Устройство для определения степени доломитизации карбонатных пород

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ц11 4 G 01 N 21/27

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ф ер

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /; ., g

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ @ь-: 397.у ; (21) 3771574/24-25 (22) 20.07.84 (46) 07.04.86. Бюл. N - 13 (71) Московский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт нефтехимической и газовой промьппленности им. И,М.Губкина (72) А.С.Моисеенко, И,Г.Мельников и A.À.Ìàõîâ (53) 535.24 (088.8) (56) Патент США 11 3322941, кл. 356100, 1974.

Моисеенко А,С. и др. Инфракрасный спектральный анализатор полевого типа для анализа минерального состояния и нефтесодержания керна и шлама: Реферативный научно" технический сб. Сер, "Автоматизация и телемеханизация нефтяной промьппленности"

М., 1983, вып, 11, с. 6 7. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ДОЛОМИТИЗАЦИИ КАРБОНАТНЫХ ПОРОД (57.) 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 измеритель ного и оптического каналов

2 ил.

1223091

Изобретение относится к исследованию минерального состава веществ, в частности для определения характера карбоиатных пород с использованием инфракрасного излучения, и может быть 5 использовано в составе аппаратуры геофизических станций при комплексном анализе.

Цель изобретения — сокращение вре мени-и повьппение точности определе- lO ния степени доломитизации карбонатных пород.

На фиг. 1 представлена оптическая схема устройства; на фиг, 2 — блоксхема электрической части устройства.

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 канала 25 сравнения, светофильтр 11 канала сравнения, кювета 12 сравнения, приемник

13 ИК-излучения, усилитель 14, первый и второй синхронные детекторы

15 и 16, формирователи 17 и 18 опорного напряжения измерительного кана ла 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 сравне- 45 ния и приемник 13 ИК-излучения, выход которого через усилитель 14 соединен с входом первого 15 и второго

16 синхронньж детекторов, к управляющим входам которых подключены 50 последовательно соединенные фотодиоды 3 и 8 и формирователи )7 и 18 опорного напряжения измерительного канала и канала сравнения соответственно, а выходы первого 15 и второго 55

16 синхронных детекторов подключены к входам первого блока 19 вычисления оптической плотности, и блок 20 регистрации, при этом введены дополнительный оптический канал, состоящий из первого 21 и второго 22 зеркал, фотодРода 23 и светофильтра 24, дополнительный формирователь 25 опор. ного напряжения, третий сийхронный детектор 26, второй блок 27 вючйеления оптической плотности, вт8рбй вход которого соединен с выходом второго синхронного детектора 26, вьжод первого блока 19 вычисления оптической плотности - с первым входом блока 28 деления, второй.вхбд 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-излучения, расположенного 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 18 опорного напряжения, при этом сигнал на выходе синхронного детектора 16 пропорционален величине интенсивности

ИК-излучения, 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, прошедвего через кювету 7 с

D =0@ — = К (%) Cd, I

Io где Iо I — соответственно интенсивности подающего и прошедmего через образец излучения; — коэФфициент поглощения исследуемого компонента вещества на характерис.тической длине волны 7 — толщина образца; — концентрация исследуемого компонента в составе образ ца, тической плотности образца волны Ъ,, измерительного на длине волны а дополниг канала справедливы соотноК (S) .d

С то для on ,на длине канала и тельного щения (2) (3) Разделив выражение (2) на выражение (3) имеем (4) Выражение 4 показывает, что отношение оптических плотностей пропорционально отношению концентраций исследуемых компонент и не зависит от 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 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-Веера оптическая плотность образца определяется согласно выражению

22 3091

4 и 24. При использовании в качестве светофильтров 11,6 и 24 узкополосных инфракрасных светофильтров с максимумами полос пропускания соответственно 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 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-излучения выше и, следовательно, соотношение сигнал/шум предлагаемого устройства возрастает, Кроме того отличительной особенностью полосы поглощения карбонатных пород с максимумом, равным 11,„ 4 мкм, является то, что в зависимости от соотношения между кон30 центрациями кальцита и доломита изменяется не ее интенсивность, а происходит ее смещение, причем диапазон этого смещения при возрастании концентрации доломита в исследуемой породе от 0 до 100 составляет окоЗ5 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 вре мени одного анализа, повышении точ45 ности определения искомых характеристик, а также сокращении амортизационных расходов при его эксплуатации. При использовании предлагаемого устройства в составе комплексной геофизической аппаратуры для исследования скважин в процессе бурения на нефть и ras указанные преимущества позволяют повысить скорость и качество интерпретации геологичес5З кого разреза скважины и тем самым увеличить достоверность определения местонахождения продуктивных пластов.

1223091

Формула изобретения

Устройство для определения степени 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 йсследуемым веществом, канал сравнения, состоящий из фотодиода и первого и второго зеркал, между которыми располо" жены 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 време-. ни и повыщения точности определения степени доломитизации карбонатных пород, в него введены оптический канал, состоящий из первого и второ. го зеркал, фотодиода и светофильтра, дополнительный формирователь опорноно напряжения, третий синхронный 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 детекторс соединен с первым входом второго блока вычисления оптической плотности, второй вход которого соединен с выходом второго синхронного детектора, выход первого блока вычисления оптической

2S плотности соединен с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с выходом второго блока вычисления оптической плотности, а выход блока деления соединен с входом блока регистрации, 1223091

Составитель А.Чурбаков

Редактор Н,Рогулич Техред В.Кадар . Корректор СЛекмар

Заказ 1704/45 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óàãîðîä, ул.Проектная,4