岩心夹持器、采用该岩心夹持器的岩心zeta电势测量系统及测量方法,它涉及地球物理科学技术领域，它解决了目前在zeta电势测量过程中仅通过直流测试方法以及采用直流测试方法测试频率单一的问题。本发明的岩心夹持器包括两个电极、围压装置、两根管、水槽、振动输入水槽和振动膜；本发明的岩心zeta电势测量系统包括信号源、功率放大器、激振器、岩心夹持器、压力传感器、第一锁相放大器、第二锁相放大器；本发明的岩心zeta电势测量方法利用岩心zeta电势测量系统获得岩心两端电位差和压强差，进而计算岩心zeta电势。本发明为动电技术的发展奠定了基础。
1.岩心夹持器，其特征在于所述岩心夹持器由两个电极(4-1)、围压装置(4-2)、两根形状相同的管(4-3)、水槽(4-4)、振动输入水槽(4-5)和振动膜(4-6)组成，所述围压装置(4-2)为圆筒状结构，该围压装置(4-2)的侧壁为两层结构，两层结构之间的间隙为气囊(4-22)，该围压装置(4-2)的中间有一个进气口(4-231)，两根管(4-3)的一端分别从围压装置(4-2)的两端插入，所述两根管(4-3)和围压装置(4-2)同轴，两根管(4-3)位于围压装置(4-2)内的一端的端面上有凹槽(4-32)，所述凹槽(4-32)内嵌入并固定有一个电极(4-1)，每个电极(4-1)的末端引出至管(4-3)的外侧，两个电极(4-1)、围压装置(4-2)和两根管(4-3)之间的空间为样品池(4-7)；两根管中的一根管(4-3)的另一端与水槽(4-4)连通，在所述一根管(4-3)的侧壁上开有一个与外部连通的差压接口(4-31)，所述差压接口(4-31)位于水槽(4-4)和围压装置(4-2)之间；另一根管(4-3)的另一端与振动输入水槽(4-5)连通，在所述振动输入水槽(4-5)的侧壁上开有振动膜固定通孔，所述振动膜固定通孔的中心轴线与所述另一根管(4-3)的中心线重合，所述振动膜(4-6)覆盖该振动膜固定通孔并固定在振动输入水槽(4-5)的侧壁上，在所述另一根管(4-3)的侧壁上，开有一个与外部连通的差压接口(4-31)，所述差压接口(4-31)位于振动输入水槽(4-5)和围压装置(4-2)之间；在水槽(4-4)上有第一进水口(4-41)，在振动输入水槽(4-5)上有第二进水口(4-51)；
所述围压装置(4-2)包括密封橡胶内管(4-21)、硬质外管(4-23)、两个端部固定套管(4-24)和两个密封挡圈(4-25)，所述硬质外管(4-23)套在密封橡胶内管(4-21)的外侧，两个端部固定套管(4-24)分别套在硬质外管(4-23)的两端，两个密封挡圈(4-25)分别位于密封橡胶内管(4-21)的两端和两个端部固定套管(4-24)之间，所述密封橡胶内管(4-21)、两个密封挡圈(4-25)和硬质外管(4-23)之间所形成的密闭空间为气囊(4-22)，进气口(4-231)位于硬质外管(4-23)上，使气囊(4-22)内部与外部连通。
2.根据权利要求1所述的岩心夹持器，其特征在于两个电极(4-1)都为Ag/AgCl电极，所述Ag/AgCl电极是由银丝绕制成的平面的螺旋环状，所述银丝的直径为1.2mm，所述银丝的纯度为99.9％。
3.根据权利要求1或2所述的岩心夹持器，其特征在于每根管(4-3)为有机玻璃管。
4.根据权利要求1或2所述的岩心夹持器，其特征在于水槽(4-4)和振动输入水槽(4-5)均为有机玻璃水槽，且为圆柱体。
5.根据权利要求1或2所述的岩心夹持器，其特征在于水槽(4-4)上有第一出水口(4-42)，振动输入水槽(4-5)上有第二出水口。
6.根据权利要求1或2所述的岩心夹持器，其特征在于，一根管(4-3)的另一端与水槽(4-4)胶结，所述一根管(4-3)的一端与围压装置(4-2)采用螺纹连接；另一根管(4-3)的另一端与振动输入水槽(4-5)胶结，所述另一根管(4-3)的一端与围压装置(4-2)采用螺纹连接。
7.采用权利要求1所述的岩心夹持器的岩心剪切面电势测量系统，其特征在于它包括信号源(1)、功率放大器(2)、激振器(3)、岩心夹持器(4)、压力传感器(5)、第一锁相放大器(6)和第二锁相放大器(7)，激振器(3)的激振杆的中心线与振动输入水槽(4-5)的侧壁上的振动膜固定通孔的中心轴线重合，并且所述激振器(3)的激振杆的末端与振动膜(4-6)相接触，用于驱动所述振动膜(4-6)振动；
压力传感器(5)用于测量水槽(4-4)的差压接口(4-31)与振动输入水槽(4-5)的差压接口(4-31)之间的压力差；
信号源(1)的第一信号输出端连接功率放大器(2)的信号输入端，所述功率放大器(2)的信号输出端连接激振器(3)的信号输入端，两个电极(4-1)分别与第一锁相放大器(6)的两个测量信号输入端连接，所述第一锁相放大器(6)的参考信号输入端与信号源(1)的另一个信号输出端连接，所述信号源(1)的另一个信号输出端与第二锁相放大器(7)的参考信号输入端连接，所述第二锁相环放大器(7)的测量信号输入端连接压力传感器(5)的信号输出端。
8.基于权利要求7的岩心剪切面电势测量系统的岩心剪切面电势测量方法，它的具体过程为：
步骤一：将待测岩心样品置于样品池(4-7)，使所述待测岩心样品的两个端面分别与两个电极(4-1)紧密连接，并确保密封橡胶内管(4-21)与样品池(4-7)内待测岩心样品的外侧壁以及两根管的末端的外侧壁紧密接触，然后通过进气口(4-231)向气囊(4-22)中冲入高压气体，并维持所述气囊(4-22)中的气压稳定，使岩心样品稳固，并且两根管腔之间相互密闭，再从第一进水口(4-41)和第二进水口(4-51)向岩心夹持器(4)的水槽(4-4)和振动输入水槽(4-5)注满盐水；
步骤二：利用岩心剪切面电势测量系统获得岩心样品两端电位差值Ustreom和压强差值Δp，具体过程为：
信号源(1)一方面输出低频信号至功率放大器(2)，另一方面同时输出同频同相信号作为参考信号输出至第一锁相放大器(6)和第二锁相放大器(7)，功率放大器(2)将输入的低频信号放大后输出至激振器(3)，控制激振器(3)的激振杆作周期往复振动并推动振动膜(4-6)同步振动，所述振动膜(4-6)的振动带动管(4-3)中的盐水产生振动，此时，用压力传感器(5)采集水槽(4-4)的差压接口(4-31)与振动输入水槽(4-5)的差压接口(4-31)之间的压强差信号，并将采集到的压强差信号发送至第二锁相放大器(7)进行检测，以获得压强差值Δp，同时通过岩心夹持器(4)的两个电极(4-1)采集样品池(4-7)内岩心样品两端电位差信号，并将采集到的电位差信号送入第一锁相放大器(6)进行检测，以获得电位差值Ustreom；
步骤三：根据岩心样品内溶液粘度η、电导率σw以及步骤二获得的压强差值Δp和电位差值Ustreom计算岩心剪切面电势 其中，ε为介电常数。
9.根据权利要求8所述的岩心剪切面电势测量方法，其特征在于步骤一中，通过进气口(4-231)向气囊(4-22)中冲入高压气体，使所述气囊(4-22)内的气压维持在1.2MPa。
岩心夹持器、采用该岩心夹持器的岩心zeta电势测量系统
及测量方法
技术领域
[0001] 本发明涉及地球物理科学技术领域，具体涉及一种岩心夹持器、采用该岩心夹持器的岩心zeta电势测量系统及测量方法。
背景技术
[0002] 动电现象产生于孔隙介质中固相和电解液边界层之间存在双电层条件下，孔道内流动的液流和电流之间的耦合作用，在化学、生物学、地球物理学等领域得到广泛应用。Pride根据液体和固体各自服从基本物理原理，提出了孔隙介质中弹性-电磁耦合效应理论，用于描述孔隙介质中的动电现象，并建立了宏观场量和微观参数之间的关系，岩心zeta电势（ ）是其中的关键参数，它是流体相对于固体流动时,离固相表面最近的可流动平面(剪切面)上的电势，岩心zeta电势对于分析孔隙介质内部微观特性，研究孔隙介质中的动电现象及其在地球物理科学、生物化学等领域的应用具有重要意义。
[0003] 但由于岩心内部孔道非常窄，因此无法直接测量岩心孔道内的zeta电势，必需通过动电实验中的宏观场量计算得出，早期主要通过直流（DC）方式进行测量，但直流(DC)测试方法受很多因素的限制，如噪声、直流漂移、电极的稳定性及其极化作用等,特别地，动电信号一般都是很微弱的，对于岩心样品而言，信号为微伏级是很普遍的，因而小信号测量过程中的低信噪比问题(使测量结果不准确)更限制了直流(DC)测试方法的广泛应用，同时直流(DC)测试方法所使用的装置不能获得岩心样品在不同频率下的zeta电势，无法分析岩心样品zeta电势的频率响应特性。
发明内容
[0004] 为了解决目前在zeta电势测量过程中仅通过直流测试方法以及采用直流测试方法测试频率单一的问题，本发明提供了一种岩心夹持器、采用该岩心夹持器的岩心zeta电势测量系统及测量方法。
[0005] 本发明的岩心夹持器，它由两个电极、围压装置、两根形状相同的管、水槽、振动输入水槽和振动膜组成，所述围压装置为圆筒状结构，该围压装置的侧壁为两层结构，两层结构之间的间隙为气囊，该围压装置的中间有一个进气孔，两根管的一端分别从围压装置的两端插入，所述两根管和围压装置同轴，两根管位于围压装置内的一端的端面上有凹槽，所述凹槽内嵌入并固定有一个电极，每个电极的末端引出至管的外侧，两个电极、围压装置和两根管之间的空间为样品池；两根管中的一根管的另一端与水槽连通，在所述管的侧壁上开有一个与外部连通的差压接口，所述差压接口位于水槽和围压装置之间；另一根管的另一端与振动输入水槽连通，在所述振动输入水槽的侧壁上开有振动膜固定通孔，所述振动膜固定通孔的中心轴线与所述另一根管的中心线重合，所述振动模覆盖该振动膜固定通孔并固定在振动输入水槽的侧壁上，在所述另一根管的侧壁上，开有一个与外部连通的差压接口，所述差压接口位于振动输入水槽和围压装置之间；在水槽上有第一进水口，在振动输入水槽上有第二进水口；所述围压装置包括密封橡胶内管、硬质外管、两个端部固定套管和两个密封挡圈，所述硬质外管套在密封橡胶内管的外侧，两个端部固定套管分别套在两个硬质外管的两端，两个密封挡圈分别位于密封橡胶内管的两端和两个端部密封套管之间，所述密封橡胶内管、两个密封挡圈和硬质外管之间所形成的密闭空间为气囊，进气口位于硬质外管上，使气囊内部与外部连通。
[0006] 本发明的采用上述岩心夹持器的岩心zeta电势测量系统，它包括信号源、功率放大器、激振器、岩心夹持器、压力传感器、第一锁相放大器和第二锁相放大器，激振器的激振杆的中心线与振动输入水槽的侧壁上的振动膜固定通孔的中心轴线重合，并且所述激振器的激振杆的末端与振动模相接触，用于驱动所述振动膜振动；压力传感器用于测量水槽的差压接口与振动输入水槽的差压接口之间的压力差；信号源的第一信号输出端连接功率放大器的信号输入端，所述功率放大器的信号输出端连接激振器的信号输入端，两个电极分别与第一锁相放大器的两个测量信号输入端连接，所述第一锁相放大器的参考信号输入端与信号源的另一个信号输出端连接，所述信号源的另一个信号输出端与第二锁相放大器的参考信号输入端连接，所述第二锁相环放大器的测量信号输入端连接压力传感器的信号输出端。
[0007] 本发明的岩心zeta电势测量方法是基于上述岩心zeta电势测量系统实现的，它的具体过程为：
[0008] 步骤一：将待测岩心样品置于样品池，使所述圆柱形的岩心样品的两个端面分别与两个电极紧密连接，并确保橡胶内管与样品池内待测岩心样品的外侧壁以及两根管的末端的外侧壁紧密接触，然后通过进气口向气囊中冲入高压气体，并维持所述气囊中的气压稳定，使岩心样品稳固，并且两根管腔之间相互密闭，再从第一进水口和第二进水口向岩心夹持器的水槽和振动输入水槽注满盐水；
[0009] 步骤二：利用岩心zeta电势测量系统获得岩心样品两端电位差 和压强差，具体过程为：
[0010] 信号源一方面输出低频信号至功率放大器，另一方面同时输出同频同相信号作为参考信号输出至第一锁相放大器和第二锁相放大器，功率放大器将输入的低频信号放大后输出至激振器，控制激振器的激振杆作周期往复振动并推动振动膜同步振动，所述振动膜的振动带动管中的盐水产生振动，此时，用压力传感器采集水槽的差压接口与振动输入水槽的差压接口之间的压强差信号，并将采集到的压强差信号发送至第二锁相放大器进行检测，以获得压强差 ，同时采用第一锁相放大器通过岩心夹持器的两个电极采集样品池内岩心样品两端电位差信号，并将采集到的电位差信号送入第一锁相放大器进行检测，以获得电位差值 ；
[0011] 步骤三：根据获得岩心样品内溶液粘度 、电导率 以及步骤二获得的压强差值和电位差值 计算岩心zeta电势 ，其中，为介电常数。
[0012] 本发明的有益效果为：本发明提供了一种岩心夹持器以及采用交流方式对岩心zeta电势进行测量的测量系统和测量方法；本发明的岩心夹持器方便岩心样品的安装和拆卸，可以对不同岩心样品进行岩心zeta电势测量；本发明的岩心夹持器内电极不易发生电极极化，采用本发明的岩心夹持器的岩心电势测量系统和测量方法有效降低了测量误差。
附图说明
[0013] 图1为本发明的岩心夹持器的结构示意图；图2为图1的A-A剖视图；图3为图2的B-B剖视图；图4为本发明的电极4-1结构示意图；图5为本发明的管4-3的带有槽的一端的端面结构示意图，图6为本发明的岩心zeta电势测量系统的结构示意图；图7为本发明的岩心zeta电势测量方法的流程图；图8为具体实施方式六中的不同岩心样品的岩心zeta电势随pH变化结果示意图。
具体实施方式
[0014] 具体实施方式一：根据说明书附图1、2、3和5具体说明本实施方式，本实施方式所述的岩心夹持器由两个电极4-1、围压装置4-2、两根形状相同的管4-3、水槽4-4、振动输入水槽4-5和振动膜4-6组成，所述围压装置4-2为圆筒状结构，该围压装置4-2的侧壁为两层结构，两层结构之间的间隙为气囊4-22，该围压装置4-2的中间有一个进气孔4-231，两根管4-3的一端分别从围压装置4-2的两端插入，所述两根管4-3和围压装置4-2同轴，两根管4-3位于围压装置4-2内的一端的端面上有凹槽4-32，所述凹槽4-32内嵌入并固定有一个电极4-1，每个电极4-1的末端引出至管4-3的外侧，两个电极4-1、围压装置4-2和两根管4-3之间的空间为样品池4-7；
[0015] 两根管中的一根管4-3的另一端与水槽4-4连通，在所述管4-3的侧壁上开有一个与外部连通的差压接口4-31，所述差压接口4-31位于水槽4-4和围压装置4-2之间；另一根管4-3的另一端与振动输入水槽4-5连通，在所述振动输入水槽4-5的侧壁上开有振动膜固定通孔，所述振动膜固定通孔的中心轴线与所述另一根管4-3的中心线重合，所述振动模4-6覆盖该振动膜固定通孔并固定在振动输入水槽4-5的侧壁上，在所述另一根管4-3的侧壁上，开有一个与外部连通的差压接口4-31，所述差压接口4-31位于振动输入水槽4-5和围压装置4-2之间；在水槽4-4上有第一进水口4-41，在振动输入水槽4-5上有第二进水口4-51；
[0016] 所述围压装置4-2包括密封橡胶内管4-21、硬质外管4-23、两个端部固定套管4-24和两个密封挡圈4-25，所述硬质外管4-23套在密封橡胶内管4-21的外侧，两个端部固定套管4-24分别套在两个硬质外管4-23的两端，两个密封挡圈4-25分别位于密封橡胶内管4-21的两端和两个端部密封套管4-24之间，所述密封橡胶内管4-21、两个密封挡圈4-25和硬质外管4-23之间所形成的密闭空间为气囊4-22，进气口4-231位于硬质外管
4-23上，使气囊4-22内部与外部连通。
[0017] 本实施方式中，硬质外管4-23的材料为不锈钢。
[0018] 具体实施方式二：根据说明书附图4具体说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的岩心夹持器的区别在于，所述电极4-1为 电极，所述电极是由银丝绕制成的平面的螺旋环状，所述银丝的直径为 ，所述银丝的纯度为。
[0019] 本实施方式中 电极是在 溶液中电镀而成，具体为：
[0020] 步骤A：将一根银丝绕制成的平面的螺旋环状，所述银丝的直径为 ，所述银丝的纯度为 ，然后对所述银丝进行清洗，除去所述银丝表面杂质、油污和硫化物；
[0021] 步骤B：将清洗后的银丝连接恒流电流源的正极输出端，以铂电极作为辅助电极与恒流电流源的负极输出端相连；
[0022] 步骤C:以 溶液作为镀液,将清洗后的银丝和铂电极浸在所述渡液中，开启恒流电流源使得镀液中的电流密度为 ，不断搅拌渡液,以使 均匀镀于银丝上，持续半小时，银丝的表面变成紫褐色，关闭恒流电流源，获得 电极；
[0023] 步骤D：利用电化学分析仪 在 溶液中测量 电极相对于饱和甘汞电极SCE的电位差，当所述电位差大于或等于 时，执行步骤F，否则执行步骤E；
[0024] 步骤E：舍去已获得的 电极，返回步骤A，重新制作；
[0025] 步骤F：获得一个 电极。
[0026] 本实施方式中，在步骤A中，除去表面杂质、油污及硫化物等地方法可以采用下述方法：先用细砂纸打磨银丝剔除表面氧化物，然后再用去污粉等清洗银丝表面去除油污及硫化物等。
[0027] 在上述的电极制作方法中，步骤D 中，在利用电化学分析仪 在溶液中测量 电极相对于饱和甘汞电极 的电位差之前，可以先从外观上观察银丝表面致密的 膜层是否均匀，是否存在明显凸起和凹陷点，当 膜层均匀，且无明显凸起和凹陷点时，再利用电化学分析仪进行检测。
[0028] 在实际操作中，采用上述电极的制作方法制备多个 电极，将所制备的所有 电极连在一起放入 溶液中浸泡 天，然后测量任意两根电极之间的电位差，选取所述电位差小于或等于 的两根电极作为本实施方式中的两根电极
4-1。
[0029] 本实施方式中，电极4-1为平面螺旋状，既不影响电流、液流的流通性,又增大了电极接触面积从而避免因电流密度过大引起的电极化影响。
[0030] 具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二所述的岩心夹持器的区别在于，每根管4-3为有机玻璃管。
[0031] 本实施方式中，水槽4-4和振动输入水槽4-5容积约为 ,与两根管4-3用胶结,有机玻璃管4-3避免了装置材料可压缩性引起的误差。
[0032] 具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一、二或三所述的夹持器的区别在于，所述水槽4-4和振动输入水槽4-5均为有机玻璃水槽，且为圆柱体。
[0033] 具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一、二、三或四所述的夹持器的区别在于，所述水槽4-4上有第一出水口4-42，振动输入水槽4-5上有第二出水口。
[0034] 本实施方式在两个水槽上分别增加了出水口，在测试过程中注水后的测试的过程中，除了4-4上的进水口4-41与大气相通，其他进水口和出水口同时密封，在测试完成后，打开进水口和出水口，方便排水。
[0035] 具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五任一实施方式所述的夹持器的区别在于，一根管4-3的一端与水槽4-4胶结，所述管4-3另一端与围压装置4-2采用螺纹连接；另一根管4-3的一端与振动输入水槽4-5胶结，所述管4-3的另一端与围压装置4-2采用螺纹连接。
[0036] 具体实施方式七：根据说明书附图6具体说明本实施方式，本实施方式是采用具体实施方式一所述的岩心夹持器的岩心zeta电势测量系统，它包括信号源1、功率放大器2、激振器3、岩心夹持器4、压力传感器5、第一锁相放大器6和第二锁相放大器7，[0037] 激振器3的激振杆的中心线与振动输入水槽4-5的侧壁上的振动膜固定通孔的中心轴线重合，并且所述激振器3的激振杆的末端与振动模4-6相接触，用于驱动所述振动膜
4-6振动；
[0038] 压力传感器5用于测量水槽4-4的差压接口4-31与振动输入水槽4-5的差压接口4-31之间的压力差；
[0039] 信号源1的第一信号输出端连接功率放大器2的信号输入端，所述功率放大器2的信号输出端连接激振器3的信号输入端，两个电极4-1分别与第一锁相放大器6的两个测量信号输入端连接，所述第一锁相放大器6的参考信号输入端与信号源1的另一个信号输出端连接，所述信号源1的另一个信号输出端与第二锁相放大器7的参考信号输入端连接，所述第二锁相环放大器7的测量信号输入端连接压力传感器5的信号输出端。
[0040] 本实施方式中，第一锁相放大器6和第二锁相放大器7的型号均为SR830，所述第一锁相放大器6和第二锁相放大器7作为微弱信号检测仪能够检测出埋藏于噪声中的微弱信号，是动电测量系统的关键仪器，它通过对被测信号的调制、解调以及低通滤波等处理，实现检测微弱信号的功能。
[0041] 本实施方式中，将同一个信号源1发出的两个相同信号分别供给了激振器3、第一锁相放大器6和第二锁相放大器7，使得岩心夹持器4中产生的动电信号与参考信号具有相同的频率，满足了第一锁相放大器6和第二锁相放大器7在正常工作时对被测信号与参考信号具有相同频率的需求。
[0042] 本实施方式中，压力传感器5的型号为26PC(10VDC,1psi)。
[0043] 具体实施方式八：根据说明书附图7具体说明本实施方式，本实施方式是基于具体实施方式七所述的岩心zeta电势测量系统而实现的，本实施方式所述的岩心zeta电势测量方法，它的具体过程为：
[0044] 步骤一：将待测岩心样品置于样品池4-7，使所述圆柱形的岩心样品的两个端面分别与两个电极4-1紧密连接，并确保橡胶内管4-21与样品池4-7内待测岩心样品的外侧壁以及两根管的末端的外侧壁紧密接触，然后通过进气口4-231向气囊4-22中冲入高压气体，并维持所述气囊4-22中的气压稳定，使岩心样品稳固，并且两根管腔之间相互密闭，使液流、电流仅从岩心样品内部通过，再从第一进水口4-41和第二进水口4-51向岩心夹持器4的水槽4-4和振动输入水槽4-5注满盐水；
[0045] 步骤二：利用岩心zeta电势测量系统获得岩心样品两端电位差 和压强差，具体过程为：
[0046] 信号源1一方面输出低频信号至功率放大器2，另一方面同时输出同频同相信号作为参考信号输出至第一锁相放大器6和第二锁相放大器7，功率放大器2将输入的低频信号放大后输出至激振器3，控制激振器3的激振杆作周期往复振动并推动振动膜4-6同步振动，所述振动膜4-6的振动带动管4-3中的盐水产生振动，此时，用压力传感器5采集水槽4-4的差压接口4-31与振动输入水槽4-5的差压接口4-31之间的压强差信号，并将采集到的压强差信号发送至第二锁相放大器7进行检测，以获得压强差值 ，同时采用第一锁相放大器6通过岩心夹持器4的两个电极4-1采集样品池4-7内岩心样品两端电位差信号，并将采集到的电位差信号送入第一锁相放大器6进行检测，以获得电位差值 ；
[0047] 步骤三：根据岩心样品内溶液粘度 、电导率 以及步骤二获得的压强差值和电位差值 计算岩心zeta电势 ，其中，为介电常数。
[0048] 本实施方式中，在步骤一中，从第一进水口4-41和第二进水口4-51向岩心夹持器4的水槽4-4和振动输入水槽4-5注满盐水的盐水浓度为0.1mol/l。
[0049] 本测量系统在使用过程中，将待测岩心样品放置在样品池4-7中，电极4-1与样品池4-7中待测岩心样品端面的间隙越小越好,理想状态下应当没有间隙，本实施方式中两者的间距小于 。
[0050] 本实施方式中，围压装置4-2保证了液流、电流只从岩心内部而不从岩心外侧柱面流过,避免了测量数据存在较大误差。本测量系统在使用过程中，在不加压时密封橡胶内管4-21与样品池4-7中待测岩心样品紧密接触,两者之间不存在挤压作用；当将高压气体从围压装置4-2的进气口4-231注入气囊4-22时,保持气囊4-22内气压稳定,使围压装置4-2紧紧“握住”待测岩心样品,从而迫使液流、电流只能从待测岩心样品内部通过，此外,围压装置4-2还起到严格的密封作用,确保两根管4-3与围压装置4-2连接处不会漏水、漏气。
[0051] 本实施方式中的岩心zeta电势 ，是基于下述理论获得的：
[0052] 当孔道(岩心)两端存在压差时,孔道内流体在压差作用下发生运动,由于双电层效应的影响,扩散层中净剩正电荷会伴随溶液一起向压强低的一端运移,并在这一端累积，正电荷的定向运移会在溶液中形成对流电流(亦称为流动电流),并使孔道两端产生电位差,称之为流动电势，流动电流可表示为
[0053] , （1）
[0054] 其中， 为孔道半径， 为扩散层中电荷分布，由静电场Poisson 方程给出, 为电荷的运动速度,可由N-S方程得出，
[0055] （2）
[0056] （3）
[0057] 其中， ， 分别为零阶和一阶贝塞尔函数， 为双电层厚度， 为剪切面电势，即zeta电势， 为介电常数， 为孔道两端的压力梯度, 为溶液粘度,将（2）式和（3）式代入（1）式,采用分部积分得孔道中流动电流为
[0058] （4）
[0059] 假定双电层的厚度远小于孔道半径时,则 可以被忽略,并考虑到, 为孔道两端压力差, 为孔道长度，在忽略孔道附加电导的情况下,电流流过孔道时形成的电压差表示为
[0060] （5）
[0061] 为孔道内溶液的电导率，则剪切面上的 电势可表示为
[0062] （6）
[0063] 本实施方式中 ， ， 可通过常规方法获得，岩心两端电位差 和压强差则需要通过动电方法得到。
[0064] 本实施方式中，功率放大器2的工作电压为3V，获得的电位差 为几十,压强差 为几 ，如表1所示，
[0065] 表1岩心zeta电势测量数据表
[0066]
[0067] 表2 4块不同岩心样品在不同PH值下的电势 数据表
[0068]
[0069] 表2为4块岩心样品的岩心zeta电势 随溶液pH变化的数据，根据表2绘制4块岩心样品的岩心zeta电势 随溶液pH变化曲线I、II、III和IV，如图8所示。
[0070] 利用本实施方式可以分析岩心zeta电势的频率响应特性，并可分析溶液ph值对岩心zeta电势的影响。
[0071] 具体实施方式九：本实施方式是对具体实施方式七或八的进一步说明，具体实施方式七或八中步骤一中，通过进气口4-231向气囊4-22中冲入高压气体，使所述气囊4-22内的气压维持在 。
