一、自然電位測井（SP測井）
自然電位測井的測井對象是裸眼井，測量內容是井內自然產生的電位變化，目的是研究井剖面的地層性質。自然電位測井對於區分岩石性質，尤其是區分泥質和非泥質地層有突出的優點。
1、基本原理
井內有自然存在的電位變化。包括擴散電動勢、擴散吸附電動勢、過濾電動勢、氧化還原電動勢等，影響最大的主要是前兩種。
1）擴散電動勢（地層水與泥漿之間的直接擴散）
砂岩孔隙中的地層水與井內泥漿之間，相當於不同濃度的兩種NaCl溶液直接接觸。高濃度會向低濃度擴散。而Cl－比Na＋擴散的快，擴散最終達到平衡，兩邊形成穩定的擴散電動勢。在砂岩層中，高濃度的地層爲正，低濃度的泥漿爲負。
擴散電動勢大小與溶液濃度差、鹽離子類型、溫度有關。
擴散電動勢Ed由下式決定：
式中Cw、Cmf分別爲地層水和泥漿濾液的濃度；Kd爲擴散電動勢係數，單位爲毫伏，與離子類型和溫度有關。由於在一定濃度範圍內，溶液濃度與它的電阻率成反比，所以也可以寫成下面的式子，其中Rmf、Rw分別爲泥漿液和地層水的電阻率。
2）擴散吸附電動勢（地層水通過泥岩與泥漿之間的擴散）
在泥岩層中，雖然泥岩地層水比泥漿濾液濃度高會產生擴散，擴散過程中泥岩粘土顆粒可以吸附鹽溶液中的Na+，高濃度吸附的多，低濃度吸附的少。導致高濃度泥岩水裏Cl-多與泥漿濾液。所以低濃度的泥漿一方爲正電位，而在高濃度地層水的岩層一方爲負電位。擴散吸附電動勢Eda的大小可由下式決定：
式中Cw、Cmf分別爲地層水和泥漿濾液的濃度； Kda爲擴散吸附電動勢係數，與溶液中正離子的離子價和遷移率以及溶液溫度有關。擴散吸附電動勢不僅極性與擴散電動勢相反，而且數值也比擴散電動勢大得多。
若將濃度之比改換爲電阻率之比，又可表示爲：
3）井內形成的總電動勢及電位的分佈
（1）井內總的自然電動勢
總電動勢（SSP）爲兩中電動勢的代數和。即
2、測量方法
在進行普通電阻率測井的同時，利用下圖原理線路，當電極在井內連續移動時，即可測得井內自然電位沿井剖面的變化曲線，即自然電位曲線。
由於固定在地面上的N1極的電位是一個恆定值，因此，當M電極在井內移動時，所測得的M、N之間的電位差的變化，即自然電位曲線，就反映了井內某種電位值沿井身的變化情況。自然電位測井測的是相對電位值。
3、曲線特徵
圖4-1-6是一條實測的自然電位曲線，由於泥岩（或頁岩層）巖性穩定，在一個井段內鄰近的泥岩自然電位測井曲線顯示爲一條電位不變的直線，將它作爲自然電位的基線，這就是所謂的泥岩基線。在滲透性砂岩地層處，自然電位曲線偏離泥岩基線。在足夠厚度的地層中，曲線達到固定的偏移程度，後者定爲砂岩線。自然電位曲線的異常幅度就是地層中點的自然電位與基線的差值。
自然電位曲線具有如下特點：
a、當岩層均勻且上下圍巖的岩石性質相同時岩層中心上下井內的自然電位分佈是對稱的。
b、在地層頂底界面處自然電位降落也最急劇，當地層較厚（大於四倍井徑）時，可用曲線“半幅點”確定地層界面；
c、而越接近岩層中心的井段上電位降落也趨於緩和。
d、測量的自然電位幅度，爲自然電流在井內產生的電位降，它永遠小於自然電流回路總的電動勢；
e、滲透性砂岩的自然電位，對泥岩基線而言，可向左（“負”）或向右（“正”）偏轉，它主要取決於地層水和泥漿濾液的相對礦化度。
4、測井質量控制
爲保證測井曲線質量，需要進行原始資料質量控制。在進行自然電位測井時，一般需要注意以下幾個方面。
（1）大段泥岩處，測量100米井段，曲線基線偏移應小於10mV；
（2）最大測速一般在33米／分鐘（國產、CLS3700儀器）;
（3）曲線補償應在泥岩段進行，並清晰的標註在測井圖上；
（4）在砂泥岩剖面地層，自然電位極性的“正”、“負”變化與泥漿濾液電阻率Rmf和地層水電阻率Rw的關係應當一致；
（5）在砂泥岩剖面地層，滲透層自然電位異常變化幅度和鑽井液濾液電阻率Rmf與地層水電阻率Rw差值的大小有關，差值愈大，異常幅度也就愈大，反之愈小；
（6）曲線干擾幅度應小於2mV；
（7）自然電位曲線與自然伽馬、微電極曲線應具有較好的對應性；
（8）重複曲線形狀一致。
5、曲線用途
自然電位測井適用於砂泥岩剖面和淡水泥漿的裸眼井，是這種井眼最常用的測井方法之一，有廣泛的用途。
（1）劃分儲集層
自然電位曲線上一切偏離泥岩基線的明顯異常是孔隙性和滲透性較好的儲集層的標誌。SP曲線只能劃分儲集層和非儲集層，進一步的巖性解釋要憑地區經驗和與其他測井曲線綜合解釋。
（2）確定儲集層界面
通常用SP異常幅度的半幅點（泥岩基線算起1/2幅度處）確定儲集層界面。