СПОСОБ АНАЛИЗА ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД
METHOD OF ANALYSIS OF ROCK SAMPLES

Изобретение относится к спектрохимическим способам анализа образцов горных пород, а именно к способам определения нефтепродуктов при геологоразведке углеводородного сырья, основанным на молекулярной люминесценции.
Известен способ флуоресцентной идентификации и мониторинга почв и их загрязнений, заключающийся в обнаружении различных веществ по отклику люминесценции, возбуждаемой излучением полупроводникового лазера в диапазоне 350-525 нм (заявка №2010104557, МПК G01N 21/64 - аналог).
Спектр люминесценции нефтепродуктов находится в более коротковолновой области (300-400 нм). Поэтому к поиску нефтепродуктов он мало пригоден. Для возбуждения люминесценции нефтепродуктов нужен более коротковолновый источник. Сам по себе изложенный в изобретении метод сложен и академичен, пригоден для научных исследований в биологии, растениеводстве и других отраслях естествознания. Громоздкость, несоответствие возбуждаемой области люминесценции нефтепродуктов делают упомянутую методику непригодной в геологоразведке нефтепродуктов, особенно в полевых условиях.
Наиболее близким является способ анализа образцов горных пород, отобранных при бурении скважин, путем обработки породы растворителем, получения из нее вытяжки нефти, облучения УФ-светом и регистрации люминесценции вытяжки, при этом образец породы разрезают перпендикулярно оси, смачивают растворителем плоский срез образца, осуществляют вытяжку нефти плотным контактированием среза с фильтровальной бумагой, облучают УФ-светом отпечаток вытяжки на фильтровальной бумаге, сопоставляют интенсивность люминесценции центральной и периферийной частей, по соотношению которых судят о загрязнении образца промывочным раствором (авт. свидетельство №1040387, МПК G01N 21/64 - прототип).
В способе описан метод смачивания растворителем среза керна с последующим облучением УФ-светом, после чего сравнивают люминесцирующие участки бумаги и по ним судят о наличии нефтепродуктов в образцах горной породы. Этот способ является качественным показателем на случайно сделанных срезах и не может рассматриваться представительным. Недостатком этого способа является низкая точность определения углеводородных веществ, а также помехи, вызванные люминесценцией горной породы.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение точности определения насыщенности нефтяными веществами горных пород за счет повышения точности анализа в вытяжке по калибровочным графикам.
Технический результат достигается тем, что в качестве источника возбуждения люминесценции нефтяных веществ используются резонансные линии ртути 184,9 и 253,6 нм калибровочных растворов тяжелых и легких фракций углеводородных соединений, а также абсорбционные фильтры и фотоэлементы с усилителем, способные обнаруживать люминесценцию малых количеств нефтяных соединений и при этом снизить помехи люминофоров горных пород.
Поставленная задача достигается тем, что в способе анализа образцов горных пород, отобранных при бурении скважин, путем обработки породы растворителем, получения из нее вытяжки нефти, облучения УФ-светом и регистрации люминесценции вытяжки, образцы горных пород измельчают, измельченную породу обрабатывают бензо-спиртовым растворителем (4:1), выдерживают 18-20 часов при температуре 60°C, отстаивают и фильтруют, полученную вытяжку облучают УФ светом с резонансными линиями ртути 184,9 и 253,6 нм, регистрируют люминесценцию фотометром с набором абсорбционных светофильтров, определяют легкие и тяжелые фракции углеводородных соединений, устраняют помехи люминесценции горных пород сдвигом измеряемой полосы люминесценции в более коротковолновую область.
Способ анализа образцов горных пород, отобранных при бурении скважин, представлен на чертежах.
На фиг.1 - блок-схема флуориметра; на фиг.2 - графики зависимости отклика флуориметра (фототока) от концентрации люминесцирующего нефтепродукта (мг/л); на фиг.3 - таблица содержания нефтепродуктов в кернах горных выработок.
Флуориметр содержит источник ультрафиолетового излучения 1, светофильтр 2 света, возбуждающего люминесценцию, кювету 3 с раствором люминесцирующего вещества, светофильтр 4 люминесценции, приемник 5 люминесценции, усилитель 6 светового сигнала люминесценции, измеритель 7 фототока.
В качестве источника УФ излучения 1 использовалась ртутная лампа, излучающая резонансные линии на длинах волн 184,9 нм и 253,6 нм (кварцевая лампа типа ПРК, полученная путем удаления люминесцирующего кожуха с ламп типа ДРЛ-250). Светофильтры 2 для возбуждения люминесценции пропускают свет только в области поглощения исследуемого вещества и не пропускают свет в области люминесценции. Светофильтр 4 люминесценции пропускает люминесценцию, но возбуждающий свет полностью поглощается.
Светофильтры 2 и 4 являются абсорбционными, их действие основано на неодинаковом поглощении света в различных областях спектра. Светофильтры выбирают исходя из спектра поглощения определяемого вещества так, чтобы спектральная область максимального поглощения лучей и область максимального пропускания лучей светофильтром была одной и той же, то есть максимум поглощения раствора должен совпадать с максимумом пропускания (минимумом поглощения) светофильтра.
В соответствии со спектром люминесценции подбирались и абсорбционные светофильтры для источника возбуждения и самой люминесценции нефтепродуктов.
На фиг.2 представлены графики зависимости отклика флуориметра (фототока) от концентрации люминесцирующего нефтепродукта (мг/л). Ими служили растворы авиационного бензина АИ-92 и моторного масла М-Г8 в четыреххлористом углероде. В зависимости от интенсивности люминесценции прибор позволяет проводить измерения в различных диапазонах.
Многие органические вещества, в том числе нефтепродукты, люминесцируют в ультрафиолетовом свете, что позволило использовать это явление в количественном анализе.
Способ анализа образцов горных пород осуществлялся следующим образом.
8
18
10
22
3
Керны пород углеводородного сырья были измельчены, затем емкости с 20 г измельченного продукта заливались растворителем (4:1), смесью бензола 80% и 20% спирта, выдерживались 18-20 часов при температуре 60°C. В отфильтрованном растворе находились нефтепродукты двух фракций: легких, бензинов - CH и тяжелых, масел - СH. От каждого раствора по 5 мл заливалось в кювету флуориметра и измерялась интенсивность люминесценции. Предел измерений малых количеств нефтепродуктов составил для легких и тяжелых фракций соответственно 3 и 10 мкг/дм. По градуированным калибровочным графикам стандартных растворов находилось содержание люминесцирующих нефтепродуктов. Зная концентрацию в растворах, легко определить содержание нефтепродукта в кернах (таблица на фиг.3).
Заявляемым способом достигается полнота извлечения углеводородных веществ путем измельчения образца до мелкодисперсного состояния, растворения измельченного вещества бензол-спиртовой смесью (4:1), облучением вытяжки УФ-светом с резонансными линиями ртути 184,9 и 253,6 нм, измерения возбуждаемой люминесценции с использованием системы абсорбционных светофильтров, позволяющей выделить нужную область спектра, устранить помехи люминесценции горных пород, иметь возможность судить о фракции определяемых нефтепродуктов.
Для снижения порога обнаружения люминесценция измерялась чувствительным фотоэлементом с большой полусферической улавливающей поверхностью. Растворителями при изготовлении калибровочных растворов легкой и тяжелой фракций углеводородных веществ служили дихлорэтан четыреххлористый углерод.
Таким образом, разработан недорогой, удобный в полевых условиях люминесцентный способ определения малых количеств нефтепродуктов при геологоразведке углеводородного сырья. Заявляемый способ (и его приборное обеспечение) прост, надежен, годен для эксплуатации в полевых условиях. Его надежность проверялась на нефтеносных образцах углеводородного сырья.