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。
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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。