Образец керна - Core sample

Образцы керна горных пород, продукт алмазная установка. А пестрый мясник сидит поблизости.

А образец керна представляет собой цилиндрическую часть (обычно) встречающегося в природе вещества. Большинство образцов керна получают путем бурения специальными сверлами в веществе, таком как отложения или порода, с полостью. стали трубка, называемая корончатое сверло. Отверстие, сделанное для образца керна, называется «керновым отверстием». Существует множество пробоотборников керна для отбора проб разных сред в разных условиях. Постоянно изобретаются новые. В процессе отбора керна образец проталкивается в трубку более или менее неповрежденным. Извлеченный из пробирки в лаборатории, он проверяется и анализируется с помощью различных методов и оборудования в зависимости от типа требуемых данных.

Можно взять образцы керна для проверки свойств искусственный материалы, такие как конкретный, керамика, немного металлы и сплавы, особенно более мягкие. Также можно брать образцы керна живых существ, в том числе людей, особенно костей человека, для микроскопического исследования, чтобы помочь диагностировать болезни.

Методы

Ядро гранитной породы из Стиллуотер магматический комплекс, Монтана (из груды добычи).

Состав исследуемых материалов может варьироваться от почти жидких до самых прочных материалов, встречающихся в природе или технологиях, а расположение исследуемых материалов может варьироваться от на лабораторном столе до более 10 км от поверхности Земли в скважине. Соответственно, большой выбор оборудования и техники, применяемых для решения этой задачи. Образцы керна чаще всего берутся так, что их длинная ось ориентирована примерно параллельно оси скважины или параллельно полю силы тяжести для инструментов с гравитационным приводом. Однако также можно брать образцы керна со стенки существующей скважины. Взять образцы с экспозиции, пусть даже с нависающей скалы или с другой планеты, почти тривиально. (Марсоходы для исследования Марса несут Инструмент для истирания горных пород, который логически эквивалентен инструменту "вращающийся сердечник боковой стенки", описанному ниже.)

Некоторые распространенные техники включают:

  • гравитационное бурение, при котором керновой пробоотборник опускается в образец, обычно на дно водоема, но, по сути, тот же метод можно применять и для мягких материалов на суше. Силы проникновения, если они зарегистрированы, дают информацию о прочности материала на разной глубине, что может быть единственной необходимой информацией, с образцами в качестве побочного преимущества. Этот метод является общим для обоих обследований строительной площадки (где методы имеют тенденцию забивка свай ) и геологические исследования новейших водных отложений. Низкая прочность проникаемых материалов означает, что сердечники должны быть относительно небольшими.
  • вибрирующий, в котором пробоотборник вибрирует, чтобы позволить проникновение в тиксотропный средства массовой информации. Опять же, физическая прочность исследуемого материала ограничивает размер ядра, которое может быть извлечено.
  • бурение разведочное алмазное бурение где вращающийся кольцевой инструмент, поддерживаемый цилиндрическим устройством для хранения образцов керна, прижимается к исследуемым материалам, чтобы вырезать цилиндр из исследуемого материала. Обычно требуется механизм для удержания цилиндрического образца в инструменте для отбора керна. В зависимости от обстоятельств, в частности, от консистенции и состава исследуемых материалов, могут потребоваться различные устройства в основных инструментах для поддержки и защиты образца на его пути к поверхности; часто также необходимо контролировать или уменьшать контакт между буровой раствор и образец керна, чтобы уменьшить изменения, связанные с процессом отбора керна. Механические силы, прикладываемые инструментом к образцу керна, часто приводят к разрушению керна и потере менее пригодных интервалов, что может значительно усложнить интерпретацию керна. Ядра обычно можно разрезать всего на несколько миллиметры в диаметре (в дереве, для дендрохронология ) диаметром более 150 миллиметров (стандартная разведка нефти ). Длина образцов может варьироваться от менее метра (опять же, в дереве, для дендрохронологии) до примерно 200 метров за один прогон, хотя обычно от 27 до 54 метров (в разведка нефти ), и многие прогоны могут быть выполнены подряд, если «беглый» анализ в полевых условиях предполагает, что зона интереса продолжается.
  • отбор керна в боковой стенке использует прочные цилиндрические «пули», которые взрывным образом забрасываются в стенку скважины для извлечения (относительно) небольшого и короткого образца керна. Они имеют тенденцию сильно разрушаться, пористость / проницаемость измерения сомнительны, но часто достаточны для литологический и микропалеонтологический изучать. Многие образцы могут быть взяты за один запуск инструментов, которые обычно имеют от 20 до 30 «пуль» и пропульсивных зарядов по длине инструмента. Часто несколько инструментов могут быть объединены вместе для одного запуска. Показатели успешности выстрела конкретной пули, ее пробития через стенку ствола скважины, удерживающей системы, извлекающей пулю из стенки ствола ствола скважины и удержания образца в пуле, относительно низки, поэтому это не редкость только для половины пробных проб. чтобы быть успешным. Это важное соображение при планировании типовых программ.
  • ротационная боковая колонка где миниатюрный автоматический роторный буровой инструмент применяется к стороне ствола скважины для вырезания образца, аналогичного по размеру керну ударной боковой стенки (описанному выше). Они, как правило, менее подвержены деформации, чем ударные стержни. Однако процесс нарезки керна занимает больше времени, и во вспомогательном оборудовании, которое извлекает образец из бурового долота и хранит его в корпусе инструмента, часто возникают заедания.

Управление ядрами и данными

Резать Баккен Образцы керна

Образцы керна, хотя часто ими пренебрегают, всегда в некоторой степени деградируют в процессе резки керна, обращения с ним и изучения. Все чаще используются неразрушающие методы, например, использование МРТ сканирование для характеристики зерен, поровых флюидов, поровых пространств (пористость ) и их взаимодействия (составляющие часть проницаемость ), но такая дорогостоящая тонкость, вероятно, будет потрачена впустую на сердечник, который был потрясен на грузовике без подвески на 300 км грунтовой дороги. То, что происходит с ядрами между поисковым оборудованием и конечной лабораторией (или архивом), часто игнорируется при ведении документации и управлении ядром.

Извлечение керна было признано важным источником данных, и больше внимания уделяется предотвращению повреждения активной зоны на различных этапах ее транспортировки и анализа. Обычный способ сделать это - полностью заморозить ядро ​​жидким азотом, который дешевый. В некоторых случаях также используются специальные полимеры для защиты и защиты сердечника от повреждений.

Гониометры используются для измерения углов трещин и других характеристик образца керна относительно его стандартной ориентации.
Извлечение ядра Баккена из стержня сердечника

Точно так же образец керна, который не может быть связан с его контекстом (где он находился до того, как стал образцом керна), потерял большую часть своих преимуществ. Идентификация ствола скважины, а также положение и ориентация («путь вверх») керна в стволе скважины имеют решающее значение, даже если ствол скважины находится в стволе дерева - дендрохронологи всегда старайтесь включать поверхность коры в свои образцы, чтобы можно было однозначно определить дату последнего роста дерева.

Если эти данные будут отделены от образцов керна, восстановить эти данные, как правило, невозможно. Стоимость керна может варьироваться от нескольких денежных единиц (для керна, пойманного вручную из участка мягкого грунта) до десятков миллионов денежных единиц (для керна боковых стенок из удаленной морской скважины глубиной много километров). Неадекватная запись таких основных данных разрушила полезность обоих типов ядер.

В разных дисциплинах существуют разные местные правила записи этих данных, и пользователь должен ознакомиться с правилами их области. Например, в нефтяной промышленности ориентация керна обычно регистрируется путем маркировки керна двумя продольными цветными полосами, причем красная полоса находится справа, когда керн извлекается и маркируется на поверхности. Керны, вырезанные для добычи полезных ископаемых, могут иметь свои собственные, разные условности. Гражданское строительство или исследования грунтов могут иметь свои собственные, разные условности, поскольку их материалы часто недостаточно компетентны, чтобы оставлять постоянные отметки.

Все более распространенным становится хранение образцов керна в цилиндрической упаковке, которая является частью оборудования для вырезания керна, и нанесение отметок на этих «внутренних цилиндрах» в полевых условиях до дальнейшей обработки и анализа в лаборатории. Иногда керн доставляется с поля в лабораторию по длине, равной длине его выхода из земли; в других случаях его разрезают на части стандартной длины (5 м, 1 м или 3 фута) для транспортировки, а затем снова собирают в лаборатории. Некоторые из систем «внутреннего цилиндра» могут быть перевернуты на образце керна, так что в лаборатории образец уходит «неверно вверх» при повторной сборке керна. Это может затруднить интерпретацию.

Если в скважине есть петрофизический измерения, сделанные для вмещающих пород, и эти измерения повторяются по длине керна, после чего два набора данных коррелируют, почти всегда будет обнаружено, что глубина "записи" для конкретной части керна различается между двумя методами измерения . В какой набор измерений следует верить, становится вопросом политики для клиента (в промышленных условиях) или вызывает большие споры (в контексте, не имеющем преимущественной силы. Запись о наличии расхождений по какой-либо причине сохраняет возможность исправления неправильное решение позднее; уничтожение "неправильных" данных о глубине делает невозможным исправление ошибки позже. Любая система для хранения и архивирования данных и образцов керна должна быть спроектирована так, чтобы можно было сохранить подобное особое мнение.

Если образцы керна из кампании являются компетентными, их обычная практика - «разбивать» их - разрезать образец на два или более образцов продольно - довольно рано в лабораторной обработке, чтобы один набор образцов можно было заархивировать на ранних этапах последовательности анализа в качестве защита от ошибок при обработке. Распространено «разбивание» сердечника на 2/3 и 1/3 набора. Также часто один набор остается у основного заказчика, в то время как второй набор идет государству (которое часто ставит условие для такого пожертвования как условие лицензирования разведки / разработки). «Укладка плит» также имеет преимущество подготовки плоской гладкой поверхности для исследования и испытания проницаемости профиля, с которой намного легче работать, чем с обычно шероховатой изогнутой поверхностью образцов керна, когда они только что вынуты из оборудования для отбора керна. Фотосъемка необработанных и "плоских" поверхностей керна - обычное дело, часто как в естественном, так и в ультрафиолетовом свете.

В литературе по кернам морского дна иногда используется единица длины: cmbsf, сокращение для сантиметров ниже морского дна.

История керна

Баккен Ядро

Техника отбора керна задолго до попыток бурения земной шар С мантия посредством Программа глубоководного бурения. Ценность океанических и других геологическая история получения ядер на большой площади морское дно вскоре стало очевидно. Отбор кернов многими научными и исследовательскими организациями быстро расширялся. На сегодняшний день сотни тысяч образцов керна были собраны со всех этажей планеты. океаны и многие из его внутренние воды. Доступ ко многим из этих образцов облегчается Указатель морских и озерных геологических образцов,

«Сотрудничество между двадцатью учреждениями и агентствами, которые управляют геологическими хранилищами».

Вышеупомянутое агентство ведет учет образцов, хранящихся в репозиториях своих членских организаций. Данные включают

"Литография, текстура, возраст, главный исследователь, провинция, выветривание /метаморфизм, стекло замечания и описательные комментарии "

Информационная ценность образцов керна

Керновое бурение началось как метод отбора проб в окрестностях рудных месторождений и разведки нефти. Вскоре он расширился до океаны, озера, лед, грязь, почва и дерево. Ядра на очень старых деревья дать информацию об их кольцах роста, не разрушая дерево.

Ядра указывают на вариации климат, разновидность и осадочный состав во время геологической истории. Динамические явления на поверхности Земли по большей части имеют циклический характер во многих отношениях, особенно температура и осадки.

Есть много способов датировать ядро. После датирования он дает ценную информацию об изменениях климата и местность. Например, керны на дне океана, в почве и льду изменили представление о геологической истории Плейстоцен полностью.

Смотрите также

Рекомендации

внешняя ссылка