SY/T 6352-2013 岩样电化学参数的实验室测量规范 SY/T6352-2013 标准压缩包解压密码：www.bzxz.net

ICS73.020
备案号：43216—2014
中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T6352—2013
代替SY/T6352—1998
岩样电化学参数的实验室测量规范Specification for measurement of rock electrochemistry in laboratory2013-11—28发布
国家能源局
2014—04—01实施
规范性引用文件
岩样极化率和自然电位的测量
测量原理
主要设备
主要试剂制备
岩样的制备与饱和
岩样激发极化电位的测量和极化率的计算岩样自然电位的测量
设备检验及结果允许误差
测量结果报告内容
岩样阳离子交换量CEC值的测量
测量原理
主要设备
主要试剂制备
岩样的制备与鉴别
测量步骤·
测量结果的计算
测量结果允许误差·
测量结果报告内容.
附录A（资料性附录）岩样电化学参数测量报告格式SY/T6352—2013
SY/T6352—2013
本标准按照GB/T1：1一2009≤标准化T.作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草
本标准代替SY/T63521998《岩样电化学参数的实验室测定》，与SY/T6352—1998相比，主要技术变化如下：
修改和补充了主要仪器及其技术要求，使该部分更具指导性和规范性（见3.2和+.2，1998年版的第4章）；
修改了极化率和自然电位测量中的“岩样的制备与饱和”（见3.4，1998年版的第6章）；修改和补充了岩样极化率的测量操作方法（见3.5.1.3.5.2和3.5.3.1998年版的7.1和7. 2);
增加了极化率测量计算中对测量仪器系数的校验要求（见3.5.4.3)：~修改和补充了岩样自然电位的测量操作方法（见3.6.1.3.6.2和3.6.3.1998年版的第8章)；
增加了极化率自动测量系统的检验，对供电电流密度、测量电极及仪器和装置不引人外来极化作用提出了要求（见3.7.1.1和3.7.1.2）：修改和补充了极化率和自然电位的测量结果允许误差，使精度要求更加精细明确（见3.7.1.3和3.7.2.3.1998年版的第10章）一增加了自然电位自动测量系统的检验以及自然电位测量值对自动测量仪的零偏和电极电位的校正（见3.7.2.1和3.7.2.2)：
删除了纳氏试剂的制备（见1998年版的13.2.8）；-增加了硼砂在使用前的储备方法（见4.3.2.8）；修改了盐酸的标定方法（见4.3.2.9.1998年版的13.2.9)；修改了泥质砂岩阳离子交换量的测量中的“岩样的制备”（见+.+.1，1998年版的1+.1）；-将盐酸的浓度单位修改为mol/1，（见1998年版的13.2.9和第14章）：增加了采用分光光度计测量阳离子交换量的方法（见4.5.2）：--增加了岩样阳离子交换量CEC值与Q.的关系（见4.6.1和4.6.2)：删除了盐水的配制（见1998年版的附录A）：增加了岩样电化学参数测量报告格式（见3.8、4.8和附录A）。本标准由石油T业标准化技术委员会石油测井专业标准化委员会（CPSC/TC11）提出并归口。本标准负责起草单位：中国石油集团测井有限公司技术中心。本标准参加起草单位：中国石油大学（北京）、中国石油大学（华东》、大庆钻探公司测井公司和中国石化集团胜利石油管理局测井公司。本标准起草人：曾花秀、郭用梅、贺国芬、罗燕颖、于华、李新、杜环虹、胡秀妮、柯式镇、小康。
1范围
岩样电化学参数的实验室测量规范SY/T6352—2013
本标准规定了实验室时域内测量岩样极化率（也称激发极化法的二次电位与一次电位之比）和自然电位值以及用乙二胺四乙酸（以下简写EDTA）一乙酸铵法测量岩样阳离子交换量CEC值的方法和要求。
本标准适用于实验室时域内圆柱体君样的极化率和自然电位值的测量，以及乙酸铵法粉末岩样阳离子交换量CEC值的测量。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。SY/T5336：岩心分析方法
岩样极化率和自然电位的测量
3.1测量原理
3.1.1极化率测量原理
当给岩样两端施加一恒定电流，在外电场的作用下产生阴离子向阳极、阳离子向阴极的离子运动，黏土薄膜（阳离子富集带）的阴离子选择性限制了阴离子的转移，而阴离子活动性的减弱又引起每一薄膜附近离子分布的变化，形成偶电层形变和局部浓度变化，其浓度梯度反过米又阻碍离子运动，即阻碍外电流，直至达到平衡为止：同时形成激发电位。即一次场电位。当外电场断去后，由于离子的扩散作用，离子浓度梯度将逐渐消失，恢复到原来的状态，同时形成扩散电位，即二次场衰减电位。这便是离子导体上观察到的激发极化现象，二次电位和-次电位的百分比即为岩样的极化率。偶电层形变和浓差极化电位的大小主要取决于：a）岩样孔隙中的济液的电导率Cw。b）黏土的阳离子交换量Q。
岩样渗透率K。
d）外加电场的大小。当激发电流密度在线性范围内，极化率与外加电场的大小无关。3.1.2
自然电位测量原理
当可渗透性的岩样两边溶液浓度不相等时，便会产生扩散现象。如果岩样含黏土，则在扩散的同时，由于黏土颗粒的阳离子吸附性使溶液中的离子分布不均衡由此形成扩散一-吸附电动势，此电动势反过来又阻止迁移率大的离子作进一步的积累，即阻止电动势继续增大，从而达到一种动态平衡状态，这时在岩样两端测得的扩散一吸附电位即为自然电位，它与两端溶液的浓度差及岩样的阳离子交换量有关。
SY/T6352—2013
3.2主要设备
岩样极化率测量系统：
君样激发极化电位自动测量仪
岩样室、电极等测量装置。
恒流源：不确定度为0.01mA
计算机。
岩样白然电位测量系统：
岩样自然电位自动测量仪。
岩样室、电极、泵等测量装置。计算机。
辅助设备：
电导率仪：误差为±0.5%（FS)。电子天平：不确定度为0.1mg
温度计：范围为0℃～50℃。
四位半数字万用表。
主要试剂制备
主要试剂
主要试剂包括：
氯化钠（分析纯）。
氟化钾（分析纯）。
3.3.2试剂的制备
根据测量要求制备相应浓度的氧化钠溶液，并用电导率仪进行测量3.3.2.1
3.3.2.2饱和氯化钾溶液的制备：在干净的烧杯中倒人适量的蒸馏水，加人氧化钾并搅排。直至烧杯中有少量氧化钾不再溶解时为止。3.4岩样的制备与饱和
3.4.1岩样的制备
3.+.1.1者样的大小依据岩样室的尺寸面定。岩样钻取、切制、端面磨平，将谷样加工成标准的圆柱体，具体步骤应符合SY5336中的相关规定：若样直径宜为2.50cm或者3.80cm·岩样长度应在2.0cm~8.0cm之间。
3.4.1.2对岩样进行洗油、洗盐处理、将岩样风十。再烘干至恒重为止，然后放人干燥器中冷却至室温·具体步骤应符合SY/T5336，中的相关规定。3.4.2岩样的饱和
将制备好的岩样放人密闭容器中。进行抽真空，真空度抽至-0.1MPa：加压饱和。3.5岩样激发极化电位的测量和极化率的计算3.5.1测前准备
岩样激发极化电位自动测量仪、恒流源及计算机处于测量等待状态，3.5.1.1
SY/T6352—2013
3.5.1.2岩样极化率测量系统中的岩样室及电极装置示意图如图1所示，将供电电极（铅电极）A，B分别放人左、右供电室中。将测量电极（Ag-AgCI电极）M，N分别放人左、右测量室中。3.5.1.3将左、右储液罐均注入氯化钠溶液，其溶液浓度与饱和岩样的溶液浓度相同，让左、右供电室的溶液至三分之二的高度，3.5.1.+将岩样装入岩样室，加围压至岩样两端的溶液不直接连通、岩样不损坏为原则，围压宜为1MPa~1.2MPa.
3.5.1.5极化率测量系统中的溶液流程示意图如图2所示，将左、右储液罐里的溶液分别注入左、右测量室和左、右供电室，并排尽左、右测量室中的空气。3.5.1.6岩样极化率测量系统连接示意图如图3所示，将恒流源的电流输出端A1，B1分别与岩样激发极化电位自动测量仪的A1.B1相连接，将自动测量仪的电流输出端A，B分别与供电电极（铅电极）A，B相连接，将自动测量仪的M.N端分别与测量电极（Ag-AgCI电极）M，N相连接?
压力阀
压力表
1.5-Λ.B供电电极：2.+M、N测量电极：3-岩样室：6.11-供电室：8，9测量室：7：10F储液罐
图1极化率测量系统中的岩样室及电极装置示意图3.5.2自动控制测量
3.5.2.1调节恒流源，根据岩样特性及饱和溶液的浓度设定电流值，供电电流宜为（,5mA~5.0mA。原则上使激发电流在线性范围内，极化率与供电电流无关。3.5.2.2运行岩样极化率数据采集处理软件，输人岩样的物性参数、岩样尺寸、溶液浓度、溶液电阻率等参数。输人控制测量参数、恒流源的电流值、测量装置的仪器系数等。3.5.2.3激发极化电位测量过程示意图如图4所示。进行岩样极化率自动控制测量待正、反向激发极化电位测量完毕，极化率的自动测量过程便自动结束3.5.2.4保存并处理数据。
3.5.3测后工作
分别将左、右供电室及测量室中的氯化钠溶液放人左、右储液罐中。3.5.3.1
SY/T63522013
省样装置
左供电室
左测量室
左储液槽
右供电室
右测量室
右储液精
图2极化率测量系统中的溶液流程示意图恒流源
极化率
自动控制测量仪
M串口成USBN
图3岩样极化率测量系统连接示意图u.
图4激发极化电位测量过程示意图取出M.N测量电极置入饱和氧化钾溶液中待用。泄围压，从岩样室内取出岩样，放人岩样罐中保存。计算机
3.5.+岩样极化率的计算
岩样极化率n（n）值的计算见公式（1)：3.5.4.1
式中：
岩样极化率：
t-=-时间，单位为毫秒（ms)：
U.(n)-一二次电位，单位为毫伏（mV)：Up—一最大激发一次电位，单位为毫伏（mV）3.5.4.2二次电位U，（）的计算见公式（2）：U..()+U..(t)
3.5.4.3最大激发一次电位U，的计算见公式（3）至公式（8)：UuUp.+Ur
Up.=maxU(z)
Up=maxu.(o)
式中：
正向二次电位，单位为毫伏（mV）：U,(o)-—-反向二次电位，单位为毫优（mV)；Up
最大正向激发一次电位，单位为毫伏（mV）：最大反向激发一次电位，单位为毫伏（mV)；正向一次电位：单位为毫伏（mV)；SY/T6352—2013
反向-一次电位，单位为毫伏（mV）。U(o
当M、N测量电极离岩样端面有一段距离时，供电时的岩样最大激发一次电位U，应为测量电极上测到的激发电位Urv减去M，N电极离岩样端面的水的电位U.。Up=Um-U.
UpPMs. +UpMV-
M.N测量电极上测到的激发电位，单位为毫伏（mV)：UpM
U.一M.N电极离若样端面的水的电位，单位为毫伏（mV)：M，V测量电极上测到的最大正向激发电位，单位为毫伏（mV)：Upx+
--M.N测量电极上测到的最大反向激发电位，单位为毫伏（mV)；UrM
溶液电阻率。单位为欧姆米（2·m）：供电电流：单位为毫安（mA)：wwW.bzxz.Net
仪器系数。
SY/T6352—2013
岩样自然电位的测量
测前准备
启动岩样自然电位自动测量仪及计算机至测量等待状态3.6.1.2岩样自然电位测量系统中的岩样室及电极装置示意图如图5所示，将测量电极（Ag-AgCl电极）M.N分别放人左、右测量室中。将岩样装人岩样室，加围压至岩样两端的溶液不直接连通、岩样不损坏为原则，建议围压范围为1MPa～1.2MPa。3.6.1.3岩样自然电位测量系统中的溶液流程示意图如图6所示，将左储液罐注人低浓度的氯化钠溶液，右储液罐注人与饱和岩样浓度相同的高浓度氯化钠溶液。3.6.1.4岩样自然电位测量系统连接示意图如图7所示，将测量电极（Ag-AgCI电极）M.N分别与岩样自然电位自动测量仪的M，N输入端相连接。?
压力阀1
压力表1
13一测量电极2岩样室5，6--测量室4，7储渡罐图5岩样自然电位测量系统中的岩样室及电极装置示意图左测量室
左储液槽
右测量室
右储液糖
图6岩样自然电位测量系统中的溶液流程示意图岩样装
自然电位
自动控制测量仪
串口或USB
图7岩样自然电位测量系统连接示意图自然电位自动控制测量
SY/T6352—2013
计算机
3.6.2.1运行岩样自然电位数据采集处理软件，选择“自动监测”或“人T监测”测量方式输人岩样的物性参数、溶液浓度等参数，输人控制测量参数。3.6.2.2
白然电位采样间隔可根据岩性参数和两端落液浓度差进行设定，对于渗透性好的岩样，采3.6.2.3
样间隔设定在2ms～30ms之间：对于致密岩样，设定在30ms~500ms之间启动低浓度溶液一端的票，将储液罐里的溶液注人到测量室，并进行溶液循环。将储液罐3.6.2.4
里的溶液注入到测量室，并进行溶液循环，以保证岩样端面的浓度不变且不损坏岩样。建议流速为ie0mL/min~800ml./min
3.6.2.5启动高浓度溶液一端的泵，将储液罐里的溶液注人到测量室，并进行溶液循环。3.6.2.6运行软件。开始数据采集。自然电位采样结束的判定条件为：采样的自然电位值（扩散吸附电位）由小变大，逐渐达3.6.2.7
到动态平衡不再增大，之后基至有可能再缓慢减小，这时采样可结束并记录整个扩散一吸附电位的动态平衡过程。
3.6.2.8若选择“自动监测”，当测量达到自动判断结束指标时，数据采集便自动停止：若选择“人工监测”。可根据数据采集情况人工结束采样。3.6.2.9保存数据文件
3.6.2.10采集数据在进行数字滤波及自动测量仪的零偏和电极电位校正后。其绝对值的最大值即为该岩样在该状态下的自然电位值。3.6.3
测后工作
停泵后将左、右测量室中的氯化钠溶液分别放入左、右储液罐中。3.6.3.1
3.6.3.2取出M.N测量电极置人饱和氧化钾溶液中待用。泄压，从岩样室内取出岩样，放人岩样罐中保存。3.6.3.3
设备检验及结果允许误差
岩样极化率自动测量系统检验及测量结果允许误差3.7.1
标准电位检验
在一批样品测量前还应检验测量系统是否处于正常工作状态，如设备工作不正常则应进行校验。用标准电位进行检验。标准电位用检定过的四位半数字万用表测量其值：岩样激发极化电位自动测量仪的测量范围和误差为：
标准电位：
测量范用：-10V~+10V：
2）允许误差：
1级：±1%或±0.2mV（取最大值）：7
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2级：±2%或±0.4mV（取最大值）。b）时间控制精度：1ms。
3.7.1.2用空心圆柱体代替岩样进行整个系统的检验供电电极采用铅电极，测量电极采用不易极化的电极，如Ag一AgCI电极或甘乘电极，在饱和溶液杯中.M，V测量电极之间的电位应稳定且小于2mV。岩样激发极化电位自动测量仪的输人阻抗应大于5Ma，使得供电时：流过测量电极的电流密度应小于1uA/cm，使电极的极化电位减至最小。设定合适的激发电流，使一次电位在5V～10V的范围。在没有岩样的情况下，盐水不存在极化效应，这时测得的二次电位应接近于零。按公式（1）计算的极化率小于0.1%，以确保整个测量系统不引入外来的极化作用。
3.7.1.3整个测量系统的测量结果允许误差对所测岩样抽样进行重复测基，抽样率为10%：抽检的岩样数至少应为两块。复测值与测量值相比：整个测量系统（含激发极化电位自动测量仪、恒流源、电极和溶液装置等）的极化率测量范围和误差为：
a）极化率测量范围：(~90%。
b）允许误差：
1级：相对误差±2%或绝对误差±0.2%（取最大值）；2级：相对误差±4%或绝对误差土0.4%（取最大值）。3.7.2岩样自然电位自动测量系统检验及测量结果允许误差3.7.2.1标准电位检验
在一批样品测量前：还应检验测量系统是否处于正常工作状态，如设备T作不正常则应进行校验。用标准电位进行检验，标准电位用检定过的四位半数字万用表测量其值，岩样激发极化电位自动测量仪的测量范围和误差为：
a标准电位：
1）测量范围：-300mV~+300mV
2）允许误差：
1级：±1%或±0.2mV（取最大值）；2级：±2%或土（1.4mV（取最大值）。b）时间控制精度：1ms。
3.7.2.2自动测量仪的零偏和电极电位校正测量电极采用不易极化的电极，如Ag-AgCI电极或甘汞电极。在饱和溶液杯中，M，N测量电极之间的电位应稳定且小于2mV，记录该测量电极电位差。记录自然电位自动测量仪的零偏值，自然电位的测量值应进行零偏值和电极电位校正。3.7.2.3整个测量系统的测量结果允许误差对所测岩样抽样进行重复测量，抽样率为10%，抽检的岩样数至少应为两块。复测值与测量值相比，整个测量系统（含自然电位自动测量仪、电极和溶液循环装置等）的自然电位测量范围和测量误差为：
自然电位测量范围：-300mV~+_300mV。a）
b）允许误差：
1级：±4%或±1.0mV（取最大值）；2级：±8%或±2.0mV（取最大值）。测量结果报告内容
岩样极化率参数测量报告格式参见附录A，主要内容包括如下：岩样的地理位置和岩性信息
岩样测试时的饱和浓度及溶液电阻率。岩样的供电时间、二次电位测量时间。岩样的尺寸。
仪器系数。
君样的激发电流。
各个采样点的一次电位、二次电位及极化率。g）
其他：如岩样端面不平整、有裂缝、缺损等异常信息。岩样自然电位参数测量报告格式参见附录A主要内容包括如下：岩样的地理位置和岩性信息。
岩样测试时的饱和浓度及两端的溶液浓度。岩样的自然电位值。
其他：如岩样端面不平整、有裂缝、缺损等异常信息。岩样阳离子交换量CEC值的测
4.1测量原理
SY/T6352—2013
黏土矿物晶格中的钾、钠、钙、镁、氢、铝等阳离子与EDTA一乙酸铵溶液中的铵离子以等电荷（物质）的量进行交换，形成铵质土。洗去过量的铵离子，用蒸馏法测定铵，计算岩样阳离子交换量CEC值
4.2主要设备
主要设备包括：
a）电子天平：不确定度为(.1mg。b)
离心机：心力为1.13MPa~1.48MPa。电导率仪：误差为±0.5%（FS)。d）蒸馏装置一套：
微机控制自动滴定系统一套。
4.3主要试剂制备
主要试剂
主要试剂包括：
盐酸（分析纯）。
b）硼酸（分析纯）。
乙酸铵（分析纯）。
氨水（分析纯）。
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