電極電位法測井

電極電位法測井是指在井中測量電子導電礦體電極電位的方法。電子導電性礦體和溶液接觸時，由於溶解壓和滲透壓的作用而在礦體表面出現電位躍變現象，此時在電子導體與溶液間的電位差稱為電極電位。它的大小取決於金屬和溶液的性質，以及溶液的濃度和溫度等。

基本介紹

• 中文名：電極電位法測井
• 外文名：electrode potential logging
• 學科：地球物理勘探
• 特徵：井中測量電子導電礦體電極電位
• 優勢：區分緻密礦層與浸染狀礦層
• 套用：精確劃分導體礦層、估計礦層貧富

特點

電極電位法在劃分導電性礦層，確定礦層的結構，區分緻密礦層（富礦）與浸染狀礦層（貧礦）方面具有突出的優越性。因此，電極電位法是金屬礦測井中常用的重要測井方法。

測井時採用刷子電極。當刷子電極與非電子導體接觸時，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”。當刷子電極與電子導體接觸時，刷子與導體等電位，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電礦體。

岩礦石的電極電位

當金屬浸在純水中時，極性很強的水分子將與金屬的離子相吸引而發生水化作用，結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。由於靜電吸引作用，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進入水相，已溶於水中的正離子受金屬負電荷吸引也可再沉澱到金屬表面。當這種溶解和沉澱的速度相等時，便達到動態平衡，產生穩定的電動勢，即電極電位。

金屬與溶液間的電極電位的大小和符號，取決於金屬的種類和溶液的性質，以及溶液中金屬離子的濃度等。當金屬浸在含有該金屬離子的鹽溶液中，由於溶液中存在該金屬離子，使離子沉澱到金屬的過程加快，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澱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於氫電極的電極電位。可見貴金屬相對於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。

常見金屬的電極電位（25℃）

金屬	在溶液中的陽離子	電極電位（V）	金屬	在溶液中的陽離子	電極電位（V）
鋁	Al	-1.66	銅	Cu	0.34
錳	Mn	-1.05	銀	Ag	0.799
鋅	Zn	-0.76	汞	Hg	0.798
鐵	Fe	-0.44	金	Au	1.7
鉛	Pb	-0.13	氫	H	0.000
錫	Sn	-0.14

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於金屬銅的電極電位值。由表可看出：

（1）大多數金屬硫化物礦石的電極電位均為正，它們的電極電位相對於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定的鋅電極來製成電極，便可在礦層處得到明顯的正的電極電位異常。

各種硫化物礦石相對於金屬銅的電極電位

礦石	電極電位（V）	礦石	電極電位（V）
黃銅礦	+0.18~0.3	方鉛礦	+0.15
銅藍	+0.2	輝銻礦	-0.17～-0.60
黃鐵礦	+0.18	閃鋅礦	-0.20～-0.40
斑銅礦	+0.17	銅	0.00

原理

如圖，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，目的是產生大的正異常，而且比較穩定。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。當刷子頭(M極)與電子導電礦體接觸時，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S_a<<S_K時，V_M≈V_K，則△V_MN≈V_K-V_a，當S_a>>S_K時，V_M≈V_a，則△V_MN→0。

(2)實驗結果表明，當刷子頭的接觸面積比電子導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。

套用

套用電極電位測井曲線可以解決下列問題：

1．精確劃分電子導體礦層

在大多數金屬硫化物、石墨、無煙煤等電子導電性礦層上，電極電位曲線都顯示出急劇突變的鮮明異常(如圖)。根據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．了解礦層的結構，估計礦層的貧富

當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。緻密塊狀礦體，有很好的電連通性，它的電極電位異常表現為規則的寬的單個異常。據此，利用電極電位曲線可以定性判斷礦層的結構，估計礦層的貧富。