УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОНИТОРИНГА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД

Полезная модель относится к геоэлектрохимии и может быть использована для измерения физико-химических параметров, например удельного электрического сопротивления (ρ), окислительно-восстановительного (Eh) и водородного (рН) потенциалов с последующим изучением их распределения для решения задач в области нефтегазопоисковой геологии.
По результатам измерений величин ρ, Eh, рН по длине образца и во времени можно судить о физико-химических свойствах горных пород, а интерпретация данных: измерений позволит выявлять основные элементы геологического строения и закономерности в распределении полезных ископаемых.
Известна электрохимическая ячейка, предназначенная для исследования, мембранного электролиза, состоящая из двух полуванн, охватывающих анолитное и катодное пространство с расположенной между ними мембраной, из анода в анолитном пространстве, при этом катодное пространство с поглощающим кислород катодом снабжено несколькими расположенными один над другим карманами для компенсации давления (Заявка на изобретение РФ №2002118331; МПК:С 25 В 9/00).
Известна электрохимическая ячейка, представляющая собой полый цилиндр, снабженный резервной камерой с капилляром в основании, содержащая противоэлектрод и наконечник с калиброванным отверстием. Резервная камера совмещена с полым цилиндром и дополнительно оснащена подвижной поршневой системой. Корпус ячейки снабжен приводом пространственного перемещения (Патент на изобретение РФ №2231754, МПК G 01 В 21/08).
Однако данные устройства не позволяют проводить измерения физико-химических параметров в образцах горных пород по всей длине ячейки.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является электроосмотическая ячейка, включающая цилиндрическую трубку с размещенными в ней платиновыми электродами, соединенными с источником постоянного тока, и закрытую с торцов крышками из оргстекла. Устройство содержит также трубки для отвода фильтрата из полости цилиндра (В.А.Королев, М.А.Некрасова. Экспериментальные исследования электрохимической миграции ионов металлов в дисперсных породах. Геохимия, 1998, №12, с.1277-1283). Для проведения мониторинга физико-химических, параметров горную породу размещали в полости цилиндрической
трубки между электродами. После пропускания электрического тока образец породы вынимали из ячейки, делили на пять равных частей, в которых определяли влажность, плотность, концентрации ионов.
Однако проведение мониторинга по всей длине образца, не вынимая образец из цилиндрической трубки, является невозможным.
Задачей полезной модели является создание конструктивно простого устройства с возможностью проведения мониторинга физико-химических параметров по всей длине образцов горных пород в геоэлектрохимической ячейке.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для мониторинга физико-химических параметров образцов горных пород, содержащем цилиндрическую трубку с размещенными в ней электродами, соединенными с источником постоянного тока, закрытую с торцов крышками из диэлектрика с отводами жидкости из полости трубки, согласно предлагаемому решению, цилиндрическая трубка по длине снабжена технологическими отверстиями, расположенными попарно в поперечной плоскости для размещения измерительных и термокомпенсационных электродов.
Количество пар отверстий может быть не менее 4, равномерно расположенных по длине трубки. Пары отверстий могут быть расположены симметрично относительно середины расстояния между электродами.
Оптимальным решением является расположение технологических отверстий на равных расстояниях друг от друга.
Количество технологических отверстий определяется закономерностью эмпирического расширения теоремы Котельникова, согласно которой расстояние между отверстиями должен быть не более 1/4 Т, где Т - период изменения измеряемого параметра по длине образца.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 изображено заявляемое устройство. Позициями на чертеже обозначены: 1 - цилиндрическая трубка, 2 -графитовые электроды, 3 - крышки из диэлектрика, 4 - технологические отверстия, 5 -отводы жидкости, 6 - образец горной породы.
Устройство содержит полую диэлектрическую трубку 1, в которой размещены графитовые электроды 2, которые с торцов трубки закреплены крышками из диэлектрика 3. В трубке 1 выполнены технологические отверстия 4 для ввода измерительного и термокомпенсационного электродов. Отверстия расположены попарно по длине трубки. В крышках из диэлектрика выполнены отводы жидкости 5.
Была изготовлена геоэлектрохимическая ячейка, в цилиндрической трубке которой были выполнены четыре пары технологических отверстий, диаметром 14 мм, при
этом каждая пара отверстий была расположена друг от друга на расстоянии между их центрами 30 мм.
Устройство работает следующим образом.
Исследуемый образец горной породы измельчают до фракции, например, 0,05-0,1 мм, помещают в полость цилиндрической трубки и насыщают дистиллированной водой до полной влагоемкости. Графитовые электроды подключают к источнику постоянного тока, который пропускают через образец породы в течение не менее 90 мин. Через определенные интервалы времени, например 20-30 мин, источник тока отключают и через технологические отверстия с помощью электродов производят измерения окислительно-восстановительного и водородного потенциалов образца, а также отбирают пробы на спектральный и петромагнитный анализы. По полученным данным строят графики измеряемых параметров, проводят анализ, по результатам которого судят о физико-химических свойствах горных пород, основных, элементах геологического строения и закономерностях распределения полезных ископаемых.
Положительный эффект полезной модели заключается в возможности проводить мониторинг физико-химических параметров в образцах горных пород по всей их длине, не вынимая образцы из ячейки, что достигается введением в конструкцию ячейки технологических отверстий.