Способ определения степени доломитизации карбонатных пород

 

Изобретение относится к исследованиям состава карбонатных пород с использованием инфракрасного излучения. Цель изобретения заключается в повышении точности определения абсолютного содержания доломита в исследуемой породе. Цель достигается тем, что в процессе подготовки пробы к анализу толщину нанесения пробы контролируют по заданной величине интенсивности проходящего через пробу излучения на длине волны 13,5 мкм, данную величину используют в качестве значения интенсивности падающего на пробу излучения при определении величин оптических плотностей пробы на характеристических полосах поглощения кальцита и доломита, а об абсолютном содержании доломита в породе судят по соотношению полученных оптических плотностей пробы на характеристических полосах поглощения соответственно кальцита и доломита и оптической плотности пробы на их общей полосе поглощения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 G 01 N 21 /55

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4767393/25 (22) 29.09.89 (46) 30.12.91. Бюл. ¹ 48 (71) Кооперативный учебно-научно-технический центр "Меандр" при Московском институте нефти и газа им.И.М.Губкина (72) А.С. Моисеенко, Т.В. Крылова и

И.Г.Мельников (53) 535.24 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1258118; кл. Е 21 В 47/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1223091, кл. G 01 N 21/27, 1984, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ

ДОЛОМИТИЗАЦИИ КАРБОНАТНЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к исследованиям состава карбонатных пород с использованием инфракрасного излучения, Цель

Изобретение относится к исследованиям состава горных пород с использованием инфракрасного излучения, в частности для определения степени доломитизации карбонатных пород, и может быть использовано для анализа минерального состава проходимых скважиной пород при бурении на нефть и газ.

Цель изобретения — повышение точности определения абсолютного содержания доломита в исследуемой породе.

На чертеже представлена спектрограмма исследуемой породы, Способ осуществляют следующим образом.

Исследуемая порода истирается в агатовой ступке с добавлением этилового спирта и полученная суспензия наносится на

„,5Ы, „17О226О А1 изобретения заключается в повышении точнссти определения абсолютного содержания доломита в исследуемой породе. Цель достигается тем, что в процессе подготовки пробы к анализу толщину нанесения пробы контролируют по заданной величине интенсивности проходящего через пробу излучения на длине BORHbl 13,5 мкм, данную величину используют в качестве значения интенсивности падающего на пробу излучения при определении величин оптических плотностей пробы на характеристических полосах поглощения кальцита и доломита, а об абсолютном содержании доломита в породе судят по соотношению полученных оптических плотностей пробы на характеристических полосах поглощения соответственно кальцита и доломита и оптической плотности пробы на их общей полосе поглощения. 1 ил. подложку. На длине волны 13,5 мкм определяют коэффициент пропускания пробы, который не должен выходить из заданного диапазона, например, 80 + 2,5 %. Если коэффициент пропускания пробы на данной длине волны выходит за пределы укаэанного диап"çîíà,,т,о проба готовится повторно, Если проба подготовлена правильно, определяют величины ее оптических плотностей на длинах волн 11,4, 13,7 и 14,0 мкм, причем в качестве величины интенсивности падающего излучения используют ее значение на длине волны 13,5 мкм.

Особенностью карбонатной породы является то, что основные слагающие ее компоненты — кальцит и доломит имеют как общую для них обоих характеристическую полосу поглощения, лежащую в диапазоне

1702260 (3) Ск—

Bd — hc (4) Сг

di

Сд. (6) 11,3-11,4 мкм, так и индивидуальные характеристические полосы поглощения на долине волны 13,7 (доломит) и 14,0 мкм (кальцит), При этом молярные коэффициенты экстинкции на общей полосе для кальцита и доломита практически одинаковы, т.е. для данной характеристической полосы справедливо соотношение

D(i4 ) = е,в д (Я, )(С. + Сд) 1, (1) где 0(Лч ) — оптическая плотность пробы на полосе поглощения с максимумом на длине волны Ач; еоь д (4 ) — малярный коэффициент экстинкции;

С к, Сд — концентрация кальцита и доломита соответственно;

1 — толщина пробы.

Для индивидуальных полос поглощения кальцита и доломита имеем систему уравнений Фирордта

D(k ) = е1(11 )Ск!+ ег(Я))Сд1;

D (Лг ) = c (Лг ) Cêi+ ег (4 ) C>l (2) где е1(4). ег (Й ), е1 (Й), ег(Лг) — молярные коэффициенты экстинкции для кальцита и доломита на соответствующих длинах волн.

Решая совместно систему уравнений (2) и уравнение (1), имеем

О Я 0Я

Сд — 0

ad — Ьс

Е1 а где а = и с — при

Е1 Е1 Р,5

1 00 о ь -+ — и б =+- прл

1000А.

Оптические плотности D про5ы на различных длинах волн 1 определяются в соответствии с формулой

В(А) =In -" " " (5)

1лр где 1под.(1), !пр(А) — интенсивности подающего на пробу и прошедшего через нее излучений соответственно, Подставляя соотношение (5) в расчетную формулу (4), получаем формулу для апределения содержания доломита Сд в виде

Полученные значения интенсивностей прошедшего через пробу излучения подставляют в формулу (6). При этом значения

55 констант э, Ь, с и d определяются при тех же условиях спектрометрирования по эталонным образцам чистого кальцита и доломита.

Анализ уравнения (3) показывает, что абсолют.<ое содержание доломита в породе

С1 зависит от разности отношений оптических плотностей пробы с соответствующими коэффициентами пропорциональности и не зависит от толщины пробы.

При этом для определения величин всех оптических плотностей пробы s соответствии с соотношением 0 (А) = In " в пад Л !

Пр качестве величины интенсивности падающего излучения 4 д(1) используется интенсивность прошедшего через пробу излучения на длине волны 13,5 мкм, так как данная длина волны характеризуется минимальным поглощением как кальцита и доломита, так и возможных примесей, так называемого -.ерастворимого остатка, который в общем случае включает в себя кремнезем, глинистые минералы и др, Кроме того, данная длина волны лежит между общей характеристической полосой поглощения кальцита и доломита (11,4 мкм) и их индивидуальными полосами поглощения (13,7 и 14,0 мкм). Этим .ыбором достигается высокая точность опр:деления оптических плотностей пробы н указанных длинах волн с учетом фонового поглощения. В процессе подготовки пробы добиваются заданного значения интенсивности проходящего через пробу излучения на данной длине волны (13,5 мкм), чем достигается не только идентичность в пробоподготовке, но и стабильность постоянных коэффициентов а, Ь, с и d, используемых при определении искомых концентраций. Дополнительным фактором повышения точности является то, что искомая концентрация (см.уравнения 3, 4) пропорциональна разности отношений оптических плотностей, что позволяет уменьшить и аддитивную и мультипликативную погрешность измерения.

При использовании же длин волн 13 4 или 13,6 мкм точность определения доломита резко снижается. Проиллюстрируем данное утверждение примером определения количественного содержания доломита для искусственно созданной смеси, содержашей 65 доломита и 35;4 кальцита, спектр которой представлен на чертеже. Как следует из представленной спектрограммы, инTei-сивность прошедшего через пробу излучения на длине волны 13,5 мкм составила 70,57. Данная величина на длинах волн

13,4 и 13,6 мкм соответственно равна 69,0 и

64,0 7ь. Абсолютная погрешность определе1702260

С д где l{k ), (Л2),!(Ь), l(h) — интенсивности излучений, прошедших через исследуемую пробу на соответствующих длинах волн; а, Ь, с, d — постоянные калибровочные коэффициенты, предварительно оп ределенные для чистого кальцита и доломита в используемом устройстве.

60 га

0 лоо

900

Составитель С.Голубева

Техред М.Моргентал Корректор С.Шевкун

Редактор Ю,Середа

Заказ 4538 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 ния содержания доломита для длин волн

13,4, 13,5 и 13,6 мкм соответственно составила 4,9, 0,5 и 28%.

Точность определения содержания доломита в породе не снижается вплоть до 5

20% содержания третьего компонента (глина, кварц). Для оперативного определения оптических плотностей пробы нет необходимости получать весь спектр поглощения пробы, достаточно зто сделать в укаэанных 10 областях, Преимуществом предлагаемого способа по сравнению с известными является повышение точности определения степени доломитизации карбонатных пород, что по- 15 эволит повысить достоверность литологического расчленения разреза бурящихся скважин и выявления npop,ктивных интервалов.

Формула изобретения . 20

Способ определения степени доломитизации карбонатнь;х пород, включающий подготовку пробы исследуемой породы в присутствии нейтрального растворителя и нанесение полученной суспензии на про- 25 эрачную в инфракрасной области спектра подложку, зондирование полученной пробы

J% аа излучением на длинах волн Л = 13,7 мкм и

i = 14,0 мкм, соответствующих полосам поглощения доломита и кальцита, определение величины интенсивностей прошедшего через пробу излучения для заданных длин волн, по которым судят о содержании искомых компонентов в исследуемой прОбе, о тл и ч а ю шийся тем, что. с целью повышения точности, исследуемую пробу дополнительно зондируют излучением с длиной волны 4 = 13,5 мкм и с длиной волны 4 в диапазоне 11,3-11,4 мкм, соответствующей общей полосе поглощения кальцита и доломита, а абсолютное содержание доломита

Сд определяют по формуле