Description:

"First Break том 26, Июнь 2008. Технология в деталях. Моделирование формации Boda Aleurolite (BAF), основанное на анализе керна с использованием лазерного плазменного спектрометра. Gyula Maros,1 Laszlo Andrassy,2 Laszlo Zilahi-Sebes2* и Zoltan Mathe3 описывают применение передвижного сканера керна и встроенного в него лазерного плазменного спектрометра (ImaGeo-LIPS) для геологической характеристики формации Boda Aleurite (BAF) как возможного места для размещения высокорадиоактивных отходов. Предварительные исследования площадей, пригодных для размещения высокорадиоактивных отходов, начались в Венгрии в 1990 г. Результаты показали, что пермская формация Boda Aleurolit (BAF) является лучшим кандидатом для этой цели (Majoros, 1999). В ходе детального анализа геологических характеристик формации были пробурены несколько скважин и выполнено геологическое картирование. Было необходимо исследовать проницаемость и свойства герметичности вмещающих пород вероятного хранилища. Степень поглощения обусловлена не только вещественным составом пород, но также в значительной мере проницаемостью. Более высокая проницаемость - при постоянном химическом составе и зернистости - означает более низкую способность удерживания, сохранения. Чтобы оценить адсорбционную способность пород в месте их залегания, должны быть выполнены предварительные исследования методом скважинного каротажа. Оценка проницаемости по скважинному каротажу основана на определении пористости и глинистого содержания. Точность определения значений пористости возрастает, если мы знаем плотность минерального скелета, которая зависит от типа вещественного состава рассматриваемых пород. Другим фактором при оценке проницаемости является глинистое содержание, которое может быть определено различными методами. Так как все методы - за исключением одного или более каротажных устройств - будут давать только косвенную информацию о химическом составе минерального скелета, возможна противоречивая интерпретация. Чтобы разрешить эти противоречия, необходимо иметь некоторую информацию о литологии, основанную на анализе кернового материала. Обычно эти данные представлены в виде, который не позволяет количественное сопоставление с геофизическими кернограммами. В результате существует острая потребность в быстром полевом методе для литологического описания керна, которое может быть прокоррелировано с каротажными диаграммами, что повысит точность литологической модели. В ходе геофизической интерпретации BAF было выявлено две главные компоненты модели: одна, содержащая глины, илистые отложения и гематит, другая - главным образом альбит и доломит. Хотя теоретически илистые отложения являются зернистой категорией, они могут рассматриваться как "минеральная компонента" ильзита, характеризующегося присущими ему значениями нейтронной пористости и плотности. Он состоит в основном из кварца. По этим двум модельным компонентам может быть определен детальный минеральный состав для оценки адсорбционных свойств и проницаемости. Последнее является той задачей, которую мы пытаемся решить по значениям элементных оксидов, измеренным с аппаратурой ImaGeo-LIPS, и по каротажным диаграммам, и по полученным значениям подразделяя каждую из двух главных компонент на дополнительные минеральные компоненты. Самые современные методы химического полевого анализа керна (Andrassy et al., 1998, Andrassy et al., 2000) ставят новые задачи перед специалистами по скважинному каротажу, когда им требуется прокоррелировать данные, базирующиеся на различных физических принципах. В первую очередь мы рассмотрим в общих чертах принцип действия аппаратуры, разработанной для химического анализа образцов керна. Сканер керна ImaGeo был разработан Венгерским Геологическим Институтом в качестве полевой аппаратуры. Он способен сканировать всю поверхность образца керна длиной в 1 м. Результат сканирования представлен изображением с высоким разрешением (диаметр пиксела: 0,075 мм) полной длины окружности в двух измерениях. Принимая во внимание, что аппарат способен сканировать керн с диаметром 20 см, максимальный размер файла изображения составляет более 110 мегапикселей. Продолжительность времени сканирования, зависящая от диаметра керна, составляет 1-2 минуты. Сканер ImaGeo смонтирован в аппаратурном передвижном фургоне и поэтому может быть задействован на буровой площади. Системное программное обеспечение позволяет цветную калибровку и воспроизведение множества изображений в виде гистограмм. Полученные изображения интерпретируются с использованием нашего собственного программного обеспечения. Аппаратура LIPS (лазерно индуцированный плазменный спектрометр), соединенный со сканером керна ImaGeo, был разработан авторами (рис. 1). Мощный лазерный луч Nd-Yag, нацеленный на участок поверхности керна диаметром в 0,1 мм, генерирует плазму, и спектроскопический анализ испускаемого ею света позволяет представить в процентном отношении распределение различных элементов (Andrassy et al., 1998, Andrassy et al., 2003). Выбор цели задается по сканированному изображению в воспроизводимой и документированной форме. После этого - благодаря контролю сканера керна - блок LIPS автоматически устанавливается над выбранной точкой и выполняет измерение. Положение выбранной точки может быть связано с ориентацией керна. Возможно также автоматическое наблюдение вдоль профиля или на площади. Взаимосвязанное программное обеспечение выдает изображение целевого участка, наблюденного спектр и его интерпретацию в виде концентрации элементов; оно также обеспечивает калибровку и разные положения (рис. 2). Каждое наблюдение вместе с интерпретацией занимает по времени около 20 сек, и полученные данные накапливаются в файле изображения (Maros et al., 2003). Геология формации Boda Aleuroiite до 17.67 м, потом до 50 м (до основания) в 2004 г. была вертикально пробурена скважина Bakonya (Bak-5). Этот интервал состоит из аргиллитов, с непрерывным отбором керна. Скважина началась в четвертичных доломитов, переслаивающихся в различных отложениях до 2,5 м, затем прошла сочетания. Аргиллиты часто рыжевато-коричневые. Каверны, заполненные материалом, белые, неправильной формы, иногда вытянутые, и, когда слоистость может быть определена по доломитовым прослоям, видно, что они стремятся быть однородными. Слоистость наблюдается только тогда, когда присутствуют доломитовые прослои. Переход к глинам, содержащим альбит, постепенный и сопровождается возрастанием трещин, заполненных кальцитом и альбитом. Граница доломитовых прослоек резкая. Переслаивание глинистых алевролитов и алевролитов иногда нечетко горизонтальное и параллельно напластованию. Аргиллит с включениями альбита (рис. 3) отличается от однородных аргиллитов только присутствием каверн, заполненных кальцитом и альбитом. Размер каверн параллельными слоистости. Расстояние между альбитовыми включениями измеряется также в мм. Авролит с альбитовыми включениями и прослои доломитов (рис. 4) также рыжевато-коричневые. Включения альбита белые, неправильной формы, слегка голубовато окрашенные пятна размером приблизительно мм разделяют их друг от друга (рис. 4а). В алевролитах с включениями альбита различаются мутные прослои доломита (рис. 4b), в значительной степени с трещинами высыхания. Степень выраженности реседиментации значительна. Доломитовые прослои варьируют по мощности от нескольких миллиметров до 10 см, чаще всего между 2 и 3 см (рис. 4с и 4d). По цвету они желто-коричневые или серо-коричневые. Доломиты без примесей редки, обычно содержат глинистые пластины до 1 мм толщиной и почти всегда пластины скручиваются вдоль трещин высыхания. В доломитовых прослоях присутствуют следы органических остатков. Вдоль этих трещин впоследствии имела место тектоническая активность. Алевролит также рыжевато-коричневый, хорошо отсортированный и неслоистый, массивный и со следами выветривания в зернах. Он является тонкозернистым с мелкими зернами мусковита и не содержит включений. Рис. 1 Сканер керна ImaGeo и колеблется также в мм. Авролит с альбитовыми включениями и прослои доломитов (рис. 4) также рыжевато-коричневые. Включения альбита белые, неправильной формы, слегка голубовато окрашенные пятна размером приблизительно мм разделяют их друг от друга (рис. 4а). В алевролитах с включениями альбита различаются мутные прослои доломита (рис. 4b), в значительной степени с трещинами высыхания. Рис. 2 Сканированная картина алевролита с включениями альбита, кальцитовыми заполнениями вместе с изображением веб камеры спектрометра и выбранными местами измерений LIPS (20.603-20.621 м). Рис. 3 Сканированная картина образца керна №42 (аргиллит с включениями альбита), показывающая линию 42a (47.659-47.686 м) измерений LIPS. Рис. 4 Моментальная фотография ImaGeo различных типов алевролита с включениями альбита и доломитовыми прослоями, показывающая точки измерений LIPS. а) Образец керна 26 (33.713-33.731 м); б) образец керна 17 (21.326-21.354 м); в) образец керна 16, линия LIPS а (20.447-20.465 м); г) образец керна 16, линия LIPS b (20.603-20.621 м)." Corresponding author: Gyula Maros, E-mail: zilahi@elgi.hu. 2008 EAGE www.firstbreak.org Ключевые слова: break, должный, измерение, представленный, доломит, технология деталь, нижний, элемент, размер, метод, глинистый, сканер, zilahi-sebess, хороший, интерпретация, включение альбит, минерал, дальнейший, изображение, доломитовый, параметр, измерение lips, алевролит, технология, eage, vihar, положение, раствор, выборка, сопротивление, образец, предел, измерение imageo-lips, основное, место, geophysical, коричневый, возможный, включение, анализ, означать, imageo, maros, зависеть, сканировать, imageo-lips, связь, образец керн, рассматриваться, firstbreak, нейтронный, доломить, формация, считаться, содержание, получить, обычный, firstbreak org, измеренный значение, molnos, аппаратура, микрокаротаж, определённый, отношение, илистый, зона, представить, модель, полученный, попадать, порода, предположить, компонент, июнь, литологический, аргиллит, значение, содержать, нейтрон, диаграмма, ильзит, альдоитный компонент, каротаж, состав, нейтронный пористость, мм, отбор, выветрить, альбит, плотность, прослой, каротажный, оксидный, точка, boda, mecsekerc, показывать, доломитовый прослой, график, org, деталь, набор, baf, глубина, пористость, проницаемость, lips, верхний, скважинный каротаж, выбрать, отличаться, концентрация оксидный, andrassy, концентрация, хороший коррелировать, высокий, корреляция, скважина, скважинный, измерить, выбранный, керн, break июнь, каротажный диаграмма, июнь технология, интервал, отложение, imageo lips, дать, альдоитный, линия, минеральный, матричный, hungarian, оксидный элемент