Способ определения петрофизических характеристик осадочных горных пород Советский патент 1991 года по МПК G01N21/35 

со

с

Изобретение относится к исследованию свойств горных пород с использованием инфракрасного излучения. Цель изобретения - повышение производительности и информативности способа за счет учета физико- механических свойств исследуемой породы. Измельчение породы проводят в течение фиксированного интервала времени, определенного свойствами породы, а величины оптических плотностей пробы определяют для характеристических полос поглощения искомых минералов и в двух заданных точках спектра в ближней и средней ИК-обла- стях, по которым судят о прочностной характеристике исследуемой породы и относительном содержании минеральных компонентов в составе пробы.

Изобретение относится к исследованию характеристик горных пород с использованием инфракрасного излучения и может быть использовано при определении свойств осадочных горных пород в петрофи- зических лабораториях.

Цель изобретения - повышение производительности и информативности способа за счет учета физико-механических свойств исследуемой породы.I

Сущность способа заключается в следующем.

При дроблении горной породы в течение фиксированного интервала времени порода измельчается до частиц, средний размер которых зависит от таких физико- механических свойств породы, как абра- зивность, твердость и т.д. Т.е. при прочих равных условиях более прочная в механическом отношении порода за равный промежуток времени измельчается до частиц большего размера по сравнению с более мягкой породой. Особенностью инфракрасного диапазона спектра является то, что в данной области расположены полосы поглощения основных породообразующих минералов, а также то, что длина волны сравнима с размером измельченных частиц. Рассеяние визлучения происходит более интенсивно при размерах частиц, превышающих длину волны, следовательно, по результатам определения оптической плотности в ней характеристических полос поглощения в ближней инфракрасной области спектра ( Я 2,5 мкм) и в средней инфракрасной области (например, 10 мкм) можно судить о прочности пород. У мягких пород средний размер измельченных частиц достигает 1 мкм и меньше, т.е. оптические плотности в данных точках спектра сравнимы. У твердых

о ч

00 XI

пород за то же время измельчение размера частиц составляет около 5 мкм, что резко увеличивает оптическую плотность проб в ближней области спектра за счет большого рассеяния в области малых длин волн ( Я 2,5 мкм), в то время как в средней области спектра (Я 5 мкм) оптическая плотность пробы сохраняется практически на том же уровне, что и для мягких пород, что позволяет судить о прочностных характеристиках пород по соотношению данных оптических плотностей пробы. При этом одновременно учитывается минеральный состав пробы, что позволяет провести комплексную интерпретацию петрофизиче- ских характеристик исследуемых пород.

П р и м е р. В качестве примера рассматривается реализация способа при оценке петрофизических характеристик шламового материала. Несколько частиц (4-5 шт.) шлама фракции 3-5 мм истирают в шаровой мельнице или в агатовой ступке в течение 1 мин, и полученный порошок наносится на прозрачную в инфракрасной области спектра подложку (KBr, NaOH). Определяют величины оптических плотностей пробы в области характеристических полос поглощения, по которым судят об относительном содержании основных породообразующих минералов (при v 1430 - карбонаты; при v 1090 -кварц; при v 1040 - глина; v 1165 и т.д.) с учетом коэффициентов влияния полос поглощения одна на другую. Кроме того, определяют оптические плотности пробы в двух точках вне характеристических полос поглощения, одна из которых располагается в ближней инфракрасной области спектра (v 4000 см ), а другая - в средней. Для пород осадочного комплекса удобной точкой фонового поглощения в средней инфракрасной области спектра являются точки с v 1610 и v 750 , в которых отсутствует характеристическое поглощение основных породообразующих минералов.

В данном примере воспользуемся точкой с v 1610 ). Пусть для исследования взята порода с высокими прочностными характеристиками, например песчаник с карбонатным или кварцевым цементом. Тогда, так как за 1 мин измельчения средний размер частиц составляет около 5 мкм, отношение оптических плотностей пробы /3 Оедоо/01б10 составляет около 2,5. Данное отношение для мягкой породы, например гипса, составляет около 1,2, что

свидетельствует о прочностных характеристиках исследуемых пород. При этом одновременно определяется минеральный состав исследуемой породы, что совместно

с параметром / позволяет, например, оперативно прогнозировать буримость проходимых скважиной пород.

Оптические плотности пробы могут быть определены как по спектрограмме с

использованием стандартного спектрометра типа IR-75, так и при помощи фильтрового анализатора, в состав которого входят оптические фильтры с пропусканием на указанных длинах волн,

Формула изобретения Способ определения петрофизических характеристик осадочных горных пород, включающий отбор и подготовку пробы для

инфракрасного спектрального анализа путем измельчения исследуемой горной породы в течение заданного интервала времени и нанесения на прозрачную в инфракрасной области спектра подложку, определение величин оптических плотностей пробы на длинах волн, соответствующих максимуму характеристических полос поглощения, искомых минеральных компонентов, и вне характеристических полос поглощения, по

которым судят об относительном содержании минеральных компонентов в составе исследуемой породы,отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и информативности способа, величины

оптических плотностей пробы вне характеристических полос поглощения минеральных компонентов определяют в двух точках спектра, одна из которых расположена в ближней, а другая в средней областях инфракрасного диапазона, причем выбирают такой заданный интервал времени измельчения образца исследуемой породы, при котором мягкие породы измельчаются до средних размеров частиц, не превышающих

длину волны, соответствующую выбранной точке спектра в ближней инфракрасной области, а прочные породы за данный интервал времени измельчаются до средних размеров частиц, превышающих длину волны, соответствующую выбранной точке спектра в средней инфракрасной области, и по соотношению полученных в данных точках спектра оптических плотностей пробы с учетом относительного содержания минералов в исследуемой породе судят о ее прочностных характеристиках.