Устройство для определения степени доломитизации карбонатных пород Советский патент 1986 года по МПК G01N21/27 

1

Изобретение относится ванию минерального соста в частности для определенра карбонатных пород с ис инфракрасного излучения, использовано в составе ап геофизических станций при ном анализе.

Цель изобретения - сок мени-и повьшение точности ния степени доломитизации ных пород.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг, схема электрической части ва.

Устройство содержит источник 1 ИК-излучения, модулятор 2, фотодиод 3 измерительного канала, первое и второе зеркала 4 и 5 измерительного канала, светофильтр 6 измерительного канала, кювету 7 с исследуемым веществом, фотодиод канала 8 сравнения первое и второе зеркала 9 и 10 канал сравнения, светофильтр П канала сравнения, кювета 12 сравнения, приемник 13 ИК-излучения, усилитель 14, первый и второй синхронные детекторы

15и 16, формирователи 17 и 18 опорного напряжения измерительного канала и канала сравнения, первый блок 19 вычисления оптической плотности, блок 20 регистрации, первое и второе зеркала 21 и 22 дополнительного канала фотодиод 23 дополнительного канала, светофильтр 24 дополнительного канала, дополнительный формирователь 25 опорного напряжения, третий синхронный детектор 26, второй блок 27 вычисления оптической плотности и блок 28 деления.

Измерительный канал состоит из фотодиода 3 и первого 4 и второго 5 зеркал, между которыми расположены светофильтры 11, кювета 12 сравнения и приемник 13 ИК-излучения, выход которого через усилитель 14 соединен с входом первого 15 и второго

16синхронных детекторов, к управляющим входам которых подключены последовательно соединенные фотодиоды 3 и 8 и формирователи 17 и 18 опорного напряжения измерительного канала и канала сравнения соответственно, а выходы первого 15 и второго 16 синхронных-детекторов подключены к входам первого блока 19 вычисле.ния оптической плотности, и блок 20

регистрации, при этом введены дополнительный оптический канал, состоящий из первого 21 и второго 22 зеркал, фотодиода 23 и светофильтра 24, дополнительный формирователь 25 опорного напряжения, третий синхрьнный детектор 26, второй блок 27 ввгчйёле- ния оптической плотности, Bf8p8ft вход которого соединен с выводом второго синхронного детектора 26, выход первого блока 19 вычисления оптической плотности - с первым входом блока 28 деления, второй которого соединен с выходом второго блока 27 вычислений оптической плотности, а выход блока 28 деления - с входом блока 20 регистрации, а в качестве светофильтров 11, 6 и 24 канала сравнения, измерительного и дополнительного каналов использованы узкополосные инфракрасные светофильтры, максимум полос пропускания которых соответственно равны 14; 14 и 13,7 мкм или 7; 7 и 11,4 мкм.

Устройство работает следующим образом.

Первое сферическое зеркало 9 канала сравнения формирует параллельный пучок инфракрасного излучения от источника 1 ИК-излзгчения, распо- ложенного на его фокальной плоскости, и направляет промодулированный поток излучения через кювету 12 сравнения и светофильтр 11 на второе сферическое зеркало 10, которое фокусирует его на вход приемника 13 ИК-излучения.. Электрический сигнал, полученный на его выходе, усиливается усилителем 14 и поступает на вход второго синхронного детектора 16, на управляющий вход которого подается синхроимпульс, сформированный- фотодиодом 8 и формирователем I8 опорного напряжения, при этом сигнал на выходе синхронного детектора 16 пропорционален величине интенсивности ИК-и3лучения, проходящего через кювету 12 сравнения и светофильтр 11. Аналогичным образом при помощи первых 4 и 21 и вторых 5 и 22 зеркал, фотодиодов 3 и 23 и формирователей 17 и 25 опорного напряжения измерительного и дополнительного каналов соответственно на выходе первого 15

и третьего 26 синхронных детекторов формируются электрические сигналы, пропорциональные интенсивности излучения, прошедшего через кювету 7 с

исследуемым веществом, на длинах волн, определяемых максимумами полос пропускания светофильтров 6 и 24. При этом модулятор 2 осуществляет модуляцию потоков излучения для канала сравнения, измерительного и дополнительного каналов с различной частотой.

Так как по закону Ламберта-Беера оптическая плотность образца определяется согласно вьфажению

D К (Л) Cd, (1)

где Ig I - соответственно интенсивности подающего и прошед- щего через образец излучения;

К (л) - коэффициент поглощения исследуемого компонента вещества на характерис- . тической длине волны Д ; d - толщина образца; С - концентрация исследуемого компонента в составе обра ца,

то для оптической плотности образца ,на длине волны А, , измерительного канала и на длине волны л дополнительного канала справедливы соотношения

U

D, BM-y- K(ftOc,J ;

Jt- ln-ir tcl-Xi CiJ.- Jfl

Разделив выражение (2) на вьфаже- ние (3) имеем

А J(C, г ( q

(4)

Выражение 4 показывает, что отно- щение оптических плотностей пропорционально отношению концентраций исследуемых компонент и не зависит ot толщины образца.

Следовательно, сигналы с выходов синхронных детекторов 15,16 и 26 после их преобразования в блоках 19 и .27 определения оптической плотности и в блоке 28 деления несут информацию об отношении концентраций исследуемых компонент, характеристическими полосами которых являются полосы пропускания светофильтров 6

20

23091

и 24. При использовании в качестве светофильтров 11,6 и 24 узкополосных инфракрасных светофильтров с максимумами полос пропускания соответствен5 но равными 14; 14 и 13,7 мкм предлагаемое устройство после предварительной калибровки позволяет определить соотношение между концентрациями кальцита и доломита в исследуемой

10 породе.

При использовании в качестве светофильтров 11,6 и 24 узкополосных инфракрасных светофильтров с максимумами полос пропускания соответственно

15 равными 7; 7 и 11,4 мкм дополнительно увеличивается чувствительность устройства при определении степени доломитизации карбонатных пород. Это связано прежде всего с тем, что в данном случае используется более коротковолновая область спектра, где интенсивность источника 1 ИК-излуче- ния вьше и, следовательно, соотношение сигнал/шум предлагаемого уст25 ройства возрастает. Кроме того отличительной особенностью полосы поглощения карбонатных пород с максимумом, равным мкм, является то, что в зависимости от соотношения между кон- центрациями кальцита и доломита изменяется не ее интенсивность, а происходит ее смещение, причем диапазон этого смещения при возрастании концентрации доломита в исследуемой породе от О до 100% составляет око35 ло 100 см . Эта особенность позволяет дополнительно повысить чувствительность предлагаемого устройства на 30 - 40%.

Основные технико-экономические преимущества предлагаемого устройства перед известными аналогичного назначения заключаются в сокращении времени одного анализа, повышении точности определения искомых характеристик, а также сокращении амортизационных расходов при его эксплуатации. При использовании предлагаемого устройства в составе комплекс50 ной геофизической аппаратуры для исследования скважин в процессе бурения на нефть и газ указанные преимущества позволяют повысить скорость и качество интерпретации геологичес5 кого разреза скважины и тем самым увеличить достоверность определения местонахождения продуктивных пластов.

30

45

ормула изобретения

Устройство для определения степеи доломитизации карбонатных пород, содержащее источник ИК-излучения, модулятор, измерительный канал, состоящий из фотодиода и первого и второго зеркал, между которыми,расположены светофильтр и кювета с исследуемым веществом, канал сравнения, состоящий из фотодиода и первого и второго зеркал, между которыми расположены светофильтр и кювета сравнения, и приемник ИК-излучения, выход которого через усилитель соединен с входом первого и второго синхронных детекторов, к управляющим входам которых подключены последовательно соединенные фотодиоды и формирователи опорного напряжения измерительного канала и канала сравнения соответственно, а выходы первого и второго синхронных детекторов-подключены к входам первого блока вычисления оптической плотности, и блок регистрации, отличающийся тем, что, с целью сокращения времет ни и повьппения точности определения степени доломитизации карбонатных

пород, в него введены оптический канал, состоящий из первого и второго зеркал, фотодиода и светофильтра

дополнительный формирователь опорно- но напряжения, третий синхронньш детектор, второй блок вычисления оптической плотности и блок деления, причем кювета с исследуемым веществом размещена в точке пересечения оптических осей первого и второго зеркал измерительного и оптического каналов, а выход усилителя соединен с входом третьего синхронного детектора, управляющий вход которого подключен к последовательно соединенным фотодиоду и дополнительному формирователю опорного напряжения, вход третьего синхронного детекторе соединен с первым входом второго блока вычисления оптической плотности, второй вход которого соединен с выходом второго синхронного детектора, выход первого блока вычисления оптической

плотности соединен с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с выходом второго блока вы- числения оптической плотности, а выход блока деления соединен с входом

блока регистрации.

Изобретение относится к исследованию минерального состава веществ . в частности к определению характера карбонатных пород с использованием инфракрасного излучения. Цель изобретения - сокращение времени и повышение точности, определения степени доломитизации карбонатных пород.Использование узкополосных инфракрасных светофильтров позволяет повысить чувствительность устройства. Это связано с тем что в данном случае используется более коротковолновая область спектра, где интенсивность источника ИК-излучения вьппе и, следовательно, соотношение сигнал/шум возрастает. В устройство введены оптический канал, дополнительный формирователь опорного напряжения, третий синхронный детектор, второй блок вычисления оптической плотности и блок деления . Кювета с исследуемым веществом размещена в точке пересечения оптических осей первого и второго зеркал измерительного и оптического каналов . 2 ил. (Л ND э 9

г-/г-

X

т//

фаг.1