[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2155975C2 - Process determining content of oxides of magnesium and calcium in magnesite ore - Google Patents

Process determining content of oxides of magnesium and calcium in magnesite ore Download PDF

Info

Publication number
RU2155975C2
RU2155975C2 RU97104633A RU97104633A RU2155975C2 RU 2155975 C2 RU2155975 C2 RU 2155975C2 RU 97104633 A RU97104633 A RU 97104633A RU 97104633 A RU97104633 A RU 97104633A RU 2155975 C2 RU2155975 C2 RU 2155975C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
eff
cao
mgo
gamma
wells
Prior art date
Application number
RU97104633A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97104633A (en
Inventor
Е.С. Кучурин
Р.С. Мухамадиев
О.Е. Кучурина
Original Assignee
Казанская геофизическая экспедиция
Акционерное общество открытого типа Научно-производственное предприятие "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Казанская геофизическая экспедиция, Акционерное общество открытого типа Научно-производственное предприятие "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин" filed Critical Казанская геофизическая экспедиция
Priority to RU97104633A priority Critical patent/RU2155975C2/en
Publication of RU97104633A publication Critical patent/RU97104633A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2155975C2 publication Critical patent/RU2155975C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: geophysical examination of boreholes, specifically, nuclear physical methods of investigation of mineral resources. SUBSTANCE: process includes sequential irradiation of rocks by fluxes of gamma- quanta and fast neutrons, registration of flux of scattered gamma radiation at fixed distance from gamma source whose intensity is used to evaluate presence of magnesite strata in section of boreholes. Soft N1 and hard N2 components of scattered gamma radiation are recorded, flux of thermal neutrons N3 is measured, effective atomic number Zeff is calculated and lifetime N3 of thermal neutrons in strata is computed by intensity of flux τ and known diameter of borehole. Contents of MgO and CaO in strata are found correspondingly by nomograms P(Mg0)=f(Zeff,τ) and P(CaO)=f(Zeff,τ). Zeff=a-b lg N1/N2, where a and b are constant coefficients. τi in i-th interval of boreholes is found as τi, where τrefN3i(r,d)/N3ref(r,d) where τref is lifetime of thermal neutrons in reference interval; N3i(r,d) and N3ref(r,d) are counting rate of thermal neutrons in i-th and reference intervals of boreholes with fixed dimension r of sonde and diameter d of borehole. Nomograms (Zeff,τ) and (Zeff,τ) are constructed with known computed values Zeff, τ and with known contents of MgO and CaO in core samples by plotting of isocurves of equal contents of MgO and CaO by interpolation method in coordinates Zeff, τ. EFFECT: enhanced accuracy of evaluation of quality of magnesite ores. 3 cl, 4 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин, а более конкретно к группе ядерно-геофизических методов исследования минерального сырья, и может быть использован в геологии, геофизике, горнодобывающей, металлургической промышленности и др. областях народного хозяйства. The invention relates to the field of geophysical research of wells, and more specifically to a group of nuclear-geophysical methods for the study of mineral raw materials, and can be used in geology, geophysics, mining, metallurgical industry and other fields of national economy.

Известен способ определения содержания окислов магния и кальция в магнезитовых пластах, пересеченных скважинами, основанный на отборе керновых образцов в процессе бурения скважины и последующем их химическом анализе (1-й аналог. Борзунов В.М. Месторождения нерудных полезных ископаемых, их разведка и промышленная оценка. -М.: Недра, 1969. - С. 149, 161). Основным недостатком способа является необходимость отбора представительных кернов, что сопряжено с большими трудозатратами. Кроме того, химический анализ проводится по дискретным пробам, исключающим оценку качества искомых магнезитовых руд непосредственно в естественном залегании. A known method for determining the content of magnesium and calcium oxides in magnesite formations crossed by wells, based on the selection of core samples during drilling and their subsequent chemical analysis (1st analogue. Borzunov V.M. Non-metallic mineral deposits, their exploration and industrial assessment .- M .: Nedra, 1969.- S. 149, 161). The main disadvantage of this method is the need for the selection of representative cores, which is associated with high labor costs. In addition, chemical analysis is carried out on discrete samples, excluding the assessment of the quality of the desired magnesite ores directly in the natural occurrence.

Второй известный способ определения содержания окислов магния и кальция в магнезитовых рудах также предполагает отбор керновых проб при бурении скважин и экспресс-анализ дробленых и истертых проб с применением современной рентгеноспектральной аппаратуры типа X-МЕТ. (2-й аналог. Хейки Сипаля. Х-МЕТ. Портативный рентгеновский анализатор. А/О Оутакумпу, Финляндия, Научно-исследовательский институт физики). Недостатки второго аналога те же, что и для первого. Преимуществом его является высокая производительность, что удешевляет стоимость аналитических работ при массовых определениях. The second known method for determining the content of magnesium and calcium oxides in magnesite ores also involves the selection of core samples during drilling and express analysis of crushed and worn samples using modern X-METR spectroscopic equipment. (2nd analogue. Heiki Sipal. X-MET. Portable X-ray analyzer. A / O Outakumpu, Finland, Research Institute of Physics). The disadvantages of the second analogue are the same as for the first. Its advantage is high productivity, which reduces the cost of analytical work with mass definitions.

Наиболее близким по физической сущности и технологии работ является способ изучения магнезитовых пластов в скважинах, основанный на проведении комплекса геофизических методов каротажа, включающий метод магнитной восприимчивости (КМВ), плотностного гамма каротажа (ГГК-П), гамма каротажа (ГК) и нейтронного гамма каротажа (Прототип. Под редакцией П.В.Вишневского, Г.С. Вахромеева, И. Л. Шаманского. Геофизические методы поисков и разведки неметаллических полезных ископаемых. - М.: Недра.- 1984.- С. 124- 125). Данный комплекс методов обеспечивает выделение пластов магнезитовых руд по несколько пониженному уровню естественной радиоактивности (ГК), увеличению плотности (ГГК-П) и повышению интегрального потока гамма-излучения радиационного захвата (НГК). The closest in physical essence and technology of work is a method for studying magnesite formations in wells, based on a complex of geophysical logging methods, including the method of magnetic susceptibility (CMW), density gamma-ray logging (GGK-P), gamma-ray logging (GK) and neutron gamma-ray logging (Prototype. Edited by P.V. Vishnevsky, G.S. Vakhromeev, I.L. Shamansky. Geophysical methods for the search and exploration of non-metallic minerals. - M .: Nedra.- 1984.- P. 124-125). This set of methods provides the allocation of strata of magnesite ores at a slightly reduced level of natural radioactivity (GK), an increase in density (GGK-P) and an increase in the integrated flux of gamma radiation from radiation capture (NGK).

Два последних метода реализуются путем облучения исследуемой среды соответственно потоком гамма-квантов и быстрых нейтронов стационарных изотопных источников с регистрацией на фиксированных расстояниях от источников вторичного рассеянного и индуцированного гамма-излучения радиационного захвата. В качестве детекторов гамма-квантов используются сцинтилляционные счетчики типа NaI(Te) размером от 18х40 до 30х70 мм. Каротаж магнитной восприимчивости проводится для выделения контактов, включающих магнезитовые пласты пород, отличающихся повышенной магнитной проницаемостью. Недостатком прототипа является невозможность количественного определения основных компонентов магнезитовых руд - окислов магния и кальция. По этой причине он не обеспечивает решение задачи - количественной оценки промышленной значимости магнезитовых руд. The last two methods are implemented by irradiating the test medium with a flux of gamma quanta and fast neutrons of stationary isotopic sources with registration at fixed distances from sources of secondary scattered and induced gamma radiation of radiation capture. As gamma-ray detectors, scintillation counters of the NaI (Te) type are used, ranging in size from 18x40 to 30x70 mm. Magnetic susceptibility logging is carried out to isolate contacts, including magnesite strata of rocks characterized by increased magnetic permeability. The disadvantage of the prototype is the inability to quantify the main components of magnesite ores - oxides of magnesium and calcium. For this reason, it does not provide a solution to the problem - a quantitative assessment of the industrial significance of magnesite ores.

Решение задачи количественного определения содержания окислов магния и кальция в магнезитовых пластах в условиях буровых скважин известного диаметра возможно на основе последовательного облучения горных пород потоками гамма-квантов и быстрых нейтронов с использованием соответственно стационарных изотопных источников цезий-137 и калифорний-252, регистрации потока рассеянного гамма-излучения на фиксированном расстоянии от источника гамма-квантов, равном 5-40 см, по интенсивности которого судят о наличии в разрезе скважин магнезитовых пластов. В предлагаемом способе осуществляют раздельную регистрацию компонент рассеянного гамма- излучения с энергией менее 200-300 КэВ N1 и с энергией более 200-300 КэВ N2 и дополнительно на расстоянии 30-60 см измеряют поток тепловых нейтронов N3, по отношению потоков N1 и N2 рассчитывают эффективный атомный номер Zэф, а по интенсивности потока N3 и известному диаметру скважин - время жизни тепловых нейтронов τ в пластах, при этом содержания окислов магния и кальция в пластах определяют по двухмерным номограммам соответственно P(MgO) = f(Zэф, τ) и P(CaO) = f(Zэф, τ), построенных по результатам измерений Zэф, τ, P(MgO) и P(CaO) в параметрических скважинах.The solution to the problem of quantitative determination of the content of magnesium and calcium oxides in magnesite strata in conditions of boreholes of known diameter is possible on the basis of sequential irradiation of rocks with gamma-ray and fast neutron fluxes using stationary isotopic sources of cesium-137 and californium-252, respectively, recording the flux of scattered gamma -radiation at a fixed distance from the source of gamma rays, equal to 5-40 cm, the intensity of which is judged on the presence in the section of wells magnesite pl astov. In the proposed method, separate registration of components of scattered gamma radiation with an energy of less than 200-300 KeV N 1 and with an energy of more than 200-300 KeV N 2 and additionally at a distance of 30-60 cm measure the thermal neutron flux N 3 , in relation to the flux N 1 and N 2 calculate the effective atomic number Z eff , and from the flux intensity N 3 and the known diameter of the wells — the thermal neutron lifetime τ in the formations, while the contents of magnesium and calcium oxides in the formations are determined by two-dimensional nomograms, respectively, P (MgO) = f ( Z eff , τ) and P (CaO) = f (Z eff , τ), constructed according to the results of measurements of Z eff , τ, P (MgO) and P (CaO) in parametric wells.

Расчет эффективного атомного номера проводят по экспериментально установленной зависимости вида Zэф = a-b lg N1/N2, где а и b - постоянные коэффициенты, определяемые при градуировании измерительной аппаратуры гамма-гамма каротажа.Calculation of the effective atomic number is carried out according to an experimentally established dependence of the form Z eff = ab log N 1 / N 2 , where a and b are constant coefficients determined when calibrating the gamma-gamma-ray measuring equipment.

Время жизни тепловых нейтронов в i-м интервале скважин осуществляют по формуле: τi = τэт•N3i(r,d)/N3эт(r,d), где τэт - время жизни тепловых нейтронов в эталонном интервале, N3i(r,d) и N3эт(r,d) - скорости счета тепловых нейтронов в i-м и эталонном интервалах скважин при фиксированном размере зонда (r) и диаметре скважин (d).The thermal neutron lifetime in the i-th interval of the wells is carried out according to the formula: τ i = τ et • N 3i (r, d) / N 3 et (r, d), where τ et is the thermal neutron lifetime in the reference interval, N 3i (r, d) and N 3et (r, d) are the thermal neutron count rates in the ith and reference well intervals for a fixed probe size (r) and well diameter (d).

Способ отличается тем, что построение номограммы P(MgO)=f(Zэф, τ) и P(CaO)= f(Zэф, τ) осуществляют раздельно при известных расчетных значениях Zэф, τ и известных по данным химического анализа керновых проб содержаниях окислов магния и кальция путем построения методом интерполяции в координатах Zэф, τ изолиний равных содержаний MgO и CaO с шагом 1-2% MgO и CaO.The method is characterized in that the construction of the nomogram P (MgO) = f (Z eff , τ) and P (CaO) = f (Z eff , τ) is carried out separately at known calculated values of Z eff , τ and core samples known from chemical analysis the content of magnesium and calcium oxides by constructing by interpolation in coordinates Z eff , τ isolines equal contents of MgO and CaO in increments of 1-2% MgO and CaO.

Указанные отличительные признаки не встречены в известных технических решениях, поэтому предлагаемый способ является оригинальным, позволяя обеспечивать оценку качества магнезитовых руд на количественном уровне. These distinctive features are not found in the known technical solutions, therefore, the proposed method is original, allowing to provide an assessment of the quality of magnesite ores at a quantitative level.

Физическая сущность способа может быть понята из анализа объективно существующих в природных условиях закономерностей в вещественном составе магнезитов и их петрофизических свойствах, проявляющихся в наличии сильных корреляционных связей между ними. Характер петрофизических связей и принципы определения содержания окиси магния и кальция могут быть поняты из анализа основных зависимостей и номограмм, представленных на фиг. 1, 2, 3 и 4. The physical essence of the method can be understood from the analysis of the laws objectively existing in natural conditions in the material composition of magnesites and their petrophysical properties, which are manifested in the presence of strong correlation bonds between them. The nature of the petrophysical bonds and the principles for determining the content of magnesium oxide and calcium can be understood from the analysis of the main dependencies and nomograms presented in FIG. 1, 2, 3 and 4.

На чертежах приняты следующие обозначения:
Zэф - эффективный атомный номер горных пород, отн. ед.;
τ - время жизни тепловых нейтронов в пласте, мкс;
P(MgO), P(CaO) - весовые содержания окислов магния и кальция в пластах, %.
In the drawings, the following notation:
Z eff is the effective atomic number of rocks, rel. units;
τ is the lifetime of thermal neutrons in the formation, μs;
P (MgO), P (CaO) - weight contents of magnesium and calcium oxides in the reservoirs,%.

Зависимости, указанные на фиг. 1-4, построены по результатам обработки 286 керновых проб Исмакаевского месторождения магнезитов Республики Башкортостан. С этой целью по всем пробам выполнен полный химический анализ, по результатам которого с использованием программы "НЕРПА" рассчитаны нейтронно-диффузионные параметры, в т.ч. время жизни тепловых нейтронов, а также эффективный атомный номер:

Figure 00000002

где Pi, Zi - относительное весовое содержание и атомный номер i-го элемента в анализируемой пробе.The dependencies indicated in FIG. 1-4, constructed according to the results of processing 286 core samples from the Ismakayevsky magnesite deposit of the Republic of Bashkortostan. For this purpose, a complete chemical analysis was performed on all samples, according to the results of which the neutron-diffusion parameters were calculated using the NERPA program, including thermal neutron lifetime and effective atomic number:
Figure 00000002

where P i , Z i - the relative weight content and atomic number of the i-th element in the analyzed sample.

Из анализа зависимости Zэф = f[P(MgO)], представленной на фиг.1, следует, что по мере возрастания содержания окиси магния от 0 до 45% эффективный атомный номер руд закономерно уменьшается от 15,4 отн. ед. (известняк) до 9,5 отн. ед. (чистый магнезит) и наоборот увеличивается по мере роста содержания в рудах окиси кальция. Благодаря этому непосредственно по зависимости с Zэф возможна количественная оценка содержания окиси магния с абсолютной погрешностью 1,5-2,0% и окиси кальция с погрешностью ±1,5%. Наличие такой сильной связи объясняется закономерным изменением соотношения в карбонатных породах легкого (MgO) и тяжелого (CaO) окислов в ряду известняк (CaCO3) - доломит [CaMg(CO3)2] - магнезит (MgCO3). Достаточно высокие погрешности определения содержания MgO и CaO через Zэф объясняются существенным влиянием на этот параметр природной дисперсии относительно тяжелых компонентов - окислов железа (FeO, Fe2O3), а также алюмосиликатов (Al2O3 и SiO2). Поскольку, как следует из формулы (1), расчет Zэф осуществляется через Zi в кубической степени, даже небольшие изменения окислов железа и кальция могут приводить к значительным вариациям Zэф.From the analysis of the dependence Z eff = f [P (MgO)], presented in figure 1, it follows that as the content of magnesium oxide increases from 0 to 45%, the effective atomic number of ores naturally decreases from 15.4 rel. units (limestone) up to 9.5 rel. units (pure magnesite) and vice versa increases as the content of calcium oxide in ores increases. Due to this, directly depending on Z eff, a quantitative assessment of the content of magnesium oxide with an absolute error of 1.5-2.0% and calcium oxide with an error of ± 1.5% is possible. The presence of such a strong bond is explained by a regular change in the ratio in the carbonate rocks of light (MgO) and heavy (CaO) oxides in the series limestone (CaCO 3 ) - dolomite [CaMg (CO 3 ) 2 ] - magnesite (MgCO 3 ). The rather high errors in the determination of MgO and CaO contents through Z eff are explained by the significant influence of the natural dispersion of relatively heavy components on this parameter — iron oxides (FeO, Fe 2 O 3 ), as well as aluminosilicates (Al 2 O 3 and SiO 2 ). Since, as follows from formula (1), Z eff is calculated through Z i to a cubic degree, even small changes in iron and calcium oxides can lead to significant variations in Z eff .

Точно также не обеспечивает высокую точность расчета MgO и CaO в магнезитах и зависимость, представленная на фиг.2, аппроксимируемая уравнением вида
ln[P(MgO)] = a+b•τ, (2)
где а и b - коэффициенты уравнения регрессии.
In the same way, it does not provide high accuracy in the calculation of MgO and CaO in magnesites and the dependence presented in Fig. 2, approximated by an equation of the form
ln [P (MgO)] = a + b • τ, (2)
where a and b are the coefficients of the regression equation.

Коэффициент корреляции для зависимости (2) составляет 0,76. Наличие столь сильной связи между P(MgO) и временем жизни тепловых нейтронов в магнезитах объясняется аномально низкой поглощающей способностью ядер магния, кислорода и углерода, составляющей соответственно 0,00171 см2/г, 7,57•10-6 см2/г и 0,000187 см2/г, тогда как для кальция макросечение поглощения составляет 0,00661 см2/г. Отсюда следует, что по мере повышения содержания в рудах окиси магния макросечение поглощения тепловых нейтронов (Σ3) уменьшается, а время жизни τ = 1/V•Σ3 закономерно возрастает, где V - скорость тепловых нейтронов, равная 2200 м/с. Фактическая абсолютная среднеквадратичная погрешность определения содержания окиси магния по корреляционной связи с временем жизни тепловых нейтронов составляет 2-2,5% MgO, что также недостаточно для оценки качества магнезитов с достоверностью, равной химическому анализу керновых проб. Обратная связь прослеживается между τ и содержанием окиси кальция. Однако при относительно низких содержаниях CaO в магнезитах связь эта выражена менее устойчиво. Удовлетворительное решение задачи может быть обеспечено по многомерным зависимостям вида:

Figure 00000003

где a0, a01, a1, a11, a2, a21, b1, b11, b2, b21 - постоянные коэффициенты, определяемые известными способами для уравнений множественной корреляции.The correlation coefficient for dependence (2) is 0.76. The presence of such a strong connection between P (MgO) and the thermal neutron lifetime in magnesites is explained by the anomalously low absorption capacity of magnesium, oxygen, and carbon nuclei, which is respectively 0.00171 cm 2 / g, 7.57 • 10 -6 cm 2 / g and 0.000187 cm 2 / g, whereas for calcium the absorption macro section is 0.00661 cm 2 / g. It follows that as the magnesium oxide content in ores increases, the macroscopic cross section for absorption of thermal neutrons (Σ 3 ) decreases, and the lifetime τ = 1 / V • Σ 3 naturally increases, where V is the thermal neutron velocity equal to 2200 m / s. The actual absolute root-mean-square error of determining the content of magnesium oxide from the correlation with the lifetime of thermal neutrons is 2-2.5% MgO, which is also insufficient to assess the quality of magnesites with a confidence equal to the chemical analysis of core samples. Feedback can be traced between τ and the content of calcium oxide. However, at relatively low CaO contents in magnesites, this bond is less stable. A satisfactory solution to the problem can be provided by multidimensional dependencies of the form:
Figure 00000003

where a 0 , a 0 1 , a 1 , a 1 1 , a 2 , a 2 1 , b 1 , b 1 1 , b 2 , b 2 1 are constant coefficients determined by known methods for the multiple correlation equations.

В общем случае уравнения (3) являются нелинейными. Поэтому для практического использования более удобным является построение 2-х мерных номограмм раздельно для окислов магния и кальция типа: P(MgO) = f(Zэф, τ) и P(CaO) = f(Zэф, τ). Для этой цели по параметрическим скважинам отбираются не менее 100 образцов магнезитовых руд, которые подвергаются полному химическому анализу с определением всех компонент пород при выполнении условия:
ΣPi = 1, (4)
где Pi - весовое содержание окислов в горной породе.
In the general case, equations (3) are nonlinear. Therefore, for practical use, it is more convenient to construct 2-dimensional nomograms separately for magnesium and calcium oxides of the type: P (MgO) = f (Z eff , τ) and P (CaO) = f (Z eff , τ). For this purpose, at least 100 magnesite ore samples are taken from the parametric wells, which are subjected to a complete chemical analysis with the determination of all rock components under the condition:
ΣP i = 1, (4)
where P i is the weight content of oxides in the rock.

Располагая данными полных химических анализов далее рассчитываются для каждой пробы Zэф по формуле (1) и τ по аналитическим формулам, приведенным, например, в книге Кожевникова Д.А. Нейтронные характеристики горных пород и их использование в нефтепромысловой геофизике. - М.: Недра. - 1974.Having the data of complete chemical analyzes, they are further calculated for each sample Z eff by the formula (1) and τ by the analytical formulas given, for example, in the book of D. Kozhevnikov. Neutron characteristics of rocks and their use in oilfield geophysics. - M .: Subsoil. - 1974.

В координатах Zэф и τ выносятся точки с различным содержанием P(MgO) и P(CaO). Далее интерполяционным методом в полях содержаний проводятся изоконцентраты раздельно для окиси магния и кальция с шагом 1-2% (фиг.3, 4). Решение обратной задачи количественной оценки содержания MgO и CaO в i-х интервалах осуществляют по значениям Zэфi и τi с интерполяцией положения искомой точки между смежными изоконцентратами.In coordinates Z eff and τ, points with different contents of P (MgO) and P (CaO) are taken out. Next, the interpolation method in the content fields are isoconcentrates separately for magnesium oxide and calcium in increments of 1-2% (figure 3, 4). The inverse problem of the quantitative assessment of the content of MgO and CaO in the i-th intervals is solved by the values of Z eff and τ i with interpolation of the position of the desired point between adjacent isoconcentrates.

Для практической реализации предлагаемого способа в условиях скважины могут быть использованы известные технологии измерения времени жизни тепловых нейтронов (τ) и эффективного атомного номера (Zэф), например, описанные в монографии Давыдова Ю.Б., Кузина В.Ф. Теоретические предпосылки каротажа нейтронов деления. - Новосибирск.: ВО "Наука". - 1994. - С.49-76. и книге: Гамма-гамма методы в рудной геологии. /Под редакцией А.П.Очкура. - М. : Недра. - 1975. В частности, технология определения Zэф может базироваться на облучении исследуемой среды потоком гамма-квантов с энергией 0,6-1,0 МэВ и регистрации двух компонент рассеянного излучения N1 и N2 на расстоянии 5,0-40 см от источника гамма-квантов типа Cs-137, Co-60 и др.). Первая компонента регистрируется в энергетической области менее 200-300 КэВ, вторая более 200-300 КэВ. Отношение интенсивностей N1/N2 является функцией эффективного атомного номера. Реальный алгоритм для расчета Zэф выглядит следующим образом:
Zэф-a-blnN1/N2,
где a и b - постоянные коэффициенты, определяемые при градуировке скважинного прибора гамма-гамма каротажа (ГГК) на аттестованных образцах пластов эффективного атомного номера.
For the practical implementation of the proposed method in well conditions, known technologies for measuring the thermal neutron lifetime (τ) and effective atomic number (Z eff ) can be used, for example, described in the monograph by Davydov Yu.B., Kuzina V.F. Theoretical background of fission neutron logging. - Novosibirsk .: VO "Science". - 1994. - S. 49-76. and book: Gamma-gamma methods in ore geology. / Edited by A.P. Ochkur. - M.: bowels. - 1975. In particular, the technology for determining Z eff can be based on irradiating the test medium with a gamma-ray flux with an energy of 0.6-1.0 MeV and detecting two scattered radiation components N 1 and N 2 at a distance of 5.0-40 cm from source of gamma rays such as Cs-137, Co-60, etc.). The first component is recorded in the energy region of less than 200-300 keV, the second more than 200-300 keV. The intensity ratio N 1 / N 2 is a function of the effective atomic number. The real algorithm for calculating Z eff is as follows:
Z eff -a-blnN 1 / N 2 ,
where a and b are constant coefficients determined when calibrating a gamma-gamma-ray logging tool (GHG) on certified samples of formations of an effective atomic number.

При использовании гамма-источника с низкоэнергетическим спектром первичного гамма-излучения, например, кобальта-57 (123 КэВ), селена-75 (138 и 268 КэВ), осуществляются интегральные измерения, а в качестве аналитического параметра используется величина отношения Ni/Nэт, где Ni, Nэт - интегральные потоки в неизвестной и эталонной среде. Алгоритм расчета Zэф и в этом случае соответствует уравнению (5).When using a gamma source with a low-energy spectrum of primary gamma radiation, for example, cobalt-57 (123 KeV), selenium-75 (138 and 268 KeV), integral measurements are performed, and the ratio N i / N et is used as an analytical parameter , where N i , N et - integral flows in an unknown and reference medium. The calculation algorithm Z eff in this case also corresponds to equation (5).

Определение времени жизни тепловых нейтронов горных пород, пересеченных скважинами, осуществляется по данным нейтрон-нейтронного каротажа. Метод реализуется путем облучения исследуемой среды потоком нейтронов стационарного изотопного источника, например, калифорния-252, и регистрации на расстоянии 30-60 см потока тепловых нейтронов. Determination of the lifetime of thermal neutrons of rocks crossed by wells is carried out according to neutron-neutron logging. The method is implemented by irradiating the test medium with a neutron flux of a stationary isotope source, for example, California-252, and recording a thermal neutron flux at a distance of 30-60 cm.

Расчет времени жизни для i-го пласта возможен по алгоритму, описанному, например, в упомянутой выше книге Давыдова Ю.Б., Кузина В.Ф.,
τi = τэт•Ni/Nэт, (6)
где τi и τэт - время жизни тепловых нейтронов в i-й и эталонной среде;
Ni, Nэт - регистрируемые потоки в i-й и эталонной среде.
The calculation of the lifetime for the i-th formation is possible according to the algorithm described, for example, in the book of Davydov Yu.B., Kuzin V.F.
τ i = τ fl • N i / N fl , (6)
where τ i and τ et - the lifetime of thermal neutrons in the i-th and reference medium;
N i , N et - recorded flows in the i-th and reference environment.

Алгоритм (6) обеспечивает удовлетворительную точность расчета при фиксированном диаметре скважин. Поэтому на практике значение τэт и Nэт определяются для типового ряда диаметров скважин в тех же параметрических скважинах, данные по которым использованы при построении 2-х мерных номограмм P(MgO) = f(Zэф, τ) и P(CaO) = f(Zэф, τ). Для практической реализации метода ННК по тепловым нейтронам может быть использована любая серийная аппаратура, например СРК-2, МАРК-1 и др.Algorithm (6) provides a satisfactory calculation accuracy with a fixed diameter of wells. Therefore, in practice, the values of τ et and N et are determined for a typical series of well diameters in the same parametric wells, the data for which were used to construct 2-dimensional nomograms P (MgO) = f (Z eff , τ) and P (CaO) = f (Z eff , τ). For practical implementation of the NW method for thermal neutrons, any serial equipment can be used, for example, SRK-2, MARK-1, etc.

Измерение эффективного атомного номера в скважинах возможно с приборами ГГК-ПС-36, ГГК-ПС-42, малыми сериями выпускаемыми опытным производством ОАО НПП "ВНИИГИС" (г.Октябрьский). Measuring the effective atomic number in wells is possible with GGK-PS-36, GGK-PS-42 devices, which are produced in small batches by the pilot production of NPP VNIIGIS (Oktyabrsky).

В настоящее время предложенный способ широко опробирован в скважинах Исмакаевского месторождения магнезитов. Основные результаты статистической обработки по определению содержания окислов магния и кальция в сопоставлении с данными химического анализа представлены в таблице. Как видно из таблицы, предложенный способ обеспечивает сходимость с данными химического анализа в пределах ±0,98% MgO и ±0,65% CaO, систематические погрешности отсутствуют, относительные среднеквадратичные случайные ошибки в среднем по трем скважинам составляют ±2,5% для окиси магния и ±12-15% для окиси кальция. Причем в эти погрешности входят ошибки данного способа, а также погрешности пробоотбора, пробоподготовки и собственно химического анализа. Опыт показывает, что эти погрешности примерно того же порядка, что и для ядерно-геофизического опробования. С учетом отмеченного собственная относительная погрешность способа для окиси магния составит

Figure 00000004
окиси кальция - 9,3-10,0%, где δ -суммарные среднеквадратичные относительные расхождения. Значительно более высокая относительная погрешность расчета содержаний окиси кальция обусловлена его низким средним содержанием в магнезитах, составляющем 3,6%, тогда как среднее содержание окиси магния в магнезитах составляет порядка 38,5%. Абсолютные погрешности количественной оценки содержаний окислов магния и кальция в магнезитовых рудах, соответственно равны ±0,98% и ±0,65%, что соизмеримо с результатами химического анализа кернового материала.Currently, the proposed method has been widely tested in the wells of the Ismakayevsky magnesite deposit. The main results of statistical processing to determine the content of magnesium and calcium oxides in comparison with the data of chemical analysis are presented in the table. As can be seen from the table, the proposed method provides a convergence with chemical analysis data within ± 0.98% MgO and ± 0.65% CaO, there are no systematic errors, the relative mean square random errors on average for three wells are ± 2.5% for oxide magnesium and ± 12-15% for calcium oxide. Moreover, these errors include errors of this method, as well as errors in sampling, sample preparation, and chemical analysis proper. Experience shows that these errors are of approximately the same order as for nuclear-geophysical testing. Given the above, the intrinsic relative error of the method for magnesium oxide is
Figure 00000004
calcium oxides - 9.3-10.0%, where δ are the total rms relative differences. A significantly higher relative error in the calculation of the content of calcium oxide is due to its low average content in magnesites of 3.6%, while the average content of magnesium oxide in magnesites is about 38.5%. The absolute errors of the quantitative assessment of the contents of magnesium and calcium oxides in magnesite ores are respectively ± 0.98% and ± 0.65%, which is comparable with the results of chemical analysis of core material.

По прототипу аналогичная задача в лучшем случае решается с относительной погрешностью ±50-100%. Высокая точность и достоверность оценки качества магнезитовых руд предполагают использование предложенного способа для массовых определений окислов магния и кальция непосредственно в естественном залегании магнезитовых пластов. Благодаря этому представляется возможным существенным образом уточнить геологический разрез и обеспечить значительный экономический эффект. According to the prototype, a similar problem is at best solved with a relative error of ± 50-100%. High accuracy and reliability of the quality assessment of magnesite ores suggest the use of the proposed method for mass determination of magnesium and calcium oxides directly in the natural occurrence of magnesite strata. Thanks to this, it seems possible to substantially refine the geological section and ensure a significant economic effect.

Внедрение способа может быть осуществлено с использованием отечественной аппаратуры селективного гамма-гамма- и нейтрон-нейтронного каротажа. The implementation of the method can be carried out using domestic equipment of selective gamma-gamma and neutron neutron logging.

Claims (4)

1. Способ определения содержания окислов магния P(MgO) и кальция P(CaO) в магнезитовых рудах в условиях скважин известного диаметра, заключающийся в последовательном облучении горных пород потоками гамма-квантов и нейтронов с использованием соответственно стационарных изотопных источников Cs-137 и калифорний-252, регистрации потока рассеянного гамма-излучения на фиксированном расстоянии от источника гамма-квантов, по интенсивности которого судят о наличии в разрезах скважин магнезитовых пластов, отличающийся тем, что осуществляют раздельную регистрацию компонент рассеянного излучения с энергией менее 200 - 300 KэB N1 и с энергией более 200 - 300 KэB N2 и дополнительно на расстоянии r=30 - 60 см измеряют поток тепловых нейтронов N3, по отношению потоков N1 и N2 рассчитывают эффективный атомный номер (Zэф), а по интенсивности потока N3 и известному диаметру скважин время жизни тепловых нейтронов в пластах (τ), при этом содержание окислов магния и кальция в пластах проводят по двухмерным номограммам P(MgO)=f(Zэф,, τ) и P(CaO)=f(Zэф, τ), построенным по результатам измерений Zэф, τ, P(MgO) и P(CaO) в параметрических скважинах.1. The method for determining the content of magnesium oxides P (MgO) and calcium P (CaO) in magnesite ores in well-known diameter wells, which consists in sequential irradiation of rocks with gamma-ray and neutron fluxes using, respectively, stationary isotopic sources Cs-137 and California 252, registration of the scattered gamma radiation flux at a fixed distance from the gamma-ray source, the intensity of which judges the presence of magnesite strata in the well sections, characterized in that they carry out separate EGISTRATION scattered radiation component with energies less than 200 - 300 KeB N 1 and with an energy of 200 - 300 KeB N 2 and further at a distance r = 30 - 60 cm measured thermal neutron flux N 3, based on N 1 and N 2 flows calculated effective atomic number (Z eff ), and according to the intensity of the stream N 3 and the known diameter of the wells, the lifetime of thermal neutrons in the formations (τ), while the content of magnesium and calcium oxides in the formations is carried out according to two-dimensional nomograms P (MgO) = f (Z eff , , τ) and P (CaO) = f (Z eff, τ), constructed from measurements of Z eff, τ, P (MgO) and P (CaO) in a parametrically wells. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расчет эффективного атомного номера проводят по экспериментально установленной зависимости вида
Zэф=a-b InN1/N2,
где a и b - постоянные коэффициенты, определяемые при градуировании измерительной аппаратуры гамма-гамма-каротажа.
2. The method according to claim 1, characterized in that the calculation of the effective atomic number is carried out according to an experimentally established dependence of the form
Z eff = ab InN 1 / N 2 ,
where a and b are constant coefficients determined during the graduation of gamma-gamma-ray measuring equipment.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что расчет времени жизни тепловых нейтронов в пластах горных пород (τi), пересеченных скважинами известного диаметра, осуществляют по отношению
τi= τэтN3i(r,d)/N3эт(r,d),
где τэт - время жизни тепловых нейтронов в эталонном интервале;
N3i(r, d) и N3эт(r, d) - скорости счета тепловых нейтронов в i-м и эталонном интервале скважин, при фиксированной длине зонда (r) и диаметре скважины (d).
3. The method according to claim 1, characterized in that the calculation of the lifetime of thermal neutrons in the rock formations (τ i ), crossed by wells of known diameter, is carried out in relation
τ i = τ et N 3i (r, d) / N 3 et (r, d),
where τ et is the lifetime of thermal neutrons in the reference interval;
N 3i (r, d) and N 3 et (r, d) are the thermal neutron count rates in the i-th and reference interval of wells, with a fixed probe length (r) and well diameter (d).
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что построение номограмм P(MgO)= f(Zэф, τ) и P(CaO)=f(Zэф, τ) осуществляют раздельно при известных расчетных значениях Zэф, τ и известных содержаниях окислов магния и кальция по данным химического анализа керновых проб путем построения методом интерполяции в координатах Zэф и τ изолиний равных содержаний MgO и CaO с шагом 1 - 2% MgO и CaO.4. The method according to p. 1, characterized in that the construction of nomograms P (MgO) = f (Z eff , τ) and P (CaO) = f (Z eff , τ) are carried out separately for known calculated values of Z eff , τ and known contents of magnesium and calcium oxides according to chemical analysis of core samples by constructing equal contents of MgO and CaO by interpolation in the coordinates Z eff and τ of isolines in increments of 1 - 2% MgO and CaO.
RU97104633A 1997-03-26 1997-03-26 Process determining content of oxides of magnesium and calcium in magnesite ore RU2155975C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97104633A RU2155975C2 (en) 1997-03-26 1997-03-26 Process determining content of oxides of magnesium and calcium in magnesite ore

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97104633A RU2155975C2 (en) 1997-03-26 1997-03-26 Process determining content of oxides of magnesium and calcium in magnesite ore

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU97104633A RU97104633A (en) 1999-03-10
RU2155975C2 true RU2155975C2 (en) 2000-09-10

Family

ID=20191163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97104633A RU2155975C2 (en) 1997-03-26 1997-03-26 Process determining content of oxides of magnesium and calcium in magnesite ore

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2155975C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2312327C2 (en) * 2002-12-10 2007-12-10 Коммонвелт Сайентифик Энд Индастриал Рисерч Организейшн Radiographic arrangement

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Геофизические методы поисков и разведки неметаллических полезных ископаемых./Под ред. Вишневского П.В. - М.: Недра, 1984, с.124-125. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2312327C2 (en) * 2002-12-10 2007-12-10 Коммонвелт Сайентифик Энд Индастриал Рисерч Организейшн Radiographic arrangement
US7313221B2 (en) 2002-12-10 2007-12-25 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organization Radiographic equipment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5440118A (en) Methods and apparatus for determining formation lithology by gamma ray spectroscopy
Hertzog et al. Geochemical logging with spectrometry tools
US6376838B1 (en) Formation evaluation combination system for petrophysical well log analysis
US7205535B2 (en) Elemental gamma ray signature instrument
US7402797B2 (en) Method and apparatus for determining aluminum concentration in earth formations
Pemper et al. A new geochemical logging tool for determination of formation chemistry and mineralogy in both conventional and unconventional reservoirs
Carson et al. Novel scintillators for logging while drilling
Tian et al. Monte Carlo simulation of Cu, Ni and Fe grade determination in borehole by PGNAA technique
Zhang et al. A method to describe inelastic gamma field distribution in neutron gamma density logging
Guo et al. Uncertainty analysis for determining petrophysical parameters with a multi-detector pulsed neutron tool in unconventional reservoirs
US3752984A (en) Methods and system for detecting subsurface minerals
RU2155975C2 (en) Process determining content of oxides of magnesium and calcium in magnesite ore
Ross et al. High-resolution gamma ray attenuation density measurements on mining exploration drill cores, including cut cores
Killeen Borehole logging for uranium by measurement of natural γ-radiation
RU2156480C2 (en) Technique determining content of magnesium and calcium oxides in magnesite ore
US3246152A (en) Method of compensating for the iron casing effect in radioactive well logging
Cywicka-Jakiel et al. The use of the MCNP code for the quantitative analysis of elements in geological formations
Mwenifumbo et al. Borehole geophysical logging in the Flin Flon mining camp
Queißer et al. Spectrometric borehole logging in mineral exploration and mining
Wu et al. Impact of focused gamma ray beam angle on the response of density logging tool
RU2212694C1 (en) Method establishing content of radiation-active elements
Schweitzer et al. Review of nuclear techniques in subsurface geology
Khiari et al. Analysis of phosphate rock samples for vanadium using accelerator-based thermal neutrons
RU2075099C1 (en) Coals burning ash content and calorific power determining method
RU2164696C2 (en) Method for determining moderation length of fast neutrons in well-broken rock