Способ определения петрофизических характеристик осадочных горных пород

 

Изобретение относится к исследованию свойств горных пород с использованием инфракрасного излучения. Цель изобретения - повышение производительности и информативности способа за счет учета физикомеханических 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-областях, по которым судят о прочностной характеристике исследуемой породы и относительном содержании минеральных компонентов в составе пробы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ч (st)s G 01 N 21/35

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4714622/25 (22) 05.07,89 (46) 15.12.91. Бюл, Рв 46 (71) Кооперативный учебно-научно-технический центр "Меандр" при Московском институте нефти и газа им. И.М.Губкина (72) И.Г,Мельников, Б.А.Головин и С.В.Кожевников (53) 543.432 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1409898, кл, G 01 N 21/35, 1985.

Авторское свидетельство СССР

М 1260779, кл. G 01 N 21/81, 1985. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕТРОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

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

Цель изобретения — повышение производительности и информативности способа за счет учета физико-механи 1еских свойств исследуемой породы.

Сущность способа заключается в следующем.

При дроблении горной породы в течение фиксированного интервала времени порода измельчается до частиц, средний размер которых зависит от таких физикомеханических свойств породы, как абраэивность, твердость и т.д, Т,е. при прочих равных условиях более прочная в механическом отношении порода эа равный проме„„5U„„1698714 А1 (57) Изобретение относится к исследованию свойств горных пород с использованием инфракрасного излучения. Цель изобретения — повышение производительности и информативности способа за счет учета физикомеханических 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-областях, по которым судят о прочностной характеристике исследуемой породы и относительном содержании минеральных компонентов в составе пробы. жуток 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.излучения 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 (А < 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

1698714

55 пород за то же время.измельчение размера частиц составляет около 5 мкм, что резко увеличивает оптическую плотность проб в ближней области спектра эа счет большого рассеяния в области малых длин волн (Л<2,5 мкм), в то время как в средней области спектра (Л > 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 петрофиэических характеристик исследуемых пород.

Пример. 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 м = 1430 см — карбонаты; при 1 =1090см — кварц; прию=1040см 1— глина; v- 1165 см 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 иэ 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 см и ю- 750 см ", в которых отсутствует характеристическое поглощение основных породообраэующих минералов.

В данном примере воспользуемся точкой с и1610см 1). Пустьдля 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 ф= Оаио/0161о составляет около 2,5, Данwe отношение для мягкой породы, например гипса, составляет около 1,2, что

50 свидетельствует о прочностных характеристиках исследуемых пород. При этом одновременно определяется минеральный состав исследуемой породы, что совместно с параметром Р 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 производительностй и информативности способа, величины оптических плотностей пробы вне характеристических полос поглощения минеральных компонентов определяют в двух точках спектра, одна иэ которых расположена в ближней, а другая в средней областях инф- . ракрасного 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 эа 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,