激光诱导击穿光谱技术在岩性分析中的应用.pdf

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1、第42卷第5期新材料与新技术化工设计通讯2016年5月NewMaterialandNewTechnologyChemicalEngineeringDesignCommunications激光诱导击穿光谱技术在岩性分析中的应用1211何巍巍，孙　亮，李玉春，冯瑞姝（1.大庆师范学院机电工程学院，黑龙江大庆163453；2.大庆石油有限责任公司测试技术服务分公司，黑龙江大庆163453）摘　要：在石油勘探领域中，岩屑录井工作在判断岩石层位及岩性识别方面具有非常重要的作用。将激光诱导击穿光谱技术应用于岩屑样品中的Na、K、Si元素识别，并利用定标曲线法实现了样品中三种元素的定量分析。研究

2、表明，在岩屑录井领域，激光诱导击穿光谱技术是一种具有巨大潜力的岩性识别新技术。关键词：岩屑录井；激光诱导击穿光谱；元素识别；定标曲线中图分类号：TN247文献标志码：A文章编号：1003–6490（2016）05–0068–02LaserInducedBreakdownSpectroscopyinLithologyAnalysisHeWei-wei，SunLiang，LiYu-chun，FengRui-shuAbstract：Inthefieldofoilexploration，loggingdebrisinjudgmentrocklithologyidentificationbi

3、tsandhasaveryimportantrole.ThelaserinducedbreakdownspectroscopyappliedcuttingssamplesNa，K，Sielementsidentifiedinthesampleandquantitativelyanalyzedusingthreeelementsofthecalibrationcurve.Studieshaveshownthatinthefieldofcuttinglogging，laser-inducedbreakdownspectroscopyisagreatpotentialforlitholo

4、gicidentificationofnewtechnologies.Keywords：cuttinglogging；laser-inducedbreakdownspectroscopy；elementalidentification；calibrationcurve在石油勘探领域，岩心录井技术对于油气勘探或者钻井强度与元素的含量有一定的定量关系。根据NIST数据库提供工程而言都是不可缺少的关键技术。特别是对于钻井过程中的元素特征谱线，确定了判断地层常用的3种元素Na、K、Si岩石层位的判断，具有非常重要的作用。近年来，随着钻井的特征谱线波长，如表1所示。[1]新工艺的发展，特别是

5、PDC钻头的应用，岩心颗粒越来越表1元素特征谱线小而成为粉末状的岩屑，对于岩屑中岩石信息的提取变得越元素特征谱线波长/nm[2]来越困难。已有的岩屑录井技术如X射线荧光元素录井技术、Na589.00，818.33[3][4]化学分析技术、核磁共振分析技术等手段由于大部分都K766.49，769.90需要复杂的样品预处理，获得信息量小，且实时性和准确性Si251.43，288.16也不能满足要求，所以急需一种满足当今录井条件的新技术。激光诱导击穿光谱技术（LIBS）是一种近年来快速发展图2为样品的LIBS光谱图。针对三种元素的特征谱线波[5]起来的元素分析技术。由于应用这种技术的样品

6、不需预处理，长与我们测得的LIBS光谱进行比对，可以看出样品中所含元[6][7][8]信息量丰富，所以在土壤、环境、水污染等领域得到素中包括Na、K、Si，且谱线峰较为明显。了广泛应用。本文将LIBS技术应用于岩屑录井工作，通过对岩屑样品的LIBS光谱分析，对其中的三种元素Na、K、Si进1.5E+04行了定性和定量研究。1实验与方法1.1实验装置1.0E+04实验装置如图1所示，激光光源采用Nd：YAG激光器（Con-NaKtinuum公司，GCR-230-10R型），输出激光波长为1064nm，脉冲Signal[V]能量为50mJ，重复频率10Hz。激光束通过焦距为100mm的

7、会Si聚透镜聚焦于岩屑样品表面。岩屑样品事先被压制成直径3cm，5.0E+03766.49589.00766.90厚度1cm的薄片。样品置于旋转电机上，使击穿点分布于样品288.16表面多个位置。光谱的探测采用ICCD光谱仪（ActonResearch251.43Corporation，Model7397-0001型），光谱覆盖范围为200～0200300400500600700800930nm。设置采集延时为2μs。光谱仪连接计算机进行数据处理。Wavelength