[科普中國]-電極電位法測井

特點

電極電位法在劃分導電性礦層，確定礦層的結構，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。1

巖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(fā)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。當這種溶解和沉淀的速度相等時，便達到動態(tài)平衡，產生穩(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，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。

|| || 常見金屬的電極電位（25℃）

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。2

|| || 各種硫化物礦石相對于金屬銅的電極電位

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(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：

ΔVmn=Vm-Vn=0

在礦層上

ΔVmn=Vm-Vn

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，VK，Va分別為礦體和刷子電極的電極電位；SK，Sa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SaSK時，VM≈Va，則△VMN→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（Sa/SK>100）時，電極電位法實際上已測不到任何異常。1

應用應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。致密塊狀礦體，有很好的電連通性，它的電極電位異常表現為規(guī)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。2