自然电位
自然电位单位
自然电位单位
自然电位（也称为基础电位）是指一种没有外部电源干扰下，物
质表面和环境之间自发生成的电势差。
它是由金属与电解质相接触形
成的电势差，也可以是由电解质溶解或分解所产生的离子在溶液中的
扩散造成的电势差。
在环境科学、电化学等领域中，自然电位是一项
十分重要的物理量。
自然电位的测量可以帮助了解环境中化学物质的运移和分布，对
环境的污染程度和治理方案的制定都具有重要的指导意义。
在地下水、土壤、河流、湖泊等自然环境中，自然电位也是不可或缺的诊断工具。
自然电位的单位是伏特（v），通常用电位差表示，即两点之间
的电势差。
自然电位的大小受到多种因素的影响，如溶液的pH值、温度、化学成分、生物活动等。
不同的物质的自然电位差也会有所差异，比如金属的自然电位是负的，而非金属却通常是正的。
总之，自然电位作为一种基础的电势差，对于环境监测和安全评
估具有重要的意义。
对自然电位的深入研究和应用可以帮助我们更好
地理解和掌握自然环境的变化和演化，切实保护好我们的地球家园。
阴极保护的参数
阴极保护的参数一、自然电位自然电位是金属埋入土壤后，在无外部电流影响时的结构对地电位。
自然电位随着金属结构的材质、表面状况和土质状况，含水量等因素不同而异，一般有涂层埋地管道的自然电位在-0.40~0.70VCSE之间，在雨季土壤湿润时，自然电位会偏负，一般取平均值-0.55VCSE。
二、最小保护电位金属达到完全保护所需要的最低电位值。
一般认为金属在电解质溶液中，极化电位达到阳极区的开路电位时，就达到了完全保护。
三、最大保护电位保护电位不是越低越好，它是有一个限度的。
过低的保护电位会造成管道防腐层漏点处大量析出氢气，造成涂层与管道脱离，即阴极剥离。
它不仅使防腐层失效，而且电能大量消耗，碱性环境会加速防腐层的老化。
氢原子的析出还可导致金属管道发生氢鼓包进而引发氢脆断裂，所以必须将电位控制在比析氢电位稍正的电位值，此点位称为最大保护电位，超过最大保护电位时称为“过保护”。
四、最小保护电流密度使金属腐蚀下降到最低程度或停止时所需要的保护电流密度，称作最小保护电流密度，其常用单位为mA/㎡。
处于土壤中的裸露金属，最小保护电流密度一般取10mA~30mA/㎡。
五、瞬间断电电位在断掉被保护结构的外加电源或牺牲阳极0.2~0.5秒中之内读取得结构对地电位。
由于此时没有外加电流从介质中流向被保护结构，所以，所测电位为结构的实际极化电位，不含IR降(介质中的电压降)。
由于在断开被保护结构阴极保护系统时，结构对地电位受电感影响，会有一个正向脉冲，所以，应选取0.2~0.5秒之内的电位读数。
六、IR降前面我有提到IR降这个词，可能好多朋友不懂这个是什么，在这里我就具体给大家解释一下。
由于阴极保护电流在土壤中流动而引起的电压降称为“IR”。
在日常进行管理保护电位测量时，所测电位由管道的自然电位、阴极极化、土壤中IR组成。
为了有效评价阴极保护状况，我们所关心的是管道的极化电位(不含IR降)，因此，必须消除测量中的IR降，才能知道管道的实际极化电位。
自然电位法
自然电位法自然电位法是一种用于地下水资源调查和环境地球化学研究的常用方法。
它通过测量地表上的电位差，来推测地下水体的性质和分布情况。
本文将从原理、仪器设备、实施步骤和应用案例等方面介绍自然电位法。
一、原理自然电位法是基于电场理论的地球物理勘探方法之一。
地球上的电场是由地球与大气之间的电荷分布差异所形成的。
地下水体中的溶解物质和岩石中的矿物质都会影响地下水的导电性，从而改变地下水体的电位分布。
自然电位法利用这种电位差来推测地下水体的性质和分布情况。
二、仪器设备自然电位法的主要仪器设备包括电位计、电极和电缆等。
电位计用于测量地表上的电位差，电极则用于感应地下水体的电位分布，电缆用于连接电位计和电极。
在实际应用中，还需要辅助设备如地面支架、测量绳索等。
三、实施步骤1. 预备工作：选择合适的测区，清理测区的杂物和植被，确保测区表面光滑平整。
2. 布设电极：根据具体情况，选择合适的电极间距和布设方式。
一般情况下，电极间距越大，测量深度越深。
3. 连接仪器：将电位计与电极通过电缆连接起来，并确保连接良好。
4. 测量数据：根据测区的要求，选择合适的测量方式和时间。
通常情况下，需要连续测量一段时间，以获取准确的数据。
5. 数据处理：将测量得到的电位差数据进行分析和处理，得到地下水体的电位分布图或剖面图。
四、应用案例自然电位法在地下水资源调查和环境地球化学研究中有着广泛的应用。
以下是一些典型的应用案例：1. 地下水资源调查：自然电位法可以用于判断地下水体的供水潜力和水质状况，为地下水资源的开发和利用提供科学依据。
2. 环境地球化学研究：自然电位法可以用于监测地下水体中的污染物扩散情况，评估污染源的范围和影响程度，为环境保护和污染治理提供参考。
3. 工程地质勘察：自然电位法可以用于勘察地下水位、水流方向和地下水体的分层情况，为工程设计和施工提供依据。
4. 地热资源勘探：自然电位法可以用于探测地下热水体的分布和性质，为地热资源的开发和利用提供技术支持。
第一章自然电位_2023年学习资料
2、岩性的影响-在砂泥岩剖面中，只有在砂质渗透性岩层出才出现自然电-位曲线异常；其它条件相同的情况下，渗透 越高，异常幅-度越大；随着砂岩中泥质含量的增加，曲线幅度降低。-自然电的-萋电刚韩-自然电位：-0m-SP IXrm-=SSP.rm/rm+r+rs-自然电位的含义是：自然电流I在泥-浆柱上产生的电位降，即I*rm 砂诚地层的自然电位曲家家例-图国园厨南曾-【一轮砂臣岩：？、↓一合袖和合术的心透作砂若-4一粘土兰：5一致 皆：一视质粉路岩-根据这一特性可以划分岩性，区别-渗透层和非渗透层。
第三节-自然电位影响因素-视电阻事-1列的0+帅-在砂泥岩剖面中，-自然电位曲线的幅度及-特点主要决定于造 自-喜数堂-然电场的总电动势E总及-自然电流的分布-砂泥质地层的自然电位曲我实何-强母底图苗曹-9-56静砂质泥岩：？、3-合袖和白水的恋透在岩：-4一粘土层：5一致密砂岩；6一泥质粉砂岩
1、地层水和泥浆滤液中含盐浓度比值的影响-1、SP与Ct1m的关系-CtiCm>1-SSP-0-负异常-S P-Eda=-Kda LgCt/Cm-Ct/Cm=1-无异常-CtCm=1-正异常-自艺电位-视超事-月初 0-砂泥质地浮的自然电位进线实例-国恩园图甲申-【一铅秒质泥岩：7,3一合油和含或的选适性》岩-《一结上怎 5一我密砂增，6一限质粉珍岩
自然电位曲线的变化与岩性有密-切关系，特别是能用明显的异常显示-出渗透层，这是非常有意义的.-基线：在实测 线上，泥岩井段的自-然电位曲线比较平直，解释中就以泥岩-井段的自然电位曲线值作为基线。-砂岩-正负异常：解 中就以泥岩井段的自-然电位曲线值作为基线（相对零线），来-记岩-计算渗透层的自然电位异常幅值v,-大于基线 异常为正异常，小于基线-的异常为负异常。-自然也位衡并原理
自然电位、自然伽马测井基本原理
⾃然电位、⾃然伽马测井基本原理⾃然电位测井⽅法原理在早期的电阻率测井中发现：在供电电极不供电时，测量电极M在井内移动，仍可在井内测量到有关电位的变化。
这个电位是⾃然产⽣的，故称为⾃然电位。
使⽤图1所⽰电路，沿井提升M电极，地⾯仪器即可同时测出⼀条⾃然电位变化曲线。
⾃然电位曲线变化与岩性有密切关系，能以明显的异常显⽰出渗透性地层，这对于确定砂岩储集层具有重要意义。
⾃然电位测井⽅法简单，实⽤价值⾼，是划分岩性和研究储集层性质的基本⽅法之⼀。
图 1⾃然电位测井原理⼀、井内⾃然电位产⽣的原因井内⾃然电位产⽣的原因是复杂的，但对于油井，主要有以下两个原因：地层⽔的含盐量(矿化度)与泥浆的含盐量不同，地层压⼒和泥浆柱压⼒不同，在井壁附近产⽣了⾃然电动势，形成了⾃然电场。
1．扩散电动势(Ed)的产⽣如图2所⽰，在⼀个玻璃容器中，⽤⼀个渗透性的半透膜将其分隔开，两边分别装上浓度为Cl和C2(C1>C2)的NaCl溶液，并且在两边分别放⼈⼀只电极，此时表头指针发⽣偏转。
此现象可解释为：两种不同浓度的NaCl溶液接触时，存在着使浓度达到平衡的⾃然趋势，即⾼浓度溶液中的离⼦受渗透压的作⽤要穿过渗透性隔膜迁移到低浓度溶液中去，这⼀现象称为离⼦扩散。
在扩散过程中，由于Cl-的迁移率⼤于Na+的迁移率，扩散结果使低浓度溶液中的Cl-相对增多，形成负电荷聚集，⾼浓度溶图2扩散电动势产⽣⽰意图液中Na+相对增多，形成正电荷聚集。
这就在两种不同浓度的溶液间产⽣了电动势，所以可测到电位差。
离⼦在继续扩散，⾼浓度溶液中的Cl-，由于受⾼浓度溶液中正电荷的吸引和低浓度溶液中负电荷的排斥，其迁移速度减慢；⽽⾼浓度溶液中的Na+，由于受⾼浓度溶液中正电荷的排斥和低浓度溶液中负电荷的吸引，其迁移速度加快，这使得电荷聚集速度减慢。
当接触⾯附近的电荷聚集使正、负离⼦的迁移速度相等时，电荷聚集就停⽌了，但离⼦还在继续扩散，溶液达到了动平衡，此时电动势将保持⼀定值：这个电动势是由离⼦扩散作⽤产⽣的，故称为扩散电位(Ed)，也称扩散电动势，可⽤下式表⽰：EE dd=KK dd lg cc1cc2式中EE dd为扩散电位系数，mv；cc1，cc2为溶液盐类的浓度，g/L。
自然电位的概念
自然电位的概念自然电位（Resting membrane potential）是细胞膜在静息状态下的电位差，通常指神经元或肌肉细胞的电位。
它是细胞内外离子浓度和通透性的结果，是神经元和肌肉细胞的重要生理指标。
神经元和肌肉细胞的自然电位是维持其正常功能的重要基础，对于神经传导、兴奋传递和肌肉收缩等生理过程起着至关重要的作用。
在细胞膜的生物电学性质中，自然电位是一个极为重要的参数。
自然电位的产生与细胞膜上的离子通道、静息离子内外浓度差异以及细胞膜的电容性质等密切相关。
这些因素共同导致了细胞膜内外的电位差，维持了细胞在静息状态下的电位稳定性。
自然电位的维持是靠离子泵和离子通道的共同作用。
在细胞膜上，存在着多种离子泵和离子通道，它们对细胞内的离子浓度和电位稳定起着关键作用。
其中，Na+/K+泵、Ca2+泵等离子泵通过主动转运维持了细胞膜内外的Na+、K+、Ca2+等离子浓度差异，而离子通道如Na+通道、K+通道、Cl-通道等则可以让离子在膜上自由扩散，从而调节细胞内外的电位。
在静息状态下，细胞内外离子浓度差异导致了自然电位的形成。
在神经元和肌肉细胞中，自然电位的值通常为-70mV左右。
这是由于在细胞膜上Na+/K+泵的作用下，细胞内外Na+、K+离子浓度产生了梯度，在添加上细胞质中还有蛋白质负电荷和其他阴离子的存在，导致在细胞膜上形成了负电位，细胞膜内外离子浓度不同也使得不同离子的渗透性也不同，K+离子内外渗透能力高，进一步增强了细胞膜上的负电位。
细胞静息状态的自然电位是细胞正常生理功能的基础。
首先，它是神经元和肌肉细胞的兴奋传导的基础。
在神经元兴奋传导的过程中，细胞外的刺激能够改变细胞膜上的离子通道的状态，导致离子通道的开放和关闭，从而改变了细胞膜的电位。
而对于神经元来说，只有当细胞膜上的电位达到一定的阈值时，才能够引发动作电位的产生，从而实现神经信号的传导。
而这一系列的兴奋传导，正是依赖于细胞膜上的自然电位的稳定性。
第一章 自然电位
6、自然电位曲线没有绝对零点，一般把泥岩 作为基线使用相对值。
7、在砂泥岩剖面中，一般淡水泥浆钻进，渗 透砂岩层井段自然电位负异常，盐水泥浆钻进， 渗透层出现正异常。
第三节 自然电位影响因素
在砂泥岩剖面中， 自然电位曲线的幅度及 特点主要决定于造成自 然电场的总电动势E总及 自然电流的分布
SP=I×rm =SSP·rm/(rm+rt+rs)
电阻率越高，SP越低， 这一特点可以用自然电位 幅度的差异性分辨油水层。
6、地层厚度的影响
SP=I×rm =（rm/(rm+rt+rs)）SSP
随着地层的变薄，自然电位流经地层的截面积 变小，rt增大，SP变小。
薄地层的SP值不能真实低反映地层的SSP。
高14－3
1-1 1-2 E1f2-2
3 1 2-1
3-1 E1f2-3
4
5
6 7-2
高7－3
高7－13
高11－6
2-2 3-1
3-2 4
7-1 1-1 1-2
6、判断沉积相
GR
SP
超 短 RMM RMN
RT
短期
期旋
旋回
回
GR
SP
超短 短期 期 旋RMMRMN RT 旋回 回
1800
河道间
第二节 自然电位测井及曲线特征
2、自然电位以及与静自然电位的关系
自然电流:扩散电动势和扩散吸附电 动势要通过泥浆,地层,泥岩放电,产生 电流,该电流称为自然电流
根据欧姆定律:
静自然电位：SSP=I(rs+rt+rm)
管道的自然电位范围
管道的自然电位范围
管道的自然电位范围是指在无外部电源干扰的情况下，管道表面与周围土壤或水域中的电位差异。
通常情况下，管道表面的电位与周围土壤或水域的电位存在一定的差异，这是由于管道与周围环境的化学成分、温度、湿度等因素引起的。
管道的自然电位范围通常在-1.0V到-0.6V之间，这个范围是由管道材料、土壤或水域中的离子浓度、氧化还原电位等因素决定的。
当管道表面的电位低于自然电位范围时，就会出现管道的腐蚀，从而导致管道的严重损坏。
为了防止管道腐蚀，通常会采取一些措施，如阴极保护、涂层保护等。
阴极保护是通过在管道表面施加电流，使得管道表面的电位保持在自然电位范围之上，从而防止了管道的腐蚀。
涂层保护则是在管道表面涂上一层防腐涂料，从而隔绝了管道表面与周围环境的接触，达到防腐的目的。
总之，了解管道的自然电位范围对于管道的防腐工作至关重要，只有通过科学有效的措施，才能够有效地保护管道，延长其使用寿命。
- 1 -。
第一章自然电位
五个方面) 四、地质应用(五个方面 地质应用 五个方面 • 判断岩性，区分渗透层；
• • • • 确定地层水电阻率 Rw； 估算泥质含量 Vsh； 判断水淹； 研究沉积环境
五个方面) 四、地质应用(五个方面 地质应用 五个方面
• 1.曲线特征及影响因素 • 1.1 异常幅度及其定量计算。
• 异常幅度、自然电位泥岩基线概念 异常幅度、
• Es=I(rs+rt+rm) • Usp=I•rm • •
=Es=Es-I(rs+rt) =Es/(I+(rs+rt)/rm)
Usp=SSP
• 含水纯砂岩处
1.2影响因素 • 4项：①总电动势，泥浆与地层水相对矿化度；
根据图版查 Rmfe/Rwe • 5.换算Rwe • 6.查图版确定Rw 查图版确定Rw
五个方面) 四、地质应用(五个方面 地质应用 五个方面 • 判断岩性，区分渗透
层 •
泥岩：基线附近；
• 砂岩：异常幅值和正负反映 岩石渗透性好坏和泥浆的性 能； • 纯水砂岩：Usp=SSP 含油 后Usp幅值下降，因为电阻 率增大 • 碳酸岩：储集层与非储集层 岩性相同，自然电位曲线区 分不开。其幅值大小只反映 泥质含量的高低。 • 岩盐、膏岩：无渗透性，因 而自然电位无异常显示；
• （2）经验公式法 • SHP1=(SP-SBL+SSP)/SSP
• • • • SP-自然电位读值 SBL-自然电位基线值 SHP=(2c SHP1-1)/(2c-1) C-系数，对于老地层，其值为2，新地层为3
五个方面) 四、地质应用(五个方面 地质应用 五个方面 • 判断岩性，区分渗透层；
阴极保护自然电位测试方法
阴极保护自然电位测试方法摘要：一、引言二、阴极保护自然电位测试方法的原理1.阴极保护的概念2.自然电位的定义3.测试方法的作用三、测试步骤1.设备准备2.电极安装3.测量自然电位4.数据记录与分析四、影响因素及注意事项1.环境因素2.设备因素3.操作注意事项五、应用领域六、总结与展望正文：一、引言阴极保护是金属防腐的重要措施之一，通过对金属结构施加外加电流，使其处于阴极状态，从而减缓金属的腐蚀速度。
自然电位测试方法是评估阴极保护效果的关键手段。
本文将详细介绍阴极保护自然电位测试方法，包括测试原理、步骤、影响因素及注意事项等，以期为相关领域提供参考。
二、阴极保护自然电位测试方法的原理1.阴极保护的概念阴极保护是一种通过外加电流，使金属结构表面产生阴极极化，从而降低金属腐蚀速率的防护方法。
其基本原理是使金属结构成为电解质中的阴极，从而减缓金属的腐蚀。
2.自然电位的定义自然电位是指金属结构在未施加外加电流的情况下，由于腐蚀作用而在金属表面产生的电位。
自然电位能够反映金属结构的腐蚀倾向，是评估阴极保护效果的重要参数。
3.测试方法的作用阴极保护自然电位测试方法主要用于评估阴极保护系统的运行状态和防护效果。
通过对金属结构施加外加电流，测量其自然电位变化，可以判断阴极保护系统的工作原理是否正确，以及防护效果是否达到预期。
三、测试步骤1.设备准备进行阴极保护自然电位测试前，需要准备相应的测试设备，如恒电位仪、参比电极、测量仪表等。
2.电极安装在金属结构表面安装测试电极，包括工作电极和参比电极。
工作电极与金属结构表面紧密接触，参比电极则置于远离金属结构的电解质中。
3.测量自然电位将恒电位仪的正极连接到工作电极，负极连接到参比电极，给金属结构施加外加电流。
在稳定状态下，测量工作电极与参比电极之间的电位差，即为自然电位。
4.数据记录与分析记录测量得到的自然电位值，并与金属结构的腐蚀速率、环境因素等相结合，进行分析。
通过对比不同条件下的自然电位变化，评估阴极保护效果。
第四章-自然电位
第四章 自然电位斯仑贝谢在1928年发现了这样的现象：井中电极与放在远处的地面参考电极之间有电位差，该电位差随地层变化，通常相对于泥岩的电平有几十到几百毫伏(图4—1)。
研究过该现象的科学家有：道尔(1948和1950)，威利(1949和1951)，贡多尼(GO-ndouinndouin)等(1957，1962)，贡多尼(Gon-douin)和斯卡拉(Scala)(1958)，希尔(Hill)和安德森(Anderson)(1959)。
下文简要说明他们的论述和结论。
对着一种地层的自然电位能够由有关离子运移的两个过程引起：1)动电(电过滤或流动)电位(符号为{EK)是在电解质穿过多孔的非金属介质时产生的；2)电化学电位(符号为Ec ．)是在两种不同矿化度的流体直接接触，或由半渗透膜(与泥岩相当)将它们隔开的条件下出现的。
4．1． 动电电位的起因 动电电位是在钻井液柱和地层之间存在压差，钻井液滤液被迫流入地层时出现的。
滤液通过以下地层流动，就产生动电电位：1．)渗透层的泥饼；2)正在受到侵入的渗透性地层；3)泥岩层。
希尔和安德森(1959)研究了通过泥饼的流动电势(图4—2)，而在此几年以前(1951)威利提出了通过泥饼的如下的电势E 的关系式：()][1mV p K E ykm c ∆=其中y 值在0.57到0.900之间。
通过泥岩存在的过滤电位已在实验室中由贡多尼和斯卡拉(1958)，希尔和安德森(1959)得到了验证(图4—3．)。
安德森等发表的现场资料也证实了泥岩动电电位的存在。
贡多尼和斯卡拉给出了泥岩的电动势：()][1mV p K E yksh ∆=其中的K 2=-0.018(R mf )1/3。
流动电位的大小取决于几个因素： 1） 过介质的压差△p ；2） 移动滤液的有效电阻率R mf ； 3） 滤液的介电常数D 1 4） 仄塔电位ξ。
5）滤液粘度μ。
因为泥饼的渗透率很低(10-2～10-4毫达西)，所以钻井液柱和地层之间的压差大部分都降落在泥饼处。
自然电位与腐蚀电位
自然电位与腐蚀电位
自然电位与腐蚀电位
自然电位是金属埋入土壤后，在无外部电流影响时的接地电位。
自然电位随着金属结构的材质、表面状况和土质状况、含水量等因素不同而异，一般有涂层的钢材的自然电位在一0.4~ -0. 7V( CSE)之间，在雨季土壤湿润时，自然电位会偏负，一般取平均值-0.55 V。
每种金属浸在一定的介质中都有其特定的电位，一般被称为该金属的阴极保护工程的腐蚀电位（自然电位）。
腐蚀电位可表示金属失去电子的相对难易。
腐蚀电位愈负愈容易失去电子，我们称失去电子的部位为阳极区，得到电子的部位为阴极区。
阳极区由于失去电子（如铁原子失去电子而变成铁离子溶人土壤）受到腐蚀而阴极区得到电子受到保护。
在同一电解质中，不同的金属具有不同的腐蚀电位。
如轮船船体是钢，推进器是青铜制成的，铜的电位比钢高，所以电子从船体流向青铜推进器，船体受到腐蚀，青铜器得到保护。
钢管的本体金属和焊缝金属由于成分不一样，两者的腐蚀电位差有时可达0. 275V。
埋入地下后，电位低的部位遭受腐蚀。
新旧储罐连接后，由于新储罐腐蚀电位低，旧储罐电位高，电子从新储罐流向旧储罐，新储罐首先腐蚀。
同一种金属接触不同的电解质溶液（如土壤），或电解质的浓度、温度、气体压力、流速等条件不同，也会造成金属表面各点电位的不同。
自然电位与保护效果
保护电位达到了保护标准规定的-0.85 V，保护效果好。
产生原因
由于离子扩散而引起自然电位只是产生自然电位的一种原因，由于吸附、压差、氧化还原等原因也会引起自然电位。
在石油勘探中，主要是扩散、吸附产生的自然电位。
自然电位
泥岩 基线
.
自然电位曲线的特点
在泥岩处自然电位曲线平 直（基线），正对砂岩处 为负异常（Rmf>Rw时）. 当地层较厚时在地层界面 处自然电位异常值（相对 基线）为异常幅度的一半 ，称为半幅点。若地层较 薄，异常幅度减小，半幅 点向界面外移动。根据上 述特点可由自然电位负异 常从泥岩中划分出渗透性 砂岩，用曲线上的半幅点 确定较厚地层的界面。
自然电位测井自然电位曲线的形成自然电位曲线的形成na井筒泥岩泥岩纯砂岩25mvcwcmf当泥岩厚度较大时测量电极离泥岩与砂岩界面较远时那里没有自然电流流动测量到的电位是电极极化电位一般非常小而且是稳定的决定于电极与泥浆的性质故自然电位是一段比较平直的曲线井内有了自然电流由上而下流动且井内各横截面的电流强度逐渐增加时他产生的电位降也增加界面上电流强度最大到地层界面电位降低最快过了界面电位降低又由快到慢当砂岩厚度较大时测量电极离泥岩与砂岩界面较远时那里没有自然电流流动故自然电位是一段比较平直的曲线产生原因
储集层自然电位异常的影响因素
❖储集层含油性和电阻率 ：含油气饱和度比较高的储集层，其电阻率比它完全含水时要高3-5倍以上，这使rt明显升高，使SP 略有减小。故在测井图上，油气层的SP略小于邻近的水层，而厚度较大的油水同层，当其向下Sw增加时，SP异常逐渐增大
储集层自然电位异常的影响因素
自然电位原理1.
RT Cw Eda 2.3 lg （mv） F Cm f
因 Kda >0, 所以 Eda >0 在低浓度的情况下浓度仍与电阻率成反比, Rmf 则有
Eda Kda lg
Rw
Cw Ed k d lg Cm f
Rmf Eda Kda lg Rw
3过滤电动势：是在压力作用下，泥浆滤液向地层中渗入时产生的， 只有在压差很大的情况下才不被忽略，但通常情况下是泥浆压力稍 大与P地，此时可以不考虑该电动势。由此通常情况下是由扩散电 动势和扩散吸附电动势产生的。
由上式可知在砂岩层内水淹界面2处SP曲线没有异常变化, 在被水淹的砂岩和泥岩交界面3处的总电动势为E31,其表达 式为:
C Cw E31 Kd lg Kda lg Cm f Cm f
其基线偏移量为:=E12-E31
Cw C Cw Kd lg Kda lg = K lg Cmf Cmf Cmf Cw K lg C
明偏移量> 8mv为高含水。5mv<偏移量< 8mv 为中含水层。
P46 水淹层SP曲线偏移原理图
在岩性均匀、上下围岩相同的情况下且有：Cw>C注>Cmf
Cw E12 K lg Cm f
C Cw Cw E 23 Kd (lg lg lg ) 0 Cm f Cm f C注
C Cw E31 Kd lg Kda lg Cm f Cm f
当泥质含量 时 QV kd 从负变至正 Es 当 Qv ∞时 kd ≈ Kda Es = 0 泥质砂岩和纯泥岩的总电动势称为假静自然电位。符号用PSP 来表示 它的大小反映了泥质的多少，总有 SSP>PSP （因K值以负往正值方向 发生变化）
自然电位测井及应用
自然电位测井及应用一、自然电位的产生井内自然电位产生的原因是复杂的，对于油气井来说，主要有以下两个原因：①地层水和泥浆含盐浓度不同而引起的扩散电动势和吸附电动势。
②地层压力与泥浆柱压力不同而引起的过滤电动势。
实践证明，在油气井中，这两种电动势以扩散电动势和吸附电动势占绝对优势。
二、自然电位的曲线特征由于泥岩（或页岩层）岩性稳定，在一个井段内邻近的泥岩自然电位测井曲线显示为一条电位不变的直线，将它作为自然电位的基线，这就是所谓的泥岩基线。
在渗透性砂岩地层处，自然电位曲线偏离泥岩基线。
在足够厚度的地层中，曲线达到固定的偏移程度，后者定为砂岩线。
自然电位曲线的异常幅度就是地层中点的自然电位与基线的差值。
渗透性地层的自然电位可以偏向泥岩基线的左边（负异常），或右边（正异常），它主要取决于地层水和泥浆滤液的对比矿化度，当地层水矿化度大于泥浆滤液矿化度时，自然电位显示为负异常。
当地层水矿化度小于泥浆滤液矿化度时，自然电位显示为正异常。
如果泥浆滤液的矿化度与地层水矿化度大致相等时，自然电位偏转幅度很小，曲线无显著异常。
综上所述，自然电位曲线具有如下特点：（1）当地层、泥浆是均匀的，上下围岩岩性相同时，自然电位曲线对地层中心对称；（2）在地层顶底界面处，自然电位变化最大，当地层较厚（大于四倍井径）时，可用曲线“半幅点”确定地层界面；（3）测量的自然电位幅度，为自然电流在井内产生的电位降，它永远小于自然电流回路总的电动势；（4）渗透性砂岩的自然电位，对泥岩基线而言，可向左（“负”）或向右（“正”）偏转，它主要取决于地层水和泥浆滤液的相对矿化度。
自然电位曲线的影响因素：A、地层温度的影响：同样的岩层，由于埋藏深度不同，其温度不同，也就造成K d（扩散电位系数）和K da（扩散吸附电位系数）值有差别，这就导致了同样岩性的岩层，由于埋藏深度不同，产生的自然电位曲线幅度有差异。
B、地层水和泥浆滤液中含盐浓度比值的影响：∆U sp主要取决于自然电场的总电动势SSP，而SSP的大小取决于岩性和C w，因此，在一定的范围内，C w和C mf差别大，造成自然C mf电场的电动势高，曲线变化明显。
测井方法4-自然电位解释
估算泥质含量方法
直接法 直接法
把某地区各种含泥质的砂岩经取样测定， 直接建立自然电位幅度ΔUsp( 和相对自然 电位Tsp）与泥质含Vsh的相关关系
T sp
U sp
SP m ax
f( V ) sh
P11
SPmax——本地区标准层（一般纯砂岩）的自然电位幅度
间接法
Vsh
经验公式
PSP 1 SSP
Kd(Mv) -11.6
2.2
-19.7 -22.5
5
-0.4
书中P8（1－8）式可写成：
Usp
SSP Rsd Rsh 1 Rm
地层较厚时，由于岩层的截面积比井的截面积大 得多，所以，砂岩和泥岩对自然电流的电阻 Rsd 、 Rsh比泥浆柱的电阻 Rm小得多。此时，对于纯砂岩 来讲， ΔUsp≈SSP。 当地层电阻率增高时， Rsd 、 Rsh与 Rm比较不能忽 略，则ΔUsp<SSP。即地层电阻率↑→ΔUsp↓。
自然电位曲线特征
ab段——泥岩基线 c点——半幅点 d点——地层中部
砂泥岩剖面中
Rw<Rmf 时，以泥岩为 基线，渗透层会出现 负异常；
渗透层（砂岩）越纯， 负异常越大；
泥质含量增加，负异 常幅度变低。
自然电位曲线与自然伽 马曲线配合，划分渗透 层的界面非常有效
确定渗透层界面 ——半 幅点法
自然电位曲线特征 单个 砂岩层
曲线对地层中点对称，地层中点处 异常值（ ΔUsp）最大
地层愈厚，ΔUsp愈接近SSP 地层厚度变小， ΔUsp也随之变小，曲线顶部变尖， 根部变宽
地层厚度达到 h/d>4 时，自然电位的半幅点对应地 层界面。厚地层可用半幅点确定地层界面
管道的自然电位范围
管道的自然电位范围
管道的自然电位是指在自然条件下，在土壤中埋设的管道所具有的电位。
这个电位是由管道材料和与管道接触的土壤组成物的电化学性质决定的。
管道的自然电位范围通常是从-0.9V到-0.6V，其中负数表示相对于银/银氯化钾参比电极的电位。
管道的自然电位对管道的防腐保护具有重要的意义，因为它可以反映管道是否处于腐蚀的风险区域。
如果管道表面的电位低于-0.9V，那么这个管道就有可能发生腐蚀，因为它的金属会逐渐被土壤中的氧化物氧化。
另一方面，如果管道的电位高于-0.6V，那么它就可以被认为是处于安全区域。
这是因为在这个电位范围内，管道金属表面的缺陷对管道的腐蚀影响较小，因此管道的使用寿命也会更长。
总的来说，管道的自然电位是一个非常重要的参数，它可以直接影响到管道的使用寿命和安全性。
因此，在设计和使用管道时，必须考虑到管道的自然电位范围，采取措施来防止管道的腐蚀，以保证管道的长期安全运行。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
自然电位测井
中国石油新闻中心[ 2007-04-24 15:43 ]
早期的测井是将电极系放到井下，在供电电极供给电流时，地面用电位计观察测量电极间电位差的变化。
然而，在供电电极停止供电后，当提升电极跨过地层界面时，仍然观察到电位计指针的变化。
于是，发现了自然电位测井。
生活中，当我们信步在绿草花丛中，会闻到阵阵花香；当我们穿行于茶市酒楼间，会飘来茶香酒香，这都是气体分子在空气中的扩散。
同样，液体中也会发生扩散，把墨水滴入水中，颜色范围就会逐渐扩大，即使同一种液体，由于浓度不同也会发生高浓度向低浓度的扩散。
从化学实验中知道，当浓度不同的氯化钠盐水用渗透性膜隔开时，会发生扩散，即高浓度盐水的离子穿过渗透膜移向低浓度。
然而，钠离子和氯离子的迁移率是不同的，氯离子的迁移率大于钠离子。
于是，在渗透膜的低浓度一侧负离子增多，呈现负电荷；而高浓度一侧正离子增多，呈现正电荷。
此时，若把连接电位计的两个电极分别放到高浓度和低浓度溶液中，则可观察到电位计指针的变化，这种由于扩散作用产生的自然电位称扩散电动势。
油气井中，砂岩地层孔隙中通常饱含盐水，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。
由于离子扩散而引起自然电位只是产生自然电位的一种原因，由于吸附、压差、氧化还原等原因也会引起自然电位。
在石油勘探中，主要是扩散、吸附产生的自然电位。
在上述诸多原因的作用下，井内自然电位的分布如图所示。
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”。
由于油、气、水都是贮藏在孔隙性好、渗透性好的砂岩中，因此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分辨油、气、水层。
视电阻率
apparent resistivity 是电阻率法用来反映岩石和矿石导电性变化的参数。
用符号ρs表示。
在地下存在多种岩石的情况下用电阻率法测得的电阻率，不是某一种岩石的真电阻率。
它除受各种岩石电阻率的综合影响外，还与岩、矿石的分布状态(包括—些构造因素)、电极排列等具体情况有关，所以称它为视电阻率。
视电阻率测井
[视电阻率法测井] apparent resistivity logging
电阻率法测井通常测得的是视电阻率ρs，故过去常称它视电阻率法测井。
由于电阻率法测井的电极系种类越来越多，所以把使用普通电极系电阻率测井专称为视电阻率法测井。
工作时，电极系的A、B电极供电，M、N电极测量电位差，最后根据计算结果绘出与岩层电阻率有关的ρs曲线。
式中K为电极系系数，由电极系排列方式和距离决定。
视电阻率测井主要用来划分钻井的岩性剖面和进行剖面对比。
近年来电阻率法测井有了很大发展，视电阻率测井一词已经没有确切的界限，人们已不大用这一称呼了。
[普通电极系电阻率测井] common device resistivity logging
电阻率测井方法中最早的一种，所谓普通电极系是为了和后来发展的微电极系、聚焦电极系或侧向测井电极系相区别而采用的名称。
普通电极系供电电流在空间的分布，只受周围介质电阻率分布的影响，而不像微电极合侧向测井电极系那样把电流限制在某一范围内，所以它受井或邻层的影响较大。
普通电极系电阻率测井主要用于划分剖面的大层段或地层对比。
式中K为电极系系数，由电极排列方式和距离决定。