Способ обнаружения в осадочных породах минералов арагонита, кальцита или доломита

(51) 01 24/10 (2006.01) 01 33/24 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Предложен способ обнаружения в осадочных породах минералов арагонита, кальцита или доломита, включающий отбор, подготовку образцов и анализ, при этом анализ образцов проводят методом электронного парамагнитного резонанса(ЭПР), а идентификацию ЭПР-спектров минералов осуществляют через спектральные характеристики ионов М 2, внедренных в кристаллические структуры указанных минералов. При необходимости, дополнительно проводят анализ образцов методом рентгеновской дифрактометрии или ИК-спектроскопии. Техническим результатом изобретения является возможность определения минералов арагонита,кальцита и доломита в осадочных породах при их совместном присутствии.(76) Насиров Рахметулла , Султангалиев Гильман Олжагалиевич , Габдуллин Жасулан Манарбекович(54) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ В ОСАДОЧНЫХ ПОРОДАХ МИНЕРАЛОВ АРАГОНИТА,КАЛЬЦИТА ИЛИ ДОЛОМИТА(57) Изобретение относится к области газонефтяной геологии, в частности, изучению минералогического состава осадочной породы,конкретно,к идентификации минералов арагонита, кальцита и доломита, входящих в состав карбонатных образований. 21604 Изобретение относится к области газонефтяной геологии, в частности, изучению минералогического состава осадочной породы,конкретно,к идентификации минералов арагонита, кальцита и доломита, входящих в состав карбонатных образований. Известно, что осадочные (нефтеносные) породы кроме аморфных веществ содержат различные виды минералов кварц, каолинит, смешаннослойные глинистые минералы, мусковит, альбит, смектит,слюды, калиевые полевые шпаты, пирит, карбонаты,ангидрит и др Одной из наиболее распространенных видов осадочных пород является карбонатная порода,содержащая арагонит, кальцит и доломит, которые присутствуют в породе, как правило, в виде смеси. Трудность их обнаружения заключается в том, что известные методы определения карбонатных минералов не идентифицируют несколько минералов, а преимущественно один из них, что не позволяет оперативно изучать интервалы разреза нефтегазовых скважин. Известен способ обнаружения карбонатных минералов в осадочных породах методом рентгеновской дифрактометрии, включающий отбор и препарирование образцов горных пород,проведение анализа и интерпретацию полученных дифрактограмм (Васильев Е.К., Васильева Н.П. Рентгенографический определитель карбонатов. М.,Наука, 1980, с.143). Основным недостатком способа является низкая чувствительность обнаружения минерала кальцита. Подтверждением может служить сравнение дифрактограмм при рентгенометрическом анализе арагонитовых раковин (фиг.1, а) и кальцитовых раковин мелового периода(фиг.1,б). Дифрактограммы отличаются друг от друга по положению дифракционных максимумов. Однако на дифрактограмме арагонитовых раковин, в которых обязательно присутствие кальцита, наблюдается лишь незначительное проявление самого интенсивного пика, характерного для кальцитовой структуры (3,033 А). Кроме того, в работе ( ., 1985, р.363) показано, что рентгеновским исследованием не обнаруживается присутствие кальцита в смеси карбонатных минералов даже при его содержании порядка 5. Известен также способ обнаружения карбонатных минералов в осадочных породах методом ИК-спектроскопии(Плюснина И.И. Инфракрасные спектры минералов. М., МГУ, 1977, с.174). На фиг.2 приведены ИКспектры осадочных пород. Спектр минерала доломит Имашевского месторождения (фиг.2 а) сравнивался со спектром доломитовой породы месторождения Бекбулат, содержание доломита в котором по данным рентгенофазового анализа составляет 90 (фиг.2 б). При сопоставлении расположения полос на спектрах в образце исследуемой породы 2 Имашевского месторождения были установлены полосы доломита и каолинита. Однако присутствие в породе кальцита ИК-спектр не обнаруживает, что,вероятно, связано с наличием примесных минералов, а именно, каолинита и наложением полос одного минерала на другой. Задачей изобретения является разработка эффективного способа обнаружения минералов арагонита, кальцита и доломита в породах. Техническим результатом изобретения является возможность определения минералов арагонита,кальцита и доломита в осадочных породах при их совместном присутствии. Это достигается тем, что в способе обнаружения в осадочных породах минералов арагонита,кальцита или доломита, включающем отбор,подготовку образцов и анализ, при этом анализ образцов проводят методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), а идентификацию ЭПР-спектров минералов осуществляют через спектральные характеристики ионов 2,внедренных в кристаллические структуры указанных минералов. При необходимости,дополнительно проводят анализ образцов методом рентгеновской дифрактометрии или ИКспектроскопии. Сущность изобретения заключается в следующем. Существенное отличие предлагаемого способа заключается в том, что проводится анализ исследуемого образца методом электронного парамагнитного резонанса. Преимущество этого метода состоит в том, что на спектральные характеристики сигналов ЭПР исследуемых минералов арагонита, кальцита и доломита не влияют другие примесные минералы. Для обнаружения собственно минералов арагонита, кальцита и доломита используются спектральные характеристики двухвалентного иона марганца, который всегда присутствует в кристаллических структурах указанных минералов. Было установлено, что в спектрах ЭПР образцов,содержащих арагонит, кальцит или доломит,фиксируются линии, относящиеся к ионам марганца с различными спектральными параметрами. Т.е. эти спектры соответствуют различным кристаллическим структурам (арагониту, кальциту или доломиту), в которые внедрены ионы марганца М 2. На фиг.3 представлен спектр ЭПР раковины двухстворчатого моллюска. При идентификации минералов на ЭПР- спектре было установлено, что спектральные линии М 2,отмеченные квадратиками, относятся к арагонитовой структуре,а линии, отмеченные кружочками - к кальцитовой структуре. Полученные результаты подтверждены также данными рентгеноструктурного анализа и ИК-спектров. Спектральные линии,характеризующие кальцитовую структуру, часто наблюдаются в мергелях, известняковых породах, осадочных отложениях Прикаспийской впадины. Способ осуществляют следующим образом. 21604 Каждый образец породы,взятой из геологических разрезов, подвергают сушке при температуре 105 С до постоянного веса, чтобы избежать влияния влажности на чувствительность применяемого спектрометра. Размельченную породу помещают в кварцевые ампулы диаметром 4 мм. Спектры ЭПР регистрируют на радиоспектрометре Е-12 фирмыс использованием двойного резонатора. В одном из резонаторов находится исследуемый образец, во втором - эталон. Спектры ЭПР регистрировали как при комнатной температуре, так и при температуре жидкого азота. Для проведения измерений при 77 К использовали кварцевый сосуд Дьюара. При необходимости проводили дополнительный анализ образцов методом рентгеноструктурного анализа или ИК-спектроскопии. Ранее на фиг.3 были показаны ЭПР-спектры двух одновременно обнаруженных минералов - арагонита и кальцита. На фиг.4 приведены ЭПР-спектры доломита породы Имашевского месторождения (фиг. 4 а),который полностью совпадает со спектром доломита из резервуара месторождения Бекбулат(фиг.4 б), в котором содержание доломита по данным рентгенофазового анализа составляет 98. Здесь наблюдаются спектры двух ионов М 2,различающиеся величинами- факторов (2,0100 и 2,0028). Линии 1 и 2 в высокополевой части спектра принадлежит ионам М 2, замещающим в кристаллической решетке доломита ионы 2 и Са 2 соответственно. В центральной части спектра доломитовой породы Имашевского месторождения наблюдается несимметричный синглет от А-центра каолинита, что мешает идентификации доломита с помощью ИК-спектроскопии (фиг.2) и не влияет на характеристики ЭПР-спектров. С помощью метода ЭПР-спектроскопии доломит был также обнаружен в девонских отложениях месторождений Тортай, скв.4, Равнинная, скв.8,Володарское, скв.2 и др. Предлагаемый способ обнаружения карбонатных минералов арагонита, кальцита и доломита методом ЭПР при изучении разреза нефтегазовых скважин позволяет получать оперативную информацию о качественном составе исследуемого объекта. Важным практическим результатом предлагаемого способа является применение метода ЭПРспектроскопии при массовых анализах минералов арагонита, кальцита и доломита в разрезах нефтегазовых скважин, так как при данном методе на обнаружение указанных минералов не влияют другие минералы, входящие в состав осадочных отложений. Применение заявляемого способа позволит повысить экономическую эффективность геологогеохимических и петрографических исследований,поскольку карбонатные породы в качестве коллекторов нефти и газа уверенно конкурируют с терригенными образованиями. По различным данным, от 50 до 60 современных мировых запасов углеводородов приурочено к карбонатным образованиям. Поэтому широкое применение предлагаемого способа при изучении геологического разреза нефтегазовых скважин имеет важное практическое значение. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ обнаружения в осадочных породах минералов арагонита, кальцита или доломита,включающий отбор, подготовку образцов и анализ,отличающийся тем, что анализ образцов проводят методом электронного парамагнитного резонанса(ЭПР), а идентификацию ЭП-спектров минералов осуществляют через спектральные характеристики ионов М 2 внедренных в кристаллические структуры указанных минералов. 2. Способ по п.1. отличающийся тем, что при необходимости, дополнительно проводят анализ образцов методом рентгеновской дифрактометрии или ИК-спектроскопии.