Die spontane potenzielle Protokollierung ist eine Methode zur Bestimmung der Zusammensetzung von unterirdischen Materialien, in die gebohrt wird, normalerweise im Erdölexplorationsfeld. Der Prozess der spontanen Potenzialmessung umfasst die Aufzeichnung der elektrischen Gleichstromspannung, die zwischen einer wasserbasierten Flüssigkeit wie Bohrschlamm, der in ein Bohrloch gepumpt wird, und den Wänden des Bohrlochs selbst besteht. Diese Daten werden oft als Selbstpotential-Log (SP-Log) bezeichnet und sind eine Aufzeichnung der Unterschiede des elektrischen Potentials im Bereich von Millivolt zwischen einer unterirdischen Schicht und dem Spannungspotential durch Erdung an der Spitze der Bohrstelle. Häufige Verwendungen für spontane potenzielle Protokollierungen neben der Ölexploration umfassen die Bestimmung der Lithologie oder der Gesteinseigenschaften eines Bohrlochs bei der Mineralexploration und der unterirdischen Wasserqualität für kommunale Zwecke.
Die Verwendung der spontanen potentiellen Protokollierung gilt als eine der frühesten Methoden bei der Bohrexploration zur Bestimmung der Beschaffenheit des unterirdischen Geländes. Es beruht auf der natürlichen statischen elektrischen Ladung, die der Boden selbst enthält. Diese Ladung wird durch Zwischenräume in porösem Gestein oder durch Leitung durch salzbasierte Flüssigkeiten in Potentialbereiche unterteilt, und eine wasserbasierte Flüssigkeit muss in das Bohrloch eingebracht werden, um eine Verbindung mit der nativen Ladung herzustellen, die dann an die Oberfläche geleitet werden kann. Generell gilt: Je höher das detektierte elektrische Potential, desto durchlässiger ist der Untergrund, aber das Ausmaß der Durchbiegung hängt auch vom Salzgehalt des verwendeten Bohrschlamms und des natürlich im Untergrund vorkommenden Formationswassers ab Schichten.
Die Bohrlochprotokollierung beruht sowohl darauf, dass die Eigenschaften des Bohrschlamms ionischer Natur sind oder elektrisch geladene Atome aufweisen, als auch auf Ton- oder Mineralgehalt im Bohrloch, damit eine spontane potenzielle Protokollierung stattfinden kann. Die Ionenladung im Bohrschlamm wird genutzt, um ein Signal zurück an die Oberfläche zu leiten. Das Vorhandensein einer gewissen Menge an Ton oder Mineralien im Bohrloch ist erforderlich, da ihre kristalline Struktur die Bildung einer semipermeablen Struktur ermöglicht. Diese Struktur behindert die Diffusion von Ionen in die unterirdischen Schichten, so dass ein natürlicher Ladungszustand erhalten bleibt.
Während das Verfahren zur Durchführung einer spontanen Potenzialprotokollierung ziemlich routinemäßig sein kann, kann die Interpretation der Daten schwierig sein. Dies liegt daran, dass unter bestimmten Bohrbedingungen wie in unterirdischen Grundwasserleitern, wo Schiefer-, Ton- und Sandbetten aufeinandertreffen und verschmelzen, die Daten unterschiedlich interpretiert werden können. Es ist bekannt, dass insbesondere Süßwasserstandorte stark variierende Messwerte liefern, die teilweise auf Variationen in der Art des verwendeten Bohrschlamms und seines Salzgehalts im Verhältnis zum Grundwasser selbst basieren. Bei der Exploration von Ölquellen wird normalerweise ein negatives SP-Potenzial gemessen, aber bei Süßwasserbohrungen ist das Ergebnis normalerweise ein positiver SP-Wert, der auf das Vorhandensein von Sandschichten hinweist. Das spontane Potentialprotokoll kann auch Null sein, wenn sowohl der Bohrschlamm als auch das Grundwasser das gleiche elektrische Potential haben, was zu Verwirrung über die wahre Beschaffenheit des unterirdischen Geländes führen kann.
Bei der Erdölförderung ist die Verwendung der spontanen Potenzialprotokollierung zuverlässiger, da das Verfahren für gute Messwerte auf den Salzgehalt angewiesen ist. Bei Süßwasser muss sowohl in der verwendeten Bohrspülung bzw. Bohrlochflüssigkeit als auch im natürlichen Formationswasser Natriumchlorid vorhanden sein, idealerweise sollte der Salzgehalt des Formationswassers jedoch deutlich höher sein. Die Methode der spontanen potenziellen Protokollierung zum Verständnis der unterirdischen Merkmale ist daher am besten auf Regionen beschränkt, in denen der vorhandene Sand oder Schiefer einen hohen Salzgehalt aufweist.