電極電位法測井巖礦石的電極電位

當(dāng)金屬浸在純水中時，極性很強的水分子將與金屬的離子相吸引而發(fā)生水化作用，結(jié)果使一部分金屬離子與金屬晶格中其它離子間的鍵力減弱，甚至離開金屬表面進入水中。金屬正離子進入水溶液，剩下的負離子則留在金屬表面，從而使金屬帶負電。由于靜電吸引作用，進入水中的金屬正離子將大部分聚集在金屬表面附近。與此同時，帶正電的水相對金屬離子有排斥作用，它將阻礙金屬離子繼續(xù)進入水相，已溶于水中的正離子受金屬負電荷吸引也可再沉淀到金屬表面。當(dāng)這種溶解和沉淀的速度相等時，便達到動態(tài)平衡，產(chǎn)生穩(wěn)定的電動勢，即電極電位。

金屬與溶液間的電極電位的大小和符號，取決于金屬的種類和溶液的性質(zhì)，以及溶液中金屬離子的濃度等。當(dāng)金屬浸在含有該金屬離子的鹽溶液中，由于溶液中存在該金屬離子，使離子沉淀到金屬的過程加快，因而在另一種電位下建立平衡。若金屬離子很容易進入溶液，則該金屬表面仍帶負電，只是比純水中所帶的負電少；若金屬離子進入溶液不易，溶液中已存在的正離子向金屬沉淀的速度可能一開始就超過由金屬進入溶液的速度，因而金屬帶正電。各種不同的金屬都有一定的電極電位，下表為常見金屬相對于氫電極的電極電位?？梢娰F金屬相對于氫電極的電極電位為正值，而一般非貴金屬的電極電位則為負值。

實驗證明，各種硫化物礦石也有不同的電極電位，表附4-2列出了各種硫化物礦石相對于金屬銅的電極電位值。由表可看出：

（1）大多數(shù)金屬硫化物礦石的電極電位均為正，它們的電極電位相對于一般貴金屬的電極電位。

（2）如果選擇與硫化物電極電位差別較大且電位較穩(wěn)定的鋅電極來制成電極，便可在礦層處得到明顯的正的電極電位異常。

電極電位法在劃分導(dǎo)電性礦層，確定礦層的結(jié)構(gòu)，區(qū)分致密礦層（富礦）與浸染狀礦層（貧礦）方面具有突出的優(yōu)越性。因此，電極電位法是金屬礦測井中常用的重要測井方法。

測井時采用刷子電極。當(dāng)刷子電極與非電子導(dǎo)體接觸時，刷子電極與相同金屬材料做成的比較電極具有相同的電極電位，所以測量電路顯示為“零電位差”。當(dāng)刷子電極與電子導(dǎo)體接觸時，刷子與導(dǎo)體等電位，與比較電極將有一定電位差。因此，沿井身記錄的電極電位曲線可以用來劃分電子導(dǎo)電礦體。

如圖1，M為刷子電極，N1，N2為比較電極刷子電極，比較電極都用鋅做電極。鋅電極的電極電位為-0.76V，它與金屬礦層的電極電位相比差別大，目的是產(chǎn)生大的正異常，而且比較穩(wěn)定。N1，N2短路，這樣可以平均井孔中自然電位，減小自然電位的影響。

設(shè)Vm為刷子電極在礦層上的電極電位；Vn為比較電極在泥漿中的電極電位，在非礦層上兩者在泥漿中的電位相等即：

ΔV_mn=V_m-V_n=0

在礦層上

ΔV_mn=V_m-V_n

所測得的電位差與礦體的出露面積與刷子頭的接觸面積有關(guān)。當(dāng)刷子頭(M極)與電子導(dǎo)電礦體接觸時，刷子頭的電極電位可用下式近似確定：

式中，V_K，V_a分別為礦體和刷子電極的電極電位；S_K，S_a分別為礦體出露面積和刷子頭的接觸面積。

由式可得出：

(1)當(dāng)S_a M≈V _K，則△V _MN≈V _K-V _a，當(dāng)S _a>>S _K時，V _M≈V _a，則△V _MN→0。

(2)實驗結(jié)果表明，當(dāng)刷子頭的接觸面積比電子導(dǎo)電礦物顆粒的出露面積大100倍以上（S _a/S _K>100）時，電極電位法實際上已測不到任何異常。

電極電位法測井應(yīng)用

應(yīng)用電極電位測井曲線可以解決下列問題：

1．精確劃分電子導(dǎo)體礦層

在大多數(shù)金屬硫化物、石墨、無煙煤等電子導(dǎo)電性礦層上，電極電位曲線都顯示出急劇突變的鮮明異常(如圖2)。根據(jù)電極電位曲線的急劇變化段，可以精確確定礦層的界面和厚度。這是其他測井曲線所不及的。

2．了解礦層的結(jié)構(gòu)，估計礦層的貧富

當(dāng)刷子電扳在浸染狀礦層中通過時，刷子頭時而與礦接觸，時而不接觸，故電極電位曲線呈參差不齊的多峰異常。礦層越貧，電極電位曲線的異常越稀疏。反之，礦層越富，曲線的異常峰就越密集。致密塊狀礦體，有很好的電連通性，它的電極電位異常表現(xiàn)為規(guī)則的寬的單個異常。據(jù)此，利用電極電位曲線可以定性判斷礦層的結(jié)構(gòu)，估計礦層的貧富。 2100433B

測井方法眾多，電、聲、放射性是三種基本方法，特殊方法有電纜地層測試、地層傾角測井、成像測井、核磁共振測井等，其他測井方式還有隨鉆測井。各種測井方法基本上是間接地、有條件地反映巖層地質(zhì)特性的某一側(cè)面。要全面認識地下地質(zhì)面貌，發(fā)現(xiàn)和評價油氣層，需要綜合使用多種測井方法，并重視鉆井、錄井第一性資料。

測井地球物理測井

通常指地球物理測井。把利用電、磁、聲、熱、核等物理原理制造的各種測井儀器，由測井電纜下入井內(nèi)，使地面電測儀可沿著井筒連續(xù)記錄隨深度變化的各種參數(shù)。通過表示這類參數(shù)的曲線，來識別地下的巖層，如油、氣、水層、煤層、金屬礦床等。

測井勘探測井

對石油工業(yè)來說，在勘探期間尋找新油田的測井稱勘探測井，內(nèi)容有：①地層傾角測井（了解地下構(gòu)造及沉積構(gòu)造）；②飽和度測井（識別巖性、油、氣、水儲集層）；③電纜式地層測試（對油、氣、水儲集層進行測試）。

測井開發(fā)測井

在開采過程中的測井稱開發(fā)測井。主要測定井下油、氣、水層的巖石物理性質(zhì)，監(jiān)測各油層的工作情況，檢查開發(fā)井的技術(shù)狀況等，是開發(fā)井采取作業(yè)措施和進行油田開發(fā)調(diào)整的重要依據(jù)。內(nèi)容有飽和度測井、生產(chǎn)測井、工程測井。

測井聲波測井

聲波在不同介質(zhì)中傳播時，速度、幅度及頻率的變化等聲學(xué)特性也不相同。聲波測井就是利用巖石的這些聲學(xué)性質(zhì)來研究鉆井的地質(zhì)剖面，判斷固井質(zhì)量的一種測井方法。

根據(jù)油（氣）層、煤層或其他探測目標與周圍介質(zhì)在電性上的差異，采用下井裝置沿鉆孔剖面記錄巖層的電阻率、電導(dǎo)率、介電常數(shù)及自然電位的變化。電法測井包括以下幾種：

地球物理測井電阻率測井

使用簡單的下井裝置(電極系)探測巖層電阻率，以研究巖層的電性特征。由于影響因素較多，其測量結(jié)果稱為視電阻率。電阻率測井按其電極系的組合及排列方式不同，又分為梯度電極系測井及電位電極系測井。

地球物理測井微電極測井

在電阻率測井的基礎(chǔ)上發(fā)展了微電極測井。它用于測量靠近井壁附近很小一部分泥餅和沖洗帶地層的電阻率，能較準確地指示泥餅的存在及劃分滲透性地層，能區(qū)分儲集層中的薄夾層(非滲透層)以及準確地確定地層厚度。

地球物理測井側(cè)向測井

是一種聚焦電阻率測井方法，主要用于高電阻、薄地層及鹽水泥漿測井。根據(jù)同性電相斥的原理，在供電電極（又稱主電極）的上方和下方裝有聚焦電極，用聚焦電流控制主電流路徑，使它只沿側(cè)向（垂直井軸方向）流入地層。由于側(cè)向測井電極系結(jié)構(gòu)不同(如雙側(cè)向電極系的淺側(cè)向電極系和深側(cè)向電極系)，聚焦電流對主電流的屏蔽作用大小不同，因而它們具有不同的徑向探測深度。

地球物理測井感應(yīng)測井

是一種探測地層電導(dǎo)率的測井方法。該方法根據(jù)電磁感應(yīng)原理，測量地層中渦流的次生電磁場在接收線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，以確定地層的電導(dǎo)率。它是淡水泥漿井和油基泥漿井有效的一種測井方法。同時它特別適用于低電阻率巖層的探測，包括離子導(dǎo)電的含高礦化度地層水的油（氣）、水層和電子導(dǎo)電的金屬礦層。

地球物理測井介電測井

是探測巖石介電常數(shù)的一種測井方法。由于水的介電常數(shù)遠遠大于油（氣）和造巖礦物的介電常數(shù)，所以它可用于判斷油田開發(fā)中出現(xiàn)的水淹層，并提供估計油層殘余油飽和度及含水量多少的可能性。

地球物理測井自然電位測井

沿鉆孔剖面測量移動電極與地面地極之間的自然電場。自然電位通常是由于地層水和泥漿濾液之間的離子擴散作用及巖層對離子的吸附作用而產(chǎn)生的。因此，自然電位曲線可用來指示滲透層，確定地層界面、地層水礦化度以及泥質(zhì)含量。在油(氣)井中，它與電阻率測井組合，可以劃分油（氣）、水層并進行地層對比等。

1988年，經(jīng)全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會審定發(fā)布。