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。
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
自然电位及自然伽马
������������ = ������������ lg
������2 ������������������
在泥岩和泥浆接触面上，由于扩散吸附作用，产生的扩散吸附电动势为 ������������������ 1 = ������������������ lg ������1 ������������������
������ 1
������������ = ������������ lg 或 ������������ = ������������ lg
������������������ ������������
������������ ������ ������������
图 3 井内自然电位分布示意图
在砂岩和泥岩接触面上，由于扩散吸附作用，产生的扩散吸附电动势为 ������1 ������������������ 2 = ������������������ lg ������2 在井与砂岩、泥岩接触面上，自然电流回路中的总自然电动势������������ 即 ������������ = ������������ + ������������������ 1 −������������������ 2 ������2 = klg ������������������ 式中 K=Kd+Kda，称为自然电位系数。可以写成： ������������������ ������������ = −klg = ������������������ ������������ 通常把 E。写作 S5P，称为静自然电位。实际测井时以泥岩作自然电位曲线的基线(即零 线)，当 Cw>Cmf 时，砂岩的自然电位异常为负值，因此上式右端取负号。把井中巨厚的纯砂 岩井段的自然电位幅度近似认为是 SSP。静自然电位的变化范围在含淡水岩层的+50mV 到含 高矿化度盐水岩层的-200mV 之间。 2．自然电位曲线特点 图 6 是一组含水纯砂岩的自然电位理论曲线，横坐标是自然电位与静自然电位之比Δ Usp／SSP，纵坐标为地层厚度 h，曲线号码为层厚与井径之比 h／d。当上、下围岩很厚且岩 性相同时，从曲线上可以看到下列特点：曲线关于地层中点对称，地层中点处异常值最大； 地层越厚，Δ Usp 越接近 SSP，地层厚度变小，△Usp 下降，且曲线顶部变尖，底部变宽， △Usp≤SSP；当 h>4d 时，△Usp 的半幅点对应地层的界面，因此较厚地层可用半幅点法确 定地层界面，地层变薄时，不能用半幅点法分层。实测曲线与理论曲线特点基本相同，由于 测井时受多方面因素的影响，实测曲线不如理论曲线规则(图 7)。使用自然电位曲线时应注 意：自然电位曲线没有绝对零点，是以泥岩井段的自然电位曲线幅度作基线；自然电位曲线 幅度△Usp 的读数是基线到曲线极大值之间的宽度所代表的毫伏数。 在砂泥岩剖面中，以泥岩作为基线，Cw>Cmf 时，砂岩层段出现自然电位负异常；Cw<Cmf 时，砂岩层段出现自然电位正异常；Cw=Cmf 时，没有造成自然电场的电动势产生，则没有 自然电位异常出现。Cw 和 Cmf 差别越大，造成的自然电场的电动势越大。
静自然电位
静自然电位
静自然电位是指在不外加电压的情况下，由于电离现象和离子运动而形成的一种电位差。
在自然环境下，地球表面和大气之间存在着电位差，这被称为大地静电势或静自然电位。
静自然电位是地球电磁场的一部分，它来源于地球内部的电流，主要与地球的磁场和日地电流有关。
同时，静自然电位也受到地球表面的离子浓度、电导率和湿度等因素的影响。
测量静自然电位可以用于地质勘探、地下水资源调查和大气电学研究等方面。
通过测量不同位置的电位差，可以了解地下离子运动和地下水流动情况，也有助于研究大气电场分布和天气变化等现象。
静自然电位的单位一般采用伏特（V）或毫伏（mV）。
常见
的静自然电位范围为-300mV至+300mV。
阴极保护主要参数及准则
阴极保护主要参数与阴极保护准则内容：1、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-0.4～0.7VCSE之间，在雨季土壤湿润时，自然电位会偏负，一般取平均值-0.55V。
2、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。
3、最大保护电位如前所述，保护电位不是愈低愈好，是有限度的，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，不仅使防腐层失效，而且电能大量消耗，还可导致金属材料产生氢脆进而发生氢脆断裂，所以必须将电位控制在比析氢电位稍高的电位值，此电位称为最大保护电位，超过最大保护电位时称为"过保护"。
4、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/m2表示。
处于土壤中的裸露金属，最小保护电流密度一般取10mA/m2。
5、瞬时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。
为了便于实际应用，通过多年的实践与研究，得出了以下几个判断结构是否得到充分保护得判断准则。
1、NACERP0169建议“在通电的情况下，埋地钢铁结构最小保护电位为-0.85VCSE或更负，在有硫酸盐还原菌存在的情况下，最小保护电位为-0.95VCSE，该电位不含土壤中电压降（IR降）”。
实际测量时，应根据瞬时断电电位进行判断。
目前流行的通电电位测量方法简便易行，但对测量中IR降的含量没有给予足够重视。
自然电位 确定地层水电阻率的方法
自然电位确定地层水电阻率的方法自然电位法是一种通过测量地表上的自然电位差来确定地层水电阻率的方法。
以下是关于自然电位法的50条描述：1. 自然电位法是一种无需人为干扰的地球物理勘探方法，可以用于确定地下水位和地层水电阻率。
2. 自然电位差是由地下水体的电导率差异所引起的。
3. 自然电位法的测量基于地下水体中的离子浓度差异，因而对地下水体中的溶质扩散和电解质浓度进行了考虑。
4. 自然电位差是地下水体离子浓度分布和电导率分布的结果。
5. 自然电位差可以通过在地表上安装电极并进行测量来确定。
6. 自然电位差的大小和方向与地下水流动状况有关。
7. 自然电位法可用于确定区域地下水体的水流路径和水流速度。
8. 自然电位法可以区分不同地质结构和不同类型的地下水体。
9. 自然电位法可用于测量地下水渗流方向和坡度。
10. 自然电位差是地下水体中电导率异质性的表现。
11. 自然电位法可用于评估地下水体的储集性能和水文地质特征。
12. 自然电位法还可用于监测地下水体的变化和污染现象。
13. 自然电位法的测量精度受到地壳电场、杂散电流和地震干扰的影响。
14. 自然电位法需要进行长时间的连续测量以获得准确的结果。
15. 自然电位法适用于均匀和块状地下水体。
16. 自然电位法对于研究地下水体的深部流动具有较好的应用性。
17. 自然电位法可以用于监测地下水资源的利用和管理。
18. 自然电位法可用于研究地下水体的动力特性和物理特性。
19. 自然电位法在地下水勘探和水文地质调查中具有重要的应用价值。
20. 自然电位法的测量结果可以与其他地球物理方法相结合，增强分析的准确性和可靠性。
21. 自然电位差的测量可通过使用高灵敏度的自然电位仪器来实现。
22. 自然电位法的测量结果通常以电位差的大小和方向表示。
23. 自然电位法可以用于评估地下水体的潜水面形态和深度。
24. 自然电位法可用于研究地下水体与地表水体的相互作用。
25. 自然电位法可用于监测地下水位的变化和趋势。
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。
自然电位法的观测尺度
自然电位法的观测尺度自然电位法是一种地球物理勘探方法，用于研究地下的电性性质。
它通过测量地表上的自然电位分布来推断地下岩石和土壤的电性特征。
自然电位法观测尺度涉及到以下几个方面：观测深度、空间分辨率和时间尺度。
一、观测深度自然电位法可以用来研究不同深度范围内的地下物质。
观测深度主要受到以下因素影响：1. 电荷扩散：自然电位信号是由地下介质中的离子迁移引起的，而离子迁移受到扩散效应的限制。
随着深度增加，离子扩散变慢，导致信号强度减弱。
观测深度通常受到离子扩散速率的限制。
2. 地下介质导电率：地下介质的导电率对自然电位信号传播起着重要作用。
高导电率的介质能够更好地传播自然电位信号，因此观测深度可以更大。
3. 仪器灵敏度：仪器灵敏度也会影响观测深度。
高灵敏度的仪器可以检测到较弱的自然电位信号，从而实现更深的观测。
总体而言，自然电位法的观测深度通常在几十米到几百米之间。
但是，对于特定问题和地质条件，也可以通过采用不同的电极布置和数据处理方法来增加观测深度。
二、空间分辨率自然电位法可以提供有关地下介质电性特征的空间分布信息。
空间分辨率取决于以下因素：1. 电极布置：合理选择电极布置方案可以提高空间分辨率。
常见的布置方式包括直线型、网格型和环形等。
2. 观测点密度：观测点密度越高，所得到的数据越多，从而提高了空间分辨率。
3. 地下介质导电率变化：如果地下介质导电率变化剧烈，那么自然电位法能够提供更好的空间分辨率。
总体而言，自然电位法的空间分辨率通常在几米到几十米之间。
在实际应用中，为了获得更好的空间分辨率，通常需要在目标区域内布设大量观测点。
三、时间尺度自然电位法的观测时间尺度主要涉及到两个方面：观测时间段和数据采集频率。
1. 观测时间段：自然电位信号的变化受到多种因素的影响，例如地下水流动、地震活动和气象变化等。
不同的现象和过程具有不同的时间尺度。
选择合适的观测时间段可以更好地研究特定现象或过程。
2. 数据采集频率：数据采集频率决定了自然电位信号变化的细节能否被捕捉到。
自然电位
自然电位测井自然电位测井是在裸眼井中测量井轴上自然产生的电位变化，以研究井剖面地层性质的一种测井方法。
它是世界上最早使用的测井方法之一，是一种最简便而实用意义很大的测井方法，至今仍然是砂泥岩剖面淡水泥浆裸眼井必测的项目之一。
对于区分岩石性质，尤其是在区分泥质和非泥质地层方面，更有其突出的优点。
第一节自然电场的产生井内有自然存在的电位变化，说明井内有自然电流流动，井内必然有自然产生的电动势。
实践研究表明，能够引起井内自然电流，进而产生一定电位值的自然电动势有多种，包括扩散电动势、扩散吸附电动势、过滤电动势、氧化还原电动势等。
在沉积岩地区的油气钻井中，主要遇到的是前三种，而且常常以前两种占绝对优势。
一、扩散电动势（地层水与泥浆之间的直接扩散）砂岩孔隙中的地层水与井内泥浆之间，相当于不同浓度的两种NaCl溶液呈直接接触。
溶液中的Cl－和Na＋将从高浓度的岩层一方朝着井内直接扩散（图1－1a）。
由于两种离子的移动速度（在电化学中称迁移率）不同，Cl－的移动速度比Na＋大，于是扩散之后，在低浓度的泥浆一方将出现过多的移动速度快的Cl－，带负电；而在高浓度的岩层一方，则将出现移动速度慢的Na+离子，带正电。
正负离子在不同浓度的溶液两方相对集中的结果，便产生了电位差——地层一方的电位高于泥浆一方的电位。
但是，随着扩散过程的继续进行，所形成的电场反过来会影响离子进一步的扩散。
也就是使原来移动速度快的Cl－离子减慢，而使移动速度慢的Na+加快。
当溶液两方电荷积累到一定程度，使不同符号的离子以相等的速度继续扩散，达到所谓动态平衡时，电荷的积累便停止。
于是在不同浓度的两种溶液之间形成一固定的电动势。
这种由于溶液直接接触，并通过离子的自由扩散所形成的电动势，称为扩散电动势，如图1-1b中砂岩与泥浆接触处的情况。
图1－1 井中砂、泥岩接触情况下离子扩散及形成的电荷分布（C w ＞C mf ）可以看出，扩散电动势的极性是，低浓度溶液一方为负，高浓度溶液一方为正。
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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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
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。
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。
自然电位法实验报告
自然电位法实验报告通过自然电位法测量地下水位变化与地下水流动之间的关系，了解自然电位法在地下水研究中的应用。
实验原理：自然电位法是一种测量地下水位变化的非侵入式方法。
地下水位的变化会导致自然电位的变化，通过测量地下水位上下游的自然电位差，可以推测地下水流动的方向和速度。
实验仪器和材料：1. 自然电位测量仪器：包括测量电位差的电极、放电电极和测量仪器等；2. 地下水位的变化数据。
实验步骤：1. 将自然电位测量仪器的电极插入地下水位上下游的测点；2. 开启测量仪器，记录地下水位上下游的自然电位差，并记录时间；3. 每隔一段时间，重复步骤2，记录多组数据。
实验结果与分析：根据实验测得的地下水位变化数据和自然电位差数据，可以进行以下分析：1. 地下水位变化与自然电位差的关系：通过对比地下水位的上升或下降与自然电位差的变化，可以推断地下水位变化与自然电位差的正负关系；2. 地下水流速的估计：根据自然电位差的大小和地下水位变化的时间来推测地下水的流速；3. 地下水流动的方向：通过不同地点自然电位差的观测，可以推测地下水流动的方向。
实验结论：自然电位法是一种非侵入式的测量地下水位变化的方法，通过测量地下水位的自然电位差，可以推测地下水位的变化、地下水的流动方向和速度。
该方法具有简便、经济的优点，适用于地下水研究等领域。
实验中可能存在的误差和改进：1. 自然电位的测量误差：在实际测量过程中，由于环境干扰等原因，自然电位的测量可能存在一定误差。
可以尽量选择较为稳定的环境进行测量，减小误差；2. 地下水流动可能不均匀：地下水流动可能不均匀，导致不同地点的自然电位差有差异。
可以增加测点的数量，以增加数据的可信度；3. 实验时间的选择：由于地下水位变化的缓慢性，实验时间可能需要较长。
可以选择合适的实验时间段，以保证数据的可靠性和完整性。
结语：自然电位法是一种利用地下水位变化来推测地下水流动的方法。
通过实验，我们了解了自然电位法的原理、仪器和测量步骤，并进行了数据分析和结论总结。
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自然电位测井
自然电位测井是在裸眼井中测量井轴上 自然产生的电位变化，以研究井剖面地层 性质的一种测井方法。它是世界上最早使 用的测井方法之一，是一种最简便而实用 意义很大的测井方法，至今仍然是砂泥岩 剖面淡水泥浆裸眼井必测的项目之一。只 要在井内电缆底端装一个不极化电极M， 在地面泥浆池内放入另一个电极N，将它 们与地面记录仪相连，当匀速上提M电极 时，记录的电位差变化便是井轴上自然产 生的自然变化。自然电位曲线，各个泥岩 层的曲线大体上在右边形成一条直线，称 为泥岩基线，而各个砂岩储集层则以泥岩 基线为背景形成大小不同的曲线异常，称 为自然电位异常。明显的自然电位异常是 砂岩储集层最明显的特征。
NCla-ClN+NNN-NaaaaClNaClClNCl-+Cl--++Cl+-+-a-a+C+井筒Na+w+>NClClClN--C--Na+aClClCl--am-N++NNClNN+Cl-Naaf-aClNaa-++a+Cl纯 砂 岩++a泥 岩-泥 岩+-+Cl-
当泥岩厚度较大时，测量电极离泥岩与
储集层自然电位异常的影响因素
1、地层水与泥浆的性质 2、储集层与泥质含量 3、地层温度 4、储集层厚度 5、储集层的含油性和电阻率 6、储集层侵入带直径 7、泥浆电阻率和井径（不能在盐水泥浆中测井） 8、岩性剖面（适用于砂泥岩剖面，不适应巨厚的碳酸岩剖面）
储集层自然电位异常的影响因素
❖地层水与泥浆的
储集层自然电位异常的影响因素
岩性剖面：用于储集层与泥岩交替出现的岩性剖 面。裂缝较发育的储集层以致密碳酸盐岩为围岩， 许多储层要通过远处的泥岩才能形成回路，因而 在相邻泥岩间形成巨厚的大片SP异常，不能用来 划分和研究储层。
自然电位测井的应用
定性解释 1、划分储集层 2、判断岩性 3、判断油气水层 4、地层对比和研究沉积相
估计粘土含量
Vsh=1－SP/SSP=(SSPSP)/SSP
Vsh地层泥质含量(小数),
SP解释层的SP幅度,
SSP解释井段的最大静自 然电位.
确定地层水矿化度变化
SP异常主要决定于Cw和 Cmf,而泥浆性质较稳定， Cmf变化不大，Cw与地质 层位有关，不同层位差别较 大，故SP异常将指示地层 水矿化度变化。一般来说， 地层水矿化度随其埋藏深度 增加而增加，如在浅部淡水 层看到SP正异常，随深度 增加，正异常减小，而后开 始出现负异常，且负异常有 增大的趋势。但也有矿化度 反转现象,即在浅部发现高 矿化度地层水或深部发现低 矿化度地层水.在存在超压 地层的地区,在超压层正上 方或其它地层中,常有地层 水矿化度减小.
储集层自然电位异常的影响因素
❖储集层厚度 ：储集层厚度是影响SP幅度的常见 因素，一般4m以下的地层，SP随其厚度的减小 而减小
储集层自然电位异常的影响因素
❖地层温度 ：地层温度升高，SP增 加。但温度变化的影响很有限，一 般在有限的解释井段内可不考虑温 度的影响。 ❖储集层侵入带直径储集层侵入带 直径越大，使得自然电流回路的路
(4)确定RweN RweN=RmfeN/(Rmfe/rwe)
(5)确定RwN
当Rwen>0.12Ω.M时,RwN=-0.85+10(0.69RweN-0.24)
当Rmfn≤0.12Ω.M时,RwN=(77RweN+5)/(146-337RweN)
5、确定地层温度下的地层水电阻率
Rw=82RwN/（1.8T+39）
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
产生原因：井中的泥浆滤液与地
较平直的曲线
井内有自然电流流动层，水井接内触的的自结然果电。流包从括泥不岩同流浓向
砂岩，自然电位测井在度井的内盐测溶量液的相电接位触是时自的然扩电散流、的
定量解释
1、估算泥质含量 2、确定地层水电阻率 3、确定地层水矿化度变化
划分储层
判断岩性
判 砂断 泥岩 岩性 剖
—
常判 幅断 度岩 的性 大 小 反碳 映酸 泥盐 质岩 含剖 量面 的： 多异
——
判断岩性
含判 盐断 量岩 很性 高 ， 剖岩 面盐 中剖 各面 地： 层泥 的浆 地中
——
判断岩性
判断油气水层 油层的异常幅度小于水层
相联系，可作为
单之层一划。相的地标志层对比和研究沉积相
（2）多层曲 线形态反映一个 沉积单位的纵向 沉积序列，可作 为划分沉积亚相 的标志之一。
（3）SP曲线 形态简单，又很 有地质特征，因 而便于井间对比， 研究砂体空间形 态。后者是研究 沉积相的重要依
求地层水电阻率
性质 :Rmf和Rw应有较大差别，当
CMF<CW即RMF>RW时为负异常，当CMF>CW即 RMF<RW时为正异常，当CMF与CW相近时无异常。 当盐水泥浆钻井时，泥浆电阻率和地层水电阻率相差 不多，井内自然电位几乎没变化，SP曲线平直，不能 划分储层。因此，自然电位测井不能用于盐水泥浆， 用于淡水泥浆最好。 如图是西36-222井的综合曲线图,1270米以下地层水
自然电位曲线的形成
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
- 25mV +
过了界面电位降低又由快到慢
界面上电流强度最大，到地层 界面电位降低最快
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
自然电位测井曲线质量要 求
基 线 漂 移
要求:100m井段，泥岩基线偏移小于10mv。
SP畸变
要求:在砂泥岩剖面,SP曲线反映岩性的变化。渗透
SP跳动
要求:曲线无抖、跳现象，曲线干扰幅度小于2.5mV。
要求: 重复测量应在主测井前、测量井段上部、曲线幅 度变化明显、井径规则的井段测量，其长度不小于50
SSP=－Klg(Rmfe/Rwe) Rwe——地层水的等效电阻 率
在23.9℃ Rmf>0.1时 Rmfe =0.85Rmf 在23.9℃ Rmf<0.1时 用图版求 大体过程是：根据SP求出SSP，根据温度求出K,根据 Rmf求出Rmfe后算出Rwe，然后再根据Rwe求出Rw。 Rwe、Rmfe分别是地层水的等效电阻率和泥浆滤液的等 效电阻率具体求法如下： 1.求SSP 若在剖面中有足够厚且无泥浆侵入的纯水层，可将它 的自然电位最大负值与泥岩基线的差值作为SSP。 2. 求自然电位系数K K=64.25+0.24T 3.计算比值Rmfe/Rwe Rmfe/Rwe=10-SSP/K
பைடு நூலகம்
4.确定标准温度下的地层水电阻率Rwn
(1)确定标准温度下泥浆电阻率:RmN=71.4Rm18℃/82.2
(2)确定标准温度下泥浆滤液电阻率:RmfN=Km(RmN)1.07
Km是常数,与泥浆比重有关
(3)确定RmfeN
当RmfN>0.1Ω.M时,RmfeN=0.85RmfN
当RmfN≤0.1Ω.M时,RmfeN=(146RmfN-5)/(337Rmfn+77)
矿化度高, CMF<CW,SP
储集层自然电位异常的影响因素
❖储集层与泥质含量：砂岩储集层 来说泥质含量增加自然电位异常幅 度减小
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
电位降产生的。 吸附作用，盐溶液在岩石孔隙
储集层的自然电位异常
❖泥岩基线 泥岩的
自然电位曲线不但比
较平直，而且一个井
泥
岩
段内相邻泥岩的自然
基
线
电位曲线大体上构成
一条竖直线或略有倾
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。