自然電位測井是沿井身測量巖層或礦體在天然條件下產生的電場電位變化的一種測井方法。在一些電子導電礦體或巖層上可觀測到由氧化還原電動勢產生的自然電場。在離子導電巖層上，可觀測到主要由擴散吸附電動勢產生的自然電場。泥巖和砂巖的擴散吸附性質有明顯差別。

　　在石油及水文地質鉆孔中，應用自然電位測井曲線可以劃分滲透性地層。條件有利時，可以利用自然電位測井估計地層水電阻率和泥質含量。

　　油氣井中，砂巖地層孔隙通常飽含鹽水，其氯化鈉濃度常常高于井內鉆井液的鹽濃度，因此，在正對砂巖地層處，井壁鉆井液一側呈現負電荷，而砂巖地層呈現正電荷。

　　泥巖層的自然電位為“正”，砂巖層的自然電位為“負”。如果以泥巖的自然電位為基線，則砂巖的自然電位向負偏，且砂巖的滲透性愈好，其自然電位相對泥巖愈“負”。油、氣、水都是貯藏在孔隙性好、滲透性好的砂巖中，因此，可用自然電位測井曲線找出滲透性地層，然后再配合其他測井曲線可以分辨油、氣、水層。