Элементоприемник для геоэлектроразведки Советский патент 1982 года по МПК G01V3/02 G01V9/00 

1 Изобретение относится к области электроразведки и представляет собой электрод-элементоприемник, который может использоваться при проведении работ методом ЧИМ (частичное извлечение металлов).. Известен элементоприемник для гео электроразведки, содержащий керамический сосуд, заполненный электролитом, внутрь которого вставлен твердый электрод l. Недостатком этой конструкции является то, что она непригодна для метода ЧИМ. Известен элементоприемник, содержащий защитный перфорированный полиэтиленовый кожух и помещенные в него стакан из пористого материала. Внутр стакана заливается раствор электролита и вставляется твердый титановый электрод t2 3. Однако в этом устройстве возможно вытекание раствора электролита из-за плохого уплотнения мембраны. Кроме того, рабочей поверхностью электроприемника является только его донная часть, а при исследовании геологоразведочных скважин необходимо, чтобы рабочими являлись боковые поверхности элементоприемника. Известен элементоприемник, представляющий собой стакан из пористой керамики, помещенный в защитный перфорированный полиэтиленовый кожух. В керамический стакан заливается раствор электролита и вставляется твердый электрод t2l. Однако из-за сравнительно высокой сорбционной емкости керамики часть извлекаемых элементов сорбируется на ней и теряется. К тому же керами ческие стаканы изготавливаются из глины, содержащей элементы, в т.ч. мета;ллы, которые в ходе электрохимического процесса извлекаются из керамики и загрязняют раствор электро- лита. 3 Керамические стаканы также хрупкие и при каротаже глубоких, кавернозных скважин иногда раскалываются. Сложность изготовления керамичес ких стаканов малого диаметра и бол шой длины не позволяет изготавливать элементоприемники длиной более 0,4-0,5 м. Цель изобретения повьшение точ ности измерений. Указанная цель достигается тем, что в элементоприемнике для геоэлектроразведки, содержащем защитны перфорированный полиэтиленовый кожу помеп енный в него стакан из пористо материала с раствором электролита и погруженным в этот раствор твердым электродом, стакан для электролита выполнен из целлюлозной трубки, гер метично закрытой с одного конца. При этом толщина целлюлозной тру ки определяется соотношением где Е - толщина целлюлозы, мк; S - площадь поверхности элемент приемника, см ; V - объем эдементоприемника, см D - коэффициент диффузии ионов через оболочку, определяемы экспериментально . На чертеже представлена конструк ция элементоприемника, разрез. Элементоприемник состоит из отре ка целлюлозной трубки 1, загерме из рованной с нижнего конца, с раствором электролита 2, защитного кожуха 3 и твердого электрода 4. Целлнстоза обладает значительно меньшей по сравнению с керамикой сорбционной емкостью, что позволяет избежать потерь элементов (металт лов). Целлюлоза химически чиста и практически не загрязняет раствор электролита. Элементоприемник подготавливается к работе следующим образом. Целлюлозная трубка вьтускается в рулонах. Дпя изготовления элементоприемника от рулона отрезается трубка необходимой длины, замачивается в дистилированной воде, после чего гер метизируется с одного конца. Наиболее просто герметизацию осуществить завязыванием узла. Загерметизированный отрезок помещается в перфорирова 44 ный защитный полиэтиленовый кожух, прикрепленный к каротажному кабелю. В полученный таким образом стакан заливается раствор электролита и вставляется твердый титановый электрод, соединенный с одной из жил каротажного кабеля. Собранный таким образом Элементоприемник закрывается крьппкой и опускается в скважину. Аналогичнь1м образом подготавливаются к работе и остальные элементоприемники скважинного зонда, количество которых обычно составляет от 9 до 20 шт. После подготовки всех элементоприемников зонд опускается в скважину на исследуемый интервал, включается электрический ток. Под действием тока происходит растворение минералов,. выходящих на стенку скважины, перемещение растворенных компонент через буровой раствор и их концентрирование в элементоприемнике. Через определенное время электрический ток отключают и эленентоприамники под нимают на поверхность,где производится отбор проб растворов для последукяцего анализа. Использова нные отрезки целлюлозной оболочки выбрасываются и зонд подготавливается с новой оболочкой, Прн необходимости увеличения длиг. ны элементоприемника, для более полного исспедования скважин или, наоборот, для уменьшения его длины, для создания на стенке скважины более высокой плотности тока перфорированный защитный полиэтиленовый кожух наращивают или уменьшают, так как он состоит из свинченных между собой перфорированных полиэтиленовых колец. Соответственно длине кожуха изменяют длину и отрезаемого отрезка целлюлозной оболочки. Помимо механической прочности материал оболочки должен быть мелкопористьвл для исключения вытекания электролита из элементоприемников. Этим требованиям удовлетворяет, например, стандартная целлюлозная обол лочка для сосисок, изготовленная вискозным способом. К .дополнительным требованиям, предъявляемым к материалу оболочки, является небольшая скорость диффузии ионов через нее, так как в противном случае во время спуско-подъемнык операций, когда электрический ток отключен, накопленные ионы металлов уходят в окру5жающее пространство - буровой раств скважины. Количество ионов, выходящих из элементоприемника в безграни ное окружающее пространство под дей ствием диффузии, может быть определево по уравнению м OS-MrfT М М - количество выходящих ионов, млгр; D - коэффициент диффузии ионов через оболочку, S - площадь поверхности элементоприёмника, MQ- количество ионов в элементоприемнике, млгр; Т - время диффузии, ч; t - толщина оболочки, см; V - объем элементоприемника, Обьино время проведения епускоподъемных операций не превышает 0,5 Потери ионов за это время не должны превышать 5%, т.е.,05. При при менении целлюлозной трубки диаметром 2 см и длине элементоприемника 20 см отношение поверхности его к объему С5оетавляет 0,5. Коэффициент диффузии ионов цинка, через оболочку, определенный опытным путем в ла боратории, составляе.т «Ю смтч. По этим данным может быть опреяелен необходимая толщина оболочки по фор муле , .D-.S.MfiT. мк Л V-M Применение предложенного элемент приемника более выгодно по сравнени с известными. Для станции ЧИМ-10 Количество элементоприемников в зон 20 шт., за одну смену проводится 4 спуско-подъемные-операцииV станция работает 12 месяцев в году, по 20 дней ежемесячно. Для работы е керамическими стаканами необходимо иметь 4 комплекта, так как для них необходима суточная отмывка в кисло те. Комплект стаканов служит около 46 одного месяца, после чего заменяется на новый. Годовая потребность в керамических стаканах составляет v 20 X 4 X 12 960 щт. Для изготовления одного элеиентоприемника новой конструкции длиной 0,2 М необходим отрезок ц&опмлозной оболочки длиной 0,25 м. На HsrdTOB-j ление зонда из 20 элементоприемников уходит 5 м оболочки. Суточная потребность в оболочке соста1вляет 20 м, месячная 400, годовая 4800 М4 Годовые затраты существенно меньше, чем при использовании керамических элементоприемников. Формула изобретения 1.Элементоприемник для реоэлектроразведки, содержащий загцитный перфорированный полиэтиленовый кожух, поме щенньй в него стакан из пористого материала с раствором эле стролита и погруженш 1м в этотРаствор твердым электродом, отличающийся тем, что, с целью повьвпення точности измерений, стакан для электролита выполнен из ц1еллюлозной трубки, герметично закрытой с одного конца. 2.Элементопрнемник по п,, о т личающийся тем, что для уменьшения диффузионных потерь накапливаемых ионов, толщина целлйлозной трубки определена нз соотношения tV-.lo где t - толщина целлюлозы, мк; S - площадь поверхности элемен-ч топриемника, ,, V - объем элементоприемника, ctr, D - коэффициент диффузии ионов через оболочку, определяемый экспериментально, . Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе 1,Электроразведка. Справочник геофизика, М., Недра ., 1980, с. 62, 2.Поиски и разведка рудных месторождений методом ЧИМ, Методические рекомендации. ОНТИ ВИТР, 1978, с, 22, .