Способ определения степени доломитизации карбонатных пород Советский патент 1991 года по МПК G01N21/55 

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

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 указанного диапазона, то 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

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

D( Ач } Ј0бщ ( Ач )Ск + Сд I ,(1)

где 0(Ач ) - оптическая плотность пробы на полосе поглощения с максимумом на длине волны Ач;

Јобщ(Ач )- молярный коэффициент экс- тинкции;

Ск, Сд - концентрация кальцита и доломита соответственно;

I - толщина пробы

Для индивидуальных полос поглощения кальцита и доломита имеем систему уравнений Фирордта

D(Aj ) EI( Ai )CKI+ Ј2( А))СД1;

D(A2) - С1(Я2)Ск1 + Ј2 (А2)СД1, (2) где Јi (Ai), Ј2 (Ai), 61 (A2 ), Ј2 (fa ) - молярные коэффициенты экстинкции для кальцита и доломита на соответствующих длинах волн.

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

D (Ai ) . Dj;А2

ртхгг щ%} . (

:j

где г

100%;

ad - be |44Ци

Ј1 (/1ч)

к

ь -- тт-Ь-Ч и

Е1 (, лч J

61 (Яч)

(4) при Ci

d 424nPn c2

ei C/UГ) 100%.

Оптические плотности D пройы на различных длинах волн А определяются в соответствии с формулой

In од (А )

D(A) ln

(5)

1пр(Я)

где 1Под.(А), 1пр(А) - интенсивности подающего на пробу и прошедшего через нее излучений соответственно.

Подставляя соотношение (5) в расчетную формулу (4), получаем формулу для определения содержания доломита Сд в виде

г v AI )I (A2

д

(a d - b с

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

констант а, Ь, с и d определяются при тех же условиях спектрометрирования по эталонным образцам чистого кальцита и доломита. Анализ уравнения (3) показывает, что

абсолютное содержание доломита в породе Ci зависит от разности отнощений оптических плотностей пробы с соответствующими коэффициентами пропорциональности и не зависит от толщины пробы.

0 При этом для определения величин всех оптических плотностей пробы в соответствии с соотношением D(A) - In |ПЭД/Ч в

пр(/Л

качестве величины интенсивности падаю5 щего излучения Пад( А) используется интенсивность прошедшего через пробу излучения на длине волны 13,5 мкм, так как данная длина волны характеризуется минимальным поглощением как кальцита и доло0 мита, так и возможных примесей, так называемого нерастворимого остатка, который в общем случае включает в себя кремнезем, глинистые минералы и др. Кроме того, данная длина волны лежит между об5 щей характеристической полосой поглощения кальцита и доломита (11,4 мкм) и их индивидуальными полосами поглощения (13,7 и 14,0 мкм). Этим зыбором достигается высокая точность опр деления оптических

0 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 вол5 ны (43,5 мкм), чем достигается не только идентичность в пробоподготовке, но и стабильность постоянных коэффициентов а. Ь, end, используемых при определении искомых концентраций. Дополнительным факто0 ром повышения точности является то, что искомая концентрация (см.уравнения 3, 4) пропорциональна разности отношений оптических плотностей, что позволяет уменьшить и аддитивную и мультипликативную

5 погрешность измерения.

При использовании же длин волн 13,4 или 13,6 мкм точность определения доломита резко снижается. Проиллюстрируем данное утверждение примером определения

0 количественного содержания доломита для искусственно созданной смеси, содержащей 65 доломита и 35% кальцита, спектр которой представлен на чертеже. Как следует из представленной спектрограммы, ин5 тенсивность прошедшего через пробу излучения на длине волны 13,5 мкм составила 70,5%. Данная величина на длинах волн 13,4 и 13,6 мкм соответственно равна 69,0 и 64,0%. Абсолютная погрешность определения 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 20% содержания третьего компонента (глина, кварц). Для оперативного определения оптических плотностей пробы нет необходимости получать весь спектр поглощения пробы, достаточно это сделать в указанных областях.

Преимуществом предлагаемого способа по сравнению с известными является повышение точности определения степени доломитизации карбонатных пород, что по- зволит повысить достоверность литологиче- ского расчленения разреза бурящихся скважич и выявления продуктивных интервалов.

Формулаизобретения

Способ определения степени доломитизации карбонатных пород, включающий подготовку пробы исследуемой породы в присутствии нейтрального растворителя и нанесение полученной суспензии на про- зрачную в инфракрасной области спектра подложку, зондирование полученной пробы

излучением на длинах волн AI 13,7 мкм и А2 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 т- личающийся тем, что, с целью повышения точности, исследуемую пробу дополнительно зондируют излучением с длиной волны Аз 13,5 мкм и с длиной волны ХА в диапазоне 11,3-11,4 мкм, соответствующей общей полосе поглощения кальцита и доломита, а абсолютное содержание доломита Сд определяют по формуле

d,n{$L)-K,,.(V

г - (А1

t-n -

(ad-bc)ln

rflel(Ai), i(A2), (Аз), l(A4) - интенсивности излучений, прошедших через исследуемую пробу на соответствующих длинах волн;

а, Ь, с, d - постоянные калибровочные коэффициенты, предварительно определенные для чистого кальцита и доломита а используемом устройстве.

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 оп- тических плотностей пробы на характеристических полосах поглощения соответственно кальцита и доломита и оптической плотности пробы на их общей полосе поглощения. 1 ил.

40

20

поа

1100

900

700

590 (ал)