自然电位测井是沿井身测量岩层或矿体在天然条件下产生的电场电位变化的一种测井方法。在一些电子导电矿体或岩层上可观测到由氧化还原电动势产生的自然电场。在离子导电岩层上，可观测到主要由扩散吸附电动势产生的自然电场。泥岩和砂岩的扩散吸附性质有明显差别。

　　在石油及水文地质钻孔中，应用自然电位测井曲线可以划分渗透性地层。条件有利时，可以利用自然电位测井估计地层水电阻率和泥质含量。

　　油气井中，砂岩地层孔隙通常饱含盐水，其氯化钠浓度常常高于井内钻井液的盐浓度，因此，在正对砂岩地层处，井壁钻井液一侧呈现负电荷，而砂岩地层呈现正电荷。

　　泥岩层的自然电位为“正”，砂岩层的自然电位为“负”。如果以泥岩的自然电位为基线，则砂岩的自然电位向负偏，且砂岩的渗透性愈好，其自然电位相对泥岩愈“负”。油、气、水都是贮藏在孔隙性好、渗透性好的砂岩中，因此，可用自然电位测井曲线找出渗透性地层，然后再配合其他测井曲线可以分辨油、气、水层。