波电容稳定性。

具体实施如下：将SDZ-30B0感应测井仪C1-C8电容一一焊掉，然后根据滤波电容长度和直径，裁剪一片长度约为20 mm，宽度为2πr=28×3.14=87.92≈88（mm）的铜片作为固定夹，将固定夹中央位置处和电容下端的线路板位置处钻直径为2 mm的孔，将固定夹用螺丝固定在线路板上，见图 3。

图 3(Figure 3)

图 3 电容固定夹

最后，将滤波电容加焊锡重新焊接，并在滤波电容与线路板之间涂抹固定胶进行固定，见图 4。

图 4(Figure 4)

图 4 电容固定胶

通过进一步分析发现，该仪器的自然电位环设计存在着一定问题：由于自然电位环是两种介质构成：铜芯（与线圈系胶棒内置的自然电位13芯通）和铅环，连接处易出现氧化现象，接触电阻变大，各电极点电位不完全相等，引起自然电位漂移，导致所测的SP曲线不符合要求。

因此，感应自然电位环更换为不锈钢材料，材料更接近，采用开环设计，有效地抑制了感应自然电位的干扰。

SDZ-3000快速测井平台测井仪，声波和自然电位同时测量时，声波逻辑信号和自然电位信号均从5#芯传输，经过SDZ-3022遥测短节转到7号缆芯传到地面系统进行处理^[3]，会出现声波逻辑信号影响自然电位的现象。

使用感应自然电位环测量自然电位，自然电位信号经过SDZ-3401声波信号输出电路的6L1和6R1和声波信号汇合，经过缆芯5传输至SDZ-3022遥测短节，转到7缆芯送至地面系统处理。

使用软电极测量自然电位，自然电位信号从软电极的缆芯8经过SDZ-3022中的4L1、4R35和继电器4K7转换至缆芯7，和声波信号仪器上传至地面系统处理。

在测井过程中发现自然电位曲线异常，按照自然电位信号通道检查，发现SDZ-3401声波输出电容C8和L1电感损坏^[4]。综合原因分析是由于供电时C8电容烧坏，缆皮上的直流信号得不到隔离，导致自然电位曲线异常。绝缘短节的3芯和5芯线间绝缘不好，导致在收腿的过程中，5#芯上有电压，烧坏电容C8。预防措施为检查线间绝缘，保证缆芯5和其他绝缘良好，以免烧坏电容C8。并对缆芯5进行特殊处理，对5#芯穿热缩管，加强与其他线间绝缘。电路如图 5所示。

图 5(Figure 5)

图 5 SDZ-3401声波信号输出电路图

针对自然电位曲线异常，对SDZ-3000感应的自然电位环及隔离电路检查，而且与之相连通的声波输出电路检查，并且进行技术改革，解决了小队经常反应的问题。而且针对SDZ-30B0感应仪器检测一切正常，因为声波仪器影响SP曲线异常现象。技术改进后，跟踪小队测井资料，SP曲线良好，能更好地划分储集层、判断岩性、判断油气水层^[5]等，提高了测井效率与精度。

自然电位测井过程中经常因各种各样的干扰因素而影响自然电位曲线质量，甚至引起曲线失真，消除干扰是困扰测井操作的一项难题。通过介绍自然电位产生原理及其曲线作用，阐述了自然电位测井过程中各种干扰现象，产生干扰原因及排除干扰方法。

通过对SDZ-30B0仪器自然电位故障分析及解决研究，大幅度提高了测井一次成功率，特别是钻井输送测井的一次成功率，延长了高温工作时间。提高了自然电位曲线的成功率，便于更好地划分储集层、判断岩性和油气水层。