長(zhǎng)輸管道陰極保護(hù)中自然電位和陰極保護(hù)電位有什么關(guān)聯(lián)嗎？除了保護(hù)電位要高于自然電位。

自然電位和陰極保護(hù)電位有什么關(guān)聯(lián)是：自然電位是管道自腐蝕電位，在管道上實(shí)施陰極保護(hù)后，自然電位作為參照，在此基礎(chǔ)上負(fù)偏移100mV或300mv，稱為極化，極化電位達(dá)到-0.85V管道認(rèn)為得到保護(hù)。參考文獻(xiàn)：陰極保護(hù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

燃?xì)飧邏汗艿赖淖匀浑娢皇嵌嗌伲?/h3>埋在土壤中的金屬管道由于各種原因管道表面將出現(xiàn)陽極區(qū)和陰極區(qū)，并在陽極區(qū)發(fā)生局部腐蝕。陰極保護(hù)就是利用外加手段迫使電解質(zhì)中被保護(hù)金屬表面都成為陰極，以達(dá)到抑制腐蝕的目的。使用陰極保護(hù)時(shí)，被保護(hù)的金屬管道應(yīng)有良好的防腐絕緣層，以降低陰極保護(hù)的費(fèi)用。陰極保護(hù)技術(shù)根據(jù)保護(hù)電流的供給方式，可分為犧牲陽極法和強(qiáng)制電流法兩種保護(hù)方法。采用犧牲陽極法的主要優(yōu)點(diǎn)有：無需外部電源、對(duì)外界干擾少、安裝維護(hù)費(fèi)用低、無需征地或占用其他建構(gòu)筑物、保護(hù)電流利用率高等，因此特別適合于城市范圍內(nèi)的埋地鋼管腐蝕。而我公司輸配管網(wǎng)絕大部分均埋設(shè)在市區(qū)范圍，因此我公司予以推薦。另方面，強(qiáng)制電流法則有：保護(hù)范圍大、適合范圍廣、激勵(lì)電

個(gè)陰極保護(hù)站質(zhì)硬度正常連續(xù)工作階段后應(yīng)在多少天之內(nèi)

個(gè)陰極保護(hù)站質(zhì)硬度正常連續(xù)工作階段后應(yīng)在三十天之內(nèi)，各陰極保護(hù)站進(jìn)入正常連續(xù)工作階段。應(yīng)在30天之內(nèi)，進(jìn)行全線近間距電位測(cè)量，以確保管道各點(diǎn)達(dá)到陰極保護(hù)規(guī)范要求。當(dāng)全部的陰極保護(hù)工作站都投入正常的連續(xù)工作狀態(tài)之后，在一個(gè)月的之內(nèi)還要進(jìn)行整條管道線路的近間距電位測(cè)量，用來確保管道的每一個(gè)點(diǎn)都能達(dá)到陰極保護(hù)規(guī)范的要求。

用自然電位如何判斷水淹層？

水淹的下部自然電位與上部自然電位有個(gè)ΔEsp之差。

自然電位曲線幅度和形狀

自然電位測(cè)井的目的是根據(jù)其形態(tài)（幅度和形狀）定量和定性地研究?jī)?chǔ)油氣地層孔隙性、滲透性、沉積環(huán)境和計(jì)算泥質(zhì)含量、地層水電阻率。為此，研究影響自然電位曲線幅度和形狀的因素很有必要。

影響自然電位曲線形態(tài)的主要因素是自然電動(dòng)勢(shì)的大小，自然電位或自然電流分布特性。自然電勢(shì)和自然電流分布受溫度、巖性、電性、泥漿和地層水電解質(zhì)成分、地層厚度等因素影響。

（一）油氣鉆井中的自然電動(dòng)勢(shì)

1.自然電動(dòng)勢(shì)

設(shè)鉆井穿過砂巖、泥巖成水平面接觸的地層巖石（圖1-45）。當(dāng)砂巖中的地層水礦化度 c₁大于泥漿的礦化度 c₂時(shí)，地層水的Na⁺、C1 ^-沿兩個(gè)方向向泥漿中擴(kuò)散。其一，直接通過砂巖向泥漿擴(kuò)散，形成擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)。其二，砂巖中的Na⁺、Cl^-經(jīng)過泥巖向井中擴(kuò)散，形成薄膜電動(dòng)勢(shì)。二者之和就是擴(kuò)散 吸附電動(dòng)勢(shì)。相對(duì)泥巖井段，砂巖井段的電動(dòng)勢(shì)極性為負(fù)。

圖1-45 鉆井中自然電動(dòng)勢(shì)示意圖

在18℃情況下，按 Na⁺和 Cl^-遷移率數(shù)據(jù)，可以算出K_d=-11.6 mV，則

地球物理測(cè)井

當(dāng)c₁等于10倍c₂時(shí)，E_d=-11.6 mV。吸附電動(dòng)勢(shì)相當(dāng)于氯離子遷移率為零時(shí)的擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)，所以溶液的E_a可以寫成：

地球物理測(cè)井

式中：K_a叫做吸附電動(dòng)勢(shì)系數(shù)。當(dāng)c₁=10c₂時(shí)，E_a=58 mV。

擴(kuò)散電動(dòng)E_d和吸附電動(dòng)勢(shì)E_a形成井內(nèi)自然電流，分析自然電流方向，E_a和E_d是串聯(lián)的，總電動(dòng)勢(shì)稱為擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)，以E_da表示：

地球物理測(cè)井

式中：K_da稱為擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)系數(shù)；R_mf、R_w為與c₁、c₂成反比的泥漿、地層水電阻率。

2.影響自然電動(dòng)勢(shì)的因素

自然電動(dòng)勢(shì)主要和溫度、巖性、泥漿與地層水電阻率R_mf和R_w的比值以及泥漿與地層水中的離子成分有關(guān)。

1）溫度的影響。溫度的變化將引起擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)系數(shù)的改變，當(dāng)?shù)貙訙囟葹閠時(shí)，它的擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)由下式?jīng)Q定：

地球物理測(cè)井

式中為溫度18℃時(shí)的擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)系數(shù)；為溫度為t（℃）時(shí)擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)系數(shù)。

2）巖性影響。當(dāng)?shù)V巖層中含有泥質(zhì)時(shí)，由于泥質(zhì)顆粒對(duì)負(fù)離子的吸附作用，使得負(fù)離子的遷移率發(fā)生變化，于是擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)系數(shù)將和純砂巖的不同。例如，對(duì)于NaCl溶液，在常溫下，擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)系數(shù)的絕對(duì)值將小于-11.6 mV。隨著泥質(zhì)含量增多，自然電位幅度與含有相同地層水的純地層的自然電位幅度相比要降低，甚至可以變成正的。泥質(zhì)含量繼續(xù)增多，擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)系數(shù)也繼續(xù)增大。當(dāng)泥質(zhì)多到一定程度，負(fù)離子完全不能通過，其數(shù)值達(dá)到58 mV，這時(shí)巖層的巖性就同泥質(zhì)圍巖沒有區(qū)別了。

石油鉆井中觀測(cè)到的自然電位是由相鄰兩層的擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)共同作用的結(jié)果，純砂巖上的電動(dòng)勢(shì)叫擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)，通過泥巖擴(kuò)散產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫吸附電動(dòng)勢(shì)。此外，在每一巖層中（除理想的純砂層外），擴(kuò)散與吸附作用往往也是同時(shí)存在的，不能截然分開。

如果泥質(zhì)圍巖不能很好地阻止負(fù)離子通過，吸附電動(dòng)勢(shì)將要減少。因此，砂巖層含有泥質(zhì)，或泥質(zhì)圍巖的吸附性減弱，都使總的自然電動(dòng)勢(shì)減小。根據(jù)這個(gè)關(guān)系，有可能利用自然電位曲線估計(jì)砂巖層的泥質(zhì)含量。

3）泥漿和地層水中電解質(zhì)成分的影響。擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)系數(shù)值與溶液的化學(xué)成分有直接關(guān)系，泥漿和地層水中所含鹽類不同，其電解質(zhì)中離子的遷移率也不同，使擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)系數(shù)改變，從而影響自然電動(dòng)勢(shì)的大小甚至極性。

當(dāng)相接觸的兩種溶液含有相同鹽類時(shí)，18℃時(shí)的擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)系數(shù)K_da值由1-5表給出。

表1-5

如果地層水中除了NaCl之外還含有10%的CaCl₂時(shí)，在地層水礦化度大于泥漿礦化度的情況下，18℃時(shí)的擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)系數(shù)K_da為-16.7mV。

4）地層水和泥漿礦化度相對(duì)差別的影響。地層水礦化度大于泥漿礦化度（或地層水電阻率小于泥漿電阻率）時(shí)，砂巖相對(duì)于泥巖有負(fù)的自然電位異常；地層水礦化度小于泥漿礦化度時(shí)，砂巖相對(duì)于泥巖有正的自然電位異常；地層水與泥漿礦化度差別愈大，電動(dòng)勢(shì)愈大。

當(dāng)已知泥漿礦化度（或電阻率）時(shí)，則根據(jù)自然電位異?？晒烙?jì)出地層水礦化度。

圖1-46 井中自然電位等效電路

（二）井中的自然電位

自然電位在井內(nèi)的分布直接決定自然電位曲線的形狀，它和自然電流在井內(nèi)的分布有關(guān)，而自然電流分布是由介質(zhì)的電阻率和幾何大小所決定的。

自然電動(dòng)勢(shì)通過泥漿、巖層和圍巖等導(dǎo)電介質(zhì)放電，形成自然電流回路。用圖1-46所示的等效電路估計(jì)自然電位和自然電流的大小。圖中r_m、r_s、r_t分別為泥漿、圍巖、巖層的等效電阻。根據(jù)閉合線路中總電位降等于總電動(dòng)勢(shì)的道理，按圖1-46應(yīng)有：

地球物理測(cè)井

式中I為自然電流；Ir_m為自然電流在井中的電位降，即自然電位幅度。

地球物理測(cè)井

需要注意，這里雖然用等效電路的方法估計(jì)自然電流的大小，但自然電流是分布在整個(gè)地層巖石中的體電流，和真正電路中的電流是完全不同的。圖1-46中用電流線示意出了自然電流的分布。對(duì)著泥巖的井段，隨著向泥-砂巖界面的接近，電流線越來越密，自然電流密度是增加的。在砂-泥巖界面上，自然電流密度增加到極大值。越過砂-泥巖界面之后，井中的電流線越來越稀，自然電流密度逐漸降低點(diǎn)落在巖層頂?shù)捉缑嫔希ㄒ妶D1-47 a）。

當(dāng)巖層電阻率低于圍巖電阻率時(shí)，自然電位曲線對(duì)著圍巖部分比較平緩，如圖1-47c所示，E/2點(diǎn)落在頂?shù)捉缑嫔舷隆?/p>

在巖層厚度比較大，各部分介質(zhì)的電阻率差別不大（R_t≈R_m≈R_s）的情況下，I（r_t+r_s）和Ir_m相比，可以忽略不計(jì)。因?yàn)檫@時(shí)巖層和圍巖對(duì)自然電流的截面積比井的截面大得多，所以電阻就小得多。因此

地球物理測(cè)井

接近于自然電動(dòng)勢(shì)的自然電位幅度值U_SP，習(xí)慣上用SP表示，對(duì)于純砂巖層的自然電位幅度稱為靜自然電位（SSP），對(duì)于含泥質(zhì)砂巖層稱為假靜自然電位（PSP）。它相當(dāng)于自然電流斷路時(shí)在圖1-46中M與M′兩點(diǎn)間的電位差。

圖1-47 井中自然電場(chǎng)分布示意圖

1.自然電位曲線特征

圖1-48是自然電位理論曲線，曲線上的數(shù)字是地層巖石厚度h與井徑d之比值h/d。不難看出，它們具有如下特征：當(dāng)上、下圍巖巖性相同時(shí)，砂巖層的自然電位曲線對(duì)稱于地層中點(diǎn)，且該處的自然電位幅度最大；自然電位幅度隨砂巖厚度增加而增加。當(dāng)?shù)貙雍穸萮≥4d時(shí)，U_SP≈E_da，并可用半幅點(diǎn)確定其界面。

2.泥巖基線

砂巖層的自然電位幅度是以泥巖的自然電位為基準(zhǔn)計(jì)算的。一口井各泥巖層的自然電位穩(wěn)定，基本不變，連結(jié)起來是一條與深度軸平行的直線，稱為泥巖基線。當(dāng)二層含有不同礦化度地層水的砂巖層被一層不純的泥巖隔開時(shí)，實(shí)測(cè)的自然電位曲線也能觀察到泥巖基線的傾斜（圖1-49）或泥巖基線的移動(dòng)（圖1-50）。

地球物理測(cè)井

圖1-48 不同厚度地層的自然電位曲線曲線模數(shù)，

（三）影響自然電位分布的因素

1.地層巖石厚度與電阻率

由圖（1-48）可見，地層厚度增加時(shí)，自然電位幅度增加。因?yàn)樽匀浑娢坏慕孛娣e增加，使r_t、r_s減少：

地球物理測(cè)井

導(dǎo)致自然電位幅度U_SP增加。當(dāng)?shù)貙雍竦揭欢ǔ潭葧r(shí)，r_t?r_m、r_sh?r_m。這時(shí)，U_SP≈E_da，為靜自然電位（SSP）。

自然電位測(cè)井定量解釋時(shí)，取厚度大于四倍井徑、不含泥質(zhì)的純砂巖水層的自然電位作為靜自然電位。

圖1-49 SP泥巖基線

圖1-50 SP泥巖基線移動(dòng)

地層電阻率或R_t/R_m增加使自然電位幅度降低，是含烴地層的自然電位低于其不含烴時(shí)的自然電位的原因（圖1-51）。地層巖石電阻率很高時(shí)，地層界面也難以確定，如圖1-52所示。由于高阻地層迫使自然電流密度在井內(nèi)劇增，自然電流在地層巖石中分布微乎其微，井內(nèi)的自然電流密度梯度不變。因此，自然電位梯度不變，自然電位曲線是斜率不變的直線。

圖1-51 SP與巖層厚度關(guān)系

圖1-52 SP與巖層電阻率關(guān)系

為了排除地層厚度與電阻率對(duì)自然電位的影響，利用圖1-53的校正圖版。從淺探測(cè)電阻率電線上讀取電阻率R_i，計(jì)算R_i/R_m。再結(jié)合地層巖石厚度，查得自然電位校正系數(shù)（SP/SSP）。最后，利用右上角的諾模圖，得到該地層巖石的靜自然電位。

圖1-53 SP、厚度與電阻率影響校正圖版

2.井徑與侵入帶

井徑增加，泥漿的等效電阻減少，自然電位下降。侵入帶內(nèi)的電解質(zhì)介質(zhì)主要是泥漿濾液，泥漿侵入影響總的說來相當(dāng)于井徑擴(kuò)大，擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)發(fā)生在沖洗帶和巖層未被侵入部分之間。侵入帶愈深，自然電位幅度也愈低。當(dāng)?shù)酀{侵入滲透性鹽水砂層時(shí)，泥漿濾液比地層水輕，侵入到砂層上界面附近，并侵入較深；而靠近砂巖下界面侵入較淺。侵入帶剖面如圖1-54所示。在頂界面處，兩種溶液接觸面移至距井壁較遠(yuǎn)的地層中，擴(kuò)散作用發(fā)生在侵入?yún)^(qū)邊緣，界面處井眼中的自然電流減小，電位變化減慢，使曲線ab段變得平緩圓滑。在泥巖夾層處，SP曲線cd段呈現(xiàn)鋸齒狀。在夾層的上界，異常幅度大于SSP；在泥巖夾層下界，SP幅度小于SSP，這種現(xiàn)象是由于在泥巖夾層下面泥漿濾液的積聚所造成的。在井眼周圍出現(xiàn)一個(gè)水平圓盤狀的“電池”（由地層水、圓盤狀泥漿濾液和它們之間的泥巖夾層組成），這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)疊加在SSP上使曲線發(fā)生異常。

在滲透性很好的砂巖下部，會(huì)見到自然電位異常幅度減小的現(xiàn)象。這是由于泥漿濾液在地層內(nèi)上移，以致下部侵入現(xiàn)象完全消失，其侵入帶剖面如圖1-55所示。這時(shí)泥漿濾液與地層水不直接接觸，它們之間被起陽離子薄膜作用的泥餅隔開，擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)E_d由泥餅產(chǎn)生的吸附電動(dòng)勢(shì)E_ma代替。E_ma比純泥巖產(chǎn)生的吸附電動(dòng)勢(shì)E_a要小得多，且與擴(kuò)散電位E_d的方向相反。所以，砂巖下部的回路總電勢(shì)為E_a-E_ma，小于砂巖上部回路的總電動(dòng)勢(shì)E_a+E_d。反映在曲線上則是異常幅度減小。

圖1-54 淡水泥漿侵入滲透層（有泥巖夾層）的情況

圖1-55 泥漿侵入高滲透層的自然電位曲線