Способ определения содержания окислов магния и кальция в магнезитовых рудах

 

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин. Способ осуществляет последовательное облучение исследуемых горных пород потоками гамма-квантов и быстрых нейтронов с использованием изотопных стационарных источников, измерение потока N1 рассеянного гамма-излучения на фиксированном расстоянии от источника гамма-квантов и последующую оценку качества магнезитовых руд по интенсивности потока рассеянного гамма-излучния. Дополнительно проводят измерение эффективного атомного номера (Zэф), времени жизни тепловых нейтронов (t) и суммарного эффективного содержания окислов алюминия и кремния в исследуемых горных породах, для чего регистрируют мягкую компоненту N2 рассеянного гамма-излучения, один или несколько потоков тепловых нейтронов N3 и наведенную активность Na от изотопа Аl-28. Техническим результатом изобретения является повышение точности оценки содержания окислов магния и кальция. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин, а более конкретно к группе ядерно-геофизических методов и технологий определения петрохимического состава горных пород, и может быть использовано в геологии, геофизике, горнодобывающей, металлургической промышленности и др. областях народного хозяйства.

Известен способ определения содержания окислов магния и кальция в магнезитовых рудах, пересеченных скважинами, основанный на отборе керновых образцов в процессе бурения скважины и последующем их химическом анализе (1-й аналог. Борзунов В.Б. Месторождения нерудных полезных ископаемых, их разведка и промышленная оценка. - Изд. Недра, М. - 1969. - С. 149, 161).

Основным недостатком способа является необходимость отбора представительных кернов, что сопряжено с большими трудностями. Кроме того, химический анализ проводится по дискретным пробам, исключая оценку качества ископаемых магнезитовых руд, непосредственно в естественном залегании.

Второй известный способ определения содержания окислов магния и кальция в магнезитовых рудах также предполагает отбор керновых проб при бурении скважин и экспресс-анализ дробленных и истертых проб с применением современной рентгенорадиометрической аппаратуры (2-й аналог, Кузнецов В.Ю., Дербов А. Л. , Хромов А.П. Рентгенофлюоресцентное определение кальцита, доломита, ангидрита в образцах осадочных карбонатных пород. // Сб. Современные проблемы ядерной геофизики и геоакустики. - М.: Министерство геологии, ВНИИгеоинформсистем. - 1990. - С. 145-150).

Недостатки второго аналога те же, что и для первого. Преимуществом является высокая производительность, что удешевляет стоимость аналитических работ при массовых определениях.

Наиболее близким по физической сущности и технологии работ является способ изучения магнезитовых пластов в скважинах известного диаметра, основанный на проведении комплекса геофизических методов: каротажа магнитной восприимчивости (КМВ), плотностного гамма-гамма-каротажа (ГГК-П), гамма-каротажа (ГК) и нейтронного гамма-каротажа (НГК), (Прототип. Кн. Геофизические методы поисков и разведки неметаллических полезных ископаемых. Под редакций П. В. Вишневского, Г.С. Вахромеева, И.Л. Шаманского. - М.: Недра. - 1984. - С. 124-125). Данный комплекс методов обеспечивает выделение пластов магнезитовых руд по несколько пониженному уровню естественной радиоактивности (ГК), увеличению плотности (ГГК-П), и повышению интегрального потока гамма-излучения радиационного захвата (НГК). Два последних метода реализуются путем последовательного облучения исследуемой среды соответственно потоком гамма-квантов и быстрых нейтронов стационарных изотопных источников с регистрацией на фиксированных расстояниях от источников вторичного рассеянного и индуцированного гамма-излучения. В качестве детекторов гамма-квантов используются сцинтилляционные счетчики типа NaI(TC) размером от 18х40 до 30х70 мм источника гамма-квантов - обычно изотоп цезий-137, источника нейтронов - калифорний-252 или другие.

Каротаж магнитной восприимчивости проводится для выделения контактов, вмещающих магнезитовые пласты, пород, отличающихся повышенной магнитной восприимчивостью. Недостатком прототипа является низкая точность определения содержания окислов магния и кальция вследствии слабой зависимости содержаний указанных окислов от плотности и радиационной активности руд. По этой причине он не обеспечивает решение задачи - количественную оценку промышленной значимости магнезитовых руд по содержанию в них окислов магния и кальция.

Решение этой задачи в условиях скважин известного диаметра может быть достигнуто путем последовательного облучения исследуемых горных пород потоками гамма-квантов и быстрых нейтронов с использованием изотопных стационарных источников, измерения потока N1 рассеянного гамма-излучения с энергией более 200-300 КэВ на фиксированном расстоянии от источника гамма-квантов, равном 5,0-20 см ,и последующей оценки качества магнезитовых руд по интенсивности потока рассеянного гамма-излучения, отличающийся тем, что дополнительно проводят измерение эффективного атомного номера (Zэф), времени жизни тепловых нейтронов () и суммарного эффективного содержания окислов алюминия и кремния в исследуемых горных породах, для чего регистрируют мягкую компоненту рассеянного гамма-излучения N2 с энергией ниже 200-300 КэВ, один или несколько потоков тепловых нейтронов N3 на расстоянии 20-50 см от изотопного источника нейтронов и наведенную активность Na от изотопа алюминия-28 на расстоянии от источника нейтронов 2,0-2,5 м при скорости синхронного перемещения системы "источник-детектор", равной 60-120 м/час, при этом определение содержания окислов магния (MgO) и кальция (CaO) осуществляют путем решения системы уравнений вида где Pi - весовые содержания окислов магния, кальция, суммы эффективных содержаний окислов алюминия и кремния и суммы прочих окислов; P(AC) - весовое содержание алюмосиликатов по каротажу (НАК-АС-28); ai, bi, ci - постоянные коэффициенты, определяемые по результатам измерений в пластах магнезитов с известными содержаниями окислов путем решения нижеследующей обобщенной системы уравнений: где yi - петрофизический параметр в i-ом интервале параметрической скважины с известным содержанием основных окислов Pi; x1 - x4 - рассчитываемые постоянные коэффициенты, принимающие значения в первой системе a1 - a4, во второй b1 - b4, в третьей c1 - c4.

Определение эффективного атомного номера в i-ом интервале скважин осуществляют, например, по соотношению Zэф = a - b lnN2/N1, где a и b - постоянные коэффициенты, определяемые при градуировании приборов в аттестованных образцах пластов эффективного атомного номера.

Определение времени жизни тепловых нейтронов осуществляют, например, по формуле
i = этN3(r,d)/Nэт(r,d),
где эт - время жизни тепловых нейтронов в эталонном интервале скважины (эталонной среде) при фиксированной длине зонда (r) и диаметре скважины;
N3(r,d) и Nэт(r,d) - измеренные скорости счета тепловых нейтронов в i-ом интервале и эталонной среде при тех же значениях r и d.

Суммарное эффективное содержание алюмосиликатов P(AC) определяют по формуле
P(AC) = Na/K,
где Na - суммарный наведенный эффект, приведенный к единичной мощности источника нейтронов и стандартным условиям измерений: нулевой влажности, единому диаметру и единой плотности магнезитов;
K - переходной коэффициент, равный приращению наведенного эффекта от изотопа алюминий-28 при изменении суммарного содержания алюмосиликатов (SiO2 + Al2O3) на единицу.

Указанные отличительные признаки и технология исследований магнезитовых руд не встречены в известных технических решениях, поэтому предложенный способ является оригинальным и обладает новизной, что характеризует его как патентоспособный объект.

Сущность способа может быть понята из анализа петрофизических зависимостей и петрохимического состава магнезитовых руд представленных на фиг. 1 и фиг. 2 и в таблицах 1, 2.

На чертежах приняты следующие обозначения:
Zэф - эффективный атомный номер горных пород и руд, относительные единицы;
- время жизни тепловых нейтронов, мксек;
P(MgO), P(CaO), P(SiO2 + Al2O3) - весовое содержание в горных породах окислов магния, кальция и суммы содержаний окислов кремния и алюминия.

Из анализа таблицы 1 видно, что природные магнезитовые руды на 95-99% сложены четырьмя петрогенными окислами: магния, кальция, алюминия и кремния. Остальная часть, равная 3-6%, представлена окислами железа, марганца, отчасти калия, натрия и др. По этой причине для оценки качества магнезитовых руд по содержанию основных компонент (окисей магния и кальция) достаточно определить четыре (MgO, CaO, SiO2, Al2O3) или три (MgO, CaO, Al2O3 + SiO2) петрогенных окислов при незначительной природной дисперсии прочих элементов.

В случае 3-х компонентной модели алюмосиликаты объединяются в единую компоненту, представленную суммой окислов SiO2 и Al2O3. Тогда остальная часть магнезитовой породы будет представлена смесью магния и кальция, между которыми прослеживается сильная корреляционная связь (таблица 2).

Наличие сильных корреляционных связей между основными компонентами магнезитовых руд и относительно простой и выдержанный петрохимический состав последних, создают необходимую предпосылку для количественных расчетов содержания составов и качества магнезитов по измеренияv 3 параметров, связанных либо непосредственно с химсоставом породы, либо с ее петрофизическими свойствами. При этом измерение суммарного содержания алюмосиликатной компоненты (окислов) в общем случае позволяет уменьшить число неизвестных и соответственно упростить систему уравнений при решении обратной задачи.

На фиг. 1 представлена зависимость эффективного атомного номера от содержания в них окиси магния
Zэф = f[P(MgO)],
где
Pi и Zi - весовое содержание и атомный номер i-ого элемента в магнезитовых рудах.

Запишем формулу для расчета Zэф через Zэфi окислов горной породы - магнезита.

Zэф3 = P1(MgO) Zэф13 + P2(CaO) Zэф23 + P3(SiO2 + Al2O3) Zэф33 + (1-P1-P2-P3) Zэф43...(2)
где Zэфi - эффективные атомные номера окислов MgO, CaO, суммы SiO2 + Al2O3 и прочих окислов при их среднем содержании в остатке. Из (2) видно, что содержание одного из окислов может быть найдено по уравнению, если известны содержания по крайней мере двух других основных окислов. Наиболее высокая чувствительность Zэф отмечается для тяжелых окислов вследствие кубической зависимости от его Zэфi. Другими словами эффективный атомный номер является как бы аналогом содержания CaO и изменяется пропорционально содержанию последнего в природной смеси.

Другим эффективным параметром является время жизни тепловых нейтронов
= 1/Vз,
где з - макросечение захвата тепловых нейтронов данного окисла,
V - скорость тепловых нейтронов, равна 2200 м/с.

На фиг. 2 приведена зависимость от содержания окиси магния в магнезите, изменяющаяся по логарифмическому закону
= alnP(MgO)+b.
Коэффициент корреляции для зависимости составляет 0,76. Наличие столь сильной связи объясняется аномально низкой поглощающей способности ядер магния, равной 0,00171 см2/г, в то время как сечения захвата для ядер кальция, алюминия и кремния в 3-6 раз выше и составляют соответственно 0,0061 см2/г, 0,00537 см2/г и 0,00343 см2/г. Таким образом, время жизни тепловых нейтронов в магнезитах весьма устойчиво связано с содержанием в первую очередь окиси магния, хотя заметный вклад вносит также компонента кремния, т.е.


В формуле (3) V1, V2, V3, V4 - объемные содержания окислов.


где i - плотность i-ого компонента.

Другими словами, время жизни тепловых нейтронов является аналогом содержания окиси магния и изменяется, главным образом, в зависимости от его вариаций. В связи с отмеченным из уравнения (3) несложно рассчитать содержание MgO, если известны содержания двух компонент: CaO и SiO2 + Al2O3. Первая, как отмечено выше, может быть найдена через Zэф. Для определения суммы алюмосиликатов весьма перспективен нейтронный активационный метод по изотопу алюминия-28. Последний образуется при облучении горных пород потоком быстрых нейтронов по реакциям Al-27 (n, Al-28 (на тепловых нейтронах) и Si-29(n, p) Al-28 (на быстрых нейтронах с порогом 4,5 МэВ. Таким образом, активация ядер кремния и алюминия потоком нейтронов приводит к образованию одного и того же изотопа - алюминия-28. Благодаря этому по наведенной активности Al-28 представляется возможным количественно оценивать суммарное содержание окислов кремния и алюминия, т.е. третью компоненту магнезитов. В связи с тем, что сечения активации ядер алюминия и кремния отличаются и составляют соответственно 0,00468 см2/г и 0,00754 см2/г, а реакции идут при разных порогах (тепловые нейтроны и пороговые с энергией 4,5 МэВ), выход излучения от ядер Al и Si также разный. Поэтому в условиях скважин по суммарному излучению определяется некоторое эффективное содержание окислов, пропорциональное истинному содержанию Al2O3 + SiO2 (в дальнейшем в тексте просто содержание окислов). Изотоп алюминия-28 является очень удобным для измерений вследствие относительно небольшого его периода полураспада (T = 2,3 мин) и высокой энергии гамма-квантов, высвечиваемых при распаде ядер (E = 1,78 MэB). Эти особенности создают необходимые условия для непрерывных измерений эффективного содержания суммы алюмосиликата при скорости каротажа 60 120 м/час. Для регистрации наведенного гамма-излучения может быть использован один или несколько сцинтилляционных детекторов гамма-квантов типа CsI(Tl) размером 30х70 или 30х160 мм (для скважин диаметром менее 76 мм) и 40х160 или даже 50x50 мм (для скважин диаметром более 76-100 мм). Для облучения горных пород целесообразно использовать стационарные изотопные полоний-бериллиевые или плутоний-бериллиевые источники нейтронов с выходом до 5107 н/сек, в спектрах которых более 50% нейтронов имеют энергию, превышающую порог реакции на ядрах кремния. Для подавления фонового гамма-излучения, обусловленного радиационным захватом тепловых нейтронов в исследуемой среде и конструкционных материалах измерительного прибора, детектор наведенного гамма-излучения располагают от изотопного источника нейтронов на расстоянии, равном 22,5 метра. Исключение фоновой компоненты естественного гамма-излучения осуществляют путем энергетической селекции в диапазоне 1,6-1,9 МэВ и записи фоновой компоненты (Nф) при спуске скважинного измерительного прибора (в случае расположения источника нейтронов выше детекторов гамма-квантов). В этом случае при подъеме регистрируется фоновая компонента и наведенный эффект (Na) от изотопа алюминия-28 (Na+Nф). Чистый наведенный эффект от ядер алюминия рассчитывается по разности измеренных скоростей счета: Na = (Na + Nф) - Nф. Скорость измерений (V) при спуске и подъеме скважинного прибора выбирается из известного соотношения оптимальности
V = ml,
где = ln2/T - постоянная распада;
T - период полураспада изотопа алюминий-28;
l - длина зонда, равная 2-2,5 м;
m - постоянный коэффициент, обычно принимаемый равным 1,5-2,0. При известной величине наведенного эффекта Na расчет содержания суммы SiO2 и Al2O3 осуществляется через переходной коэффициент K, представляющий собой приращение наведенного эффекта на единицу изменения суммы эффективных содержаний SiO2 + Al2O3 при стандартных условиях измерений: диаметре скважины, выходе источника нейтронов, нулевой влажности и заданной плотности сред. Технология стандартизации измерений достаточно подробно описана в многочисленных методических рекомендациях по нейтронному активационному каротажу: в "Инструкции по нейтронному активационному каротажу". - Алма-Ата, КазВИРГ, 1980. - С. 178. Кн. Нейтронный активационный анализ в геологии и геофизике. /Е.В. Бланков, Т.Н. Бланкова, В.Г. Русяев, К.И. Якубсон. - М.: Недра, 1972. После приведения измеренных наведенных эффектов к стандартным условия, эффективное содержание суммы окислов SiO2 и Al2O3 P(AC) рассчитывают по формуле
P(AC) = Na/K. (4)
Располагая петрофизическими параметрами Zэф, и эффективным содержанием алюмосилкатов, содержания основных компонентов (MgO, CaO) с высокой точностью могут быть определены из решения нижеследующей взаимосвязанной системы уравнений:

В системе (5) четвертое уравнение является уравнением материального баланса. Три первых уравнения отражают участие в образовании регистрируемых эффектов всех основных компонентов магнезитовых руд. По этой причине система уравнений обеспечивает несмещенную оценку содержаний окислов с минимальной случайной погрешностью, в том числе и суммы алюмосиликатов. Для условий скважины измерение эффективного атомного номера и времени жизни тепловых нейтронов горных пород осуществляют по типовым известным технологиям, описанным, в частности, в монографиях: Кн. Гамма-гамма методы в рудной геологии. Под ред. А.П. Очкура. - М.: Недра, 1975. Кн. Давыдов Ю.Д., Кузин В.Ф. Теоретические предпосылки каротажа нейтронов деления. - Новосибирск. ВО: Наука, 1994. - С. 49-76. и др.

При обучении горных пород потоком гамма-квантов относительно высокой энергии (0,6 - 1,0 МэВ), например изотопного источника цезий-137 (E = 662 KэB) необходимы измерения мягкой (менее 200-300 КэВ) N2 и жесткой N1 (более 200-300 КэВ) компонент рассеянного излучения. При этом расчет эффективного атомного номера осуществляют по алгоритму:
Zэф = a - b ln N2/N1, (6)
где a и b - постоянные коэффициенты, определяют по данным градуировки аппаратуры в аттестованных образцах пластов эффективного атомного номера.

Использование в алгоритме (6) отношения скоростей счета N1/N1 обеспечивает независимость расчета Zэф от плотности горных пород. При облучении среды потоком мягких гамма-квантов (E 300 KэB) в алгоритме (6) используется нормированная на эталонную среду (Nэт) скорость счета, т.е. N2/Nэт. В этом случае влияние плотности ничтожно, а нормирование позволяет учесть изменение выхода источника гамма-квантов, эффективность гамма-детекторов, уменьшить влияние некоторых других помех, например неточности установки длины зонда.

Измерение времени жизни тепловых нейтронов с применением стационарного изотопного источника может быть осуществлено, например, через нулевой момент (N0) пространственного распределения поля тепловых нейтронов
= N0i/Q и = этN0i/N0эт, (7)
где Q - мощность источника нейтронов;
N0i и N0эт - нулевой момент пространственного распределения потока тепловых нейтронов в i-ой и эталонной среде;
и эт - то же для времени жизни тепловых нейтронов.

Нулевой момент рассчитывается по формуле

где N(r) осевое распределение тепловых нейтронов в скважине.

Для практических расчетов обоснованы одно-, двух- и многозондовые схемы измерения нулевого момента (Кучурин Е.С., Давыдов Ю.Б., Талалай А.Г. Оценка влияния скважины на результаты определения параметров ядерного излучения. /Деп. статья, М. - ВИНИТИ. - N 4306-В89. - С. 40).

В наиболее простом однозондовом варианте формула для расчетов времени жизни тепловых нейтронов преобразуется к виду
= этNi(r,d)/Nэт(r,d), (8)
где Ni(r, d) и Nэт(r, d) - регистрируемые скорости счета тепловых нейтронов в i-ой и эталонных средах при фиксированной длине зонда (r) и известном диаметре скважины (d).

Соответственно для использования соотношения (8) необходимо располагать набором значений эт и Nэт для заданных r и d по результатам измерений в параметрических скважинах. Последние необходимы также для расчета постоянных коэффициентов системы уравнения (5). С этой целью керновый материал параметрических скважин анализируется на содержание основных петрогенных окислов (MgO, CaO, SiO2, Al2O3, NaO, K2O, FeO, Fe2O3, MnO, TiO2, CO2, H2O) и содержания аномально поглощающих тепловые нейтроны элементов (бор, хлор, редкие земли). По результатам полных химических анализов рассчитывают сумму содержаний SiO2+Al2O3, а также время жизни тепловых нейтронов эт и Zэф. Выбираются интервалы пород, отличающихся по соотношению содержаний основных петрогенных окислов (MgO, CaO, SiO2 + Al2O3), времени жизни тепловых нейтронов, эффективному атомному номеру Zэф и диаметру скважин d.

Затем в параметрических скважинах проводят геофизические исследования с измерением Zэф, потока тепловых нейтронов на одном или нескольких зондах, потока наведенной активности от изотопа Al-28. В эталонных интервалах определяют значения скорости счета тепловых нейтронов Nэт, диаметр скважин dc и эт.
Наведенный эффект от Al-28 приводят к стандартным условиям измерений. После этого для каждого из параметров составляют системы уравнений, которые решают относительно постоянных коэффициентов: ai, bi, ci

где yi - петрофизический параметр в i-ом интервале параметрической скважины с известным содержанием основных окислов Pi;
x1 - x4 - рассчитываемые коэффициенты, принимающие значения в первой системе a1 - a4, во второй b1 - b4, в третьей c1 - c4. Например, для Zэф система уравнений имеет вид

где Zэфj, Pij - эффективный атомный номер и содержание искомых петрогенных окислов в j-ом интервале.

Система (9) однозначно решается относительно коэффициентов a1 - a4 при известных Zэф и Pi. Аналогичным образом рассчитываются коэффициенты для других уравнений системы (5).

Предложенный способ определения содержания окислов магния и кальция в магнезитах испытан в реальных скважинах. Исмакаевского месторождения Республики Башкортостан. Исследовано три скважины с общей мощностью магнезитовых пластов 415 м. Для измерения эффективного атомного номера использована скважинная аппаратура ГГК-ПС-36 с источником гамма-квантов Co-57, обеспечивающая определение Zэф с погрешностью 0,2 отн. ед.

Измерение времени жизни осуществлялось с однозондовой аппаратурой ВНИИГИС и источником Cf-252 по алгоритму (7). Высокоточным измерениям способствовало практически полное отсутствие каверн в скважинах и их небольшой диаметр, равный 59 или 76 мм. Поэтому эталонные значения эт и Nэт определены для двух диаметров скважин.

Исследования методом нейтронной активации осуществлены с аппаратурой СП НАК-48 и спектрометром СГЛС-3 при скорости 80-100 м/час, выходе полоний-бериллиевого источника 2107 н/сек, длине зонда 2,5 метра. Применению метода НАК по изотопу Al-28 на месторождении магнезитов благоприятствуют ультранизкое водородосодержание магнезитов и небольшой диапазон изменения их плотности: 3,00,1 г/см3. По этой причине погрешности за счет вариации влажности и плотности по абсолютной величине составляли в 3-5 раз меньше статистических ошибок измерений собственно наведенного эффекта. Для снижения последних до величины 5% измерения выполнялись по 2-3 раза с расчетом средних эффектов в i-ых интервалах.

Результаты опробации предложенного способа представлены в таблице 3.

Как следует из фактических материалов способ обеспечивает оценку содержания окиси магния с абсолютной погрешностью 0,85%, окиси кальция 0,58%, систематические расхождения отсутствуют. Относительные среднеквадратичные погрешности при определении MgO не превышают 2,5%, CaO - 10-15% при его среднем содержании равном 3,4-3,7%. По прототипу задача количественной оценки решается с погрешностью до 50-100% по MgO и более 100% по окиси кальция.

Высокая точность расчета окислов способствовала оперативной разведке месторождений магнезита, что дало значительный экономический эффект.

Способ может быть реализован на любом месторождении магнезитов с использованием серийной и отечественной аппаратуры, предназначенной для геофизических исследований скважин.


Формула изобретения

1. Способ определения содержания окислов магния и кальция в магнезитовых рудах, пересеченных скважинами известного диаметра, заключающийся в последовательном облучении исследуемых горных пород потоками гамма-квантов и нейтронов с использованием изотопных стационарных источников, измерении потока рассеянного гамма-излучения с энергией более 200 - 300 кЭв (N1) на фиксированном расстоянии от источника гамма-квантов, равном 5 - 20 см, и последующей оценке качества магнезитов по интенсивности потока рассеянного гамма-излучения, отличающийся тем, что дополнительно проводят измерение эффективного атомного номера (Zэф), времени жизни тепловых нейтронов () и суммарного эффективного содержания окислов алюминия и кремния в исследуемых горных породах, для чего регистрируют мягкую компоненту рассеянного гамма-излучения N2 с энергией менее 200 - 300 КэВ, один или несколько потоков тепловых нейтронов N3 на расстоянии r = 20 - 60 см от изотопного источника нейтронов и наведенную активность от изотопа алюминий-28 Na на расстоянии от источника нейтронов равном 2,0 - 2,5 м при скорости синхронного перемещения системы "источник-детектор" равной 60 - 120 м/ч, при этом определение содержания окислов магния (MgO) и кальция (CaO) осуществляют путем решения системы уравнений вида

где P1, P2, P3, P4 - весовые содержания окислов магния, кальция, эффективного содержания алюминия и кремния и суммы прочих окислов в магнезитовых рудах, Р(АС) - содержание алюмосиликатов по каротажу;
ai, bi, ci - постоянные коэффициенты, определяемые по результатам измерений в пластах с известными содержаниями окислов путем решения нижеследующей обобщенной системы уравнений

где i - петрофизический параметр в i-м интервале параметрической скважины с известными содержаниями основных окислов Pi;
хi - рассчитываемые коэффициенты, принимающие значения в первой системе a1-a4, во второй b1-b4, в третьей c1-c4.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что определение эффективного атомного номера в 1-м интервале скважины осуществляют, например, по соотношению
Zэф = a - bln N2/N1,
где a и b - постоянные коэффициенты, определяемые при градуировании приборов на аттестованных образцах пластов эффективного атомного номера.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что определение времени жизни тепловых нейтронов осуществляют, например, по формуле
i= этN3(r,d)/Nэт(r,d),
где эт - время жизни тепловых нейтронов в эталонном интервале скважины при фиксированной длине зонда (r) и диаметре скважины (d);
N3(r, d) и Nэт(r,d) - измеренные скорости счета тепловых нейтронов в i-м интервале и эталонной среде при тех же значениях r и d.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что суммарные эффективные содержания алюмосиликатов Р(АС) осуществляют по формуле
Р(АС) = Na/К,
где Na - суммарный наведенный эффект, приведенный к единичной мощности источника нейтронов и стандартным условиям измерений: нулевой влажности, единому диаметру и единой плотности магнезитов;
К - переходной коэффициент, равный приращению наведенного эффекта изотопа алюминия-28 при изменении суммарного содержания алюмосиликатов (SiO2 + Al2O3) на единицу.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин, а именно к группе ядерно-физических методов исследования минерального сырья

Изобретение относится к недеструктивному анализу природных сред, а более конкретно к группе геофизических методов, предназначенных для количественной оценки качества руд в естественном залегании, например в скважинах, и может быть использовано при поисках и разведке железных руд в геологии и геофизике

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при поисках, разведке и эксплуатации нефтяных месторождений

Впт б // 374567

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для диагностики прискважинной зоны пластов

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в области геофизики. Техническим результатом является повышение качества и надежности интерпретации данных каротажа. Способ включает проведение геофизических исследований скважины (ГИС) с использованием импульсного нейтрон-гамма спектрометрического каротажа, определение компонентного состава пород, включая пористость и коэффициент текущего нефтенасыщения (Кн). Предварительно подготавливают коллекцию образцов керна из коллекторов, вскрытых опорными скважинами, по результатам исследования которой определяют текущую водонасыщенность (Кв), коэффициенты относительной фазовой проницаемости по нефти и по воде ( ), экспоненциальные значения относительной водо- и нефтепроницаемости (nв nн), коэффициент глинистости (Кгл), коэффициент пористости (Кп), петрофизические параметры (a, b) связи коэффициента остаточной водонасыщенности и отношения объемной глинистости к пористости, коэффициент остаточной нефтенасыщенности (Кно), далее рассчитывают коэффициент остаточного водонасыщения Кво=a*(Кгл/Кп)+b, после чего вычисляют коэффициент обводненности притока (Коп) и по полученному коэффициенту обводненности проводят оценку ожидаемого состава притока. 3 ил.

Изобретение относится к области прикладной ядерной геофизики, группе геофизических методов, предназначенных для оценки технического состояния ствола газовых скважин, и может быть использовано в газодобывающей отрасли при решении вопросов эксплуатации и ремонта газовых скважин месторождений и подземных хранилищ газа (ПХГ). Техническим результатом является повышение надежности и технологичности выявления каверн в прискважинной зоне высокодебитных газоотдающих коллекторов в условиях газозаполненных скважин. Способ заключается в облучении горных пород потоком быстрых нейтронов, радиальном зондировании газоотдающего коллектора многозондовой модификацией нейтронного метода и/или комплексом разноглубинных нейтронных методов и регистрации данных в виде каротажных диаграмм, при этом сравнивают результаты измерений и по наличию инверсии наименее глубинных показаний зондов относительно наиболее глубинных показаний, характеризующих газоотдающий коллектор, выявляют технологическую каверну. 7 ил.

Настоящее изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для определения пористости пласта, окружающего скважину. Согласно заявленному предложению буровой раствор проникает в пласт на определенное расстояние, представляющее собой функцию времени. Выполняются первое и второе измерения пористости в первый момент времени и во второй момент времени. Первое измерение пористости относится к типу, выбранному для индикации измерения пористости в присутствии газа, отличающегося по сравнению со вторым измерением пористости. Первое и второе измерения пористости выбираются таким образом, чтобы обеспечивать практически одну и ту же глубину исследования в пласте и испытывать приблизительно пропорциональное воздействие за счет газа. Технический результат - повышение точности данных исследования. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 18 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для выделения в разрезах скважин продуктивных коллекторов, в частности коллекторов, насыщенных газогидратами. Предложенный способ заключается в проведении исследований методами плотностного гамма-гамма-каротажа и нейтронного каротажа и вычислении коэффициента пористости по данным того и другого метода. Коллекторы, насыщенные газогидратами, выделяют по превышениям значений коэффициентов пористости, вычисленных по плотностному гамма-гамма-каротажу, над значениями, вычисленными по нейтронному каротажу. Технический результат - повышение точности разведочных данных. 2 ил.

Использование: для оценки перспективности территорий распространения нефтематеринских пород на нефть и газ. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют отбор образцов керна из скважин, выделение из образцов проб нерастворимого органического вещества НОВ, исследование образцов методом гамма-каротажа и оптической микроскопии, при этом в отобранных образцах керна определяют гамма-активность урана по керну, затем определяют значения показателя r по соотношению значений гамма-активности по каротажу к гамма-активности урана по керну, по этим значениям устанавливают тип отложений, различающихся по содержанию органического углерода Сорг для доманикоидов, доманикитов и сланцев, отбирают для дальнейших исследований пробы керна из интервалов с наибольшими значениями гамма-активности по каротажу, из отобранных проб выделяют нерастворимое органическое вещество (НОВ), определяют в нем содержание урана, рассчитывают коэффициент корреляции ki между радиоактивностью НОВ и значением гамма-активности каротажа, сравнивают его со значениями k соответствующего типа отложений и определяют перспективную зону генерации углеводородов, затем в отобранных пробах НОВ проводят оценку зрелости органического вещества на уровне градаций катагенеза методом микроскопии и ИК-спектроскопии и по данным зрелости органического вещества выявляют перспективные зоны генерации углеводородов. Технический результат: повышение достоверности и экспрессности определения зон генерации углеводородов в доманикоидных и сланценосных отложениях. 3 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 ил.

Использование: для определения компонентного состава пород хемогенных отложений. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют геофизические исследования акустическим, гамма-плотностным, нейтронным и гамма-спектральным методами по стволу скважины в разрезе хемогенных отложений с шагом дискретизации по глубине 0.1 м и на каждой точке глубины путем алгоритмического решения системы уравнений при четырех измеренных геофизических параметрах и известных физических свойствах скелетной части пород определяют количественное содержание преобладающих 5-ти компонент породы, включающей галит, ангидрит, сильвинит, кальцит и глины. Технический результат: повышение точности и достоверности определения литологического состава и оценки количественного содержания компонент горных пород в разрезах хемогенных отложений. 2 табл., 1 ил.
Наверх