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1、我国近海油气勘探开发高技术发展研讨会文集多参数岩心测试系统技术研究刘乐军中国科学院海洋研究所、青岛，2 6 6 0 0 1 ，刘乐军马小兵国家海洋局第一海洋研究所，青岛，2 6 6 0 6 1李培英中国海洋环境监测中心，大连，1 1 6 0 2 3【摘要】多参数岩芯测试系统是海洋地质调查( 包括海洋油气资源勘查) 和研究的重要工具，它对于提高钻探采样率，追求柱状岩芯最大利用率，提高海洋地质调查的效率具有无可比拟的作用。目前，已经有英国的M S C L 系统和法国的M C L 系统被使用开发研制我国自己的多参数柱状岩芯测试系统对于提高我国海洋地质取样和柱状岩芯测试分析的综合实力，提升我国海洋地质
2、调查研究水平，具有重要的科学和实用价值。1 引言开发和利用海洋资源是我国二十一世纪的基本国策之一。海洋地质调查研究( 包括海洋地质背景调查、工程地质调查和灾害地质调查等) 是油气资源勘探开发的关键环节，其调查结果是制定海域开发政策，进行海洋工程设计和施工的重要依据。柱状岩心是对海底地层沉积物的物质组成、结构特征、工程地质特性等的最直观认识，还是解译和校准地球物理和原位测试等调查资料的基础和依据，在海洋地质调查中具有无可替代的地位。然而，海上柱状取样( 钻探和重力取样) 受天气和海况影响，具有花费巨大，效率较低，样品无法重复利用等缺点。因此如何最大限度利用获取的柱状岩芯一直是地质学者追求的目标。
3、利用电、磁和放射射线等物理技术对柱状岩心进行多参数无损检测是实现这一追求的理想途径。2 研究意义和目的海洋地质调查中柱状岩心测试的重要性是不言而喻的，然而受天气和作业环境的影响，柱状取样质量无法保证；而海上取样作业周期长，由于温度、湿度和压力等环境背景的改变，样品在保存和运输过程中不可避免的受到不同程度的扰动，将直接影响随后的实验室测试分析结果。因此，在取样现场进行柱状岩心完整性以及含水量、温度、密度和结构等多参数无损检测，不仅可以现场评价采样质量的高低，还能够在样品“准原始情况下”获得沉积物物理和力学等方面的参数指标，是提高柱状采样的效率和岩心利用率的有效途径。另外，通过1 4 3 多参数岩
4、心测试系统技术研究柱状岩芯多参数无损测试，可以对样品分层、沉积结构等有一初步认识，为随后的样品保存和开样测试方案设计提供依据。还可以为定量评价实验室测试用试样扰动程度，校准室内实验分析结果，提供可能。而通过多参数测试获得沉积物沉积速率、化学特性、电阻抗、声速和含水量等参数的剖面变化信息，对其进行相关性研究，可以更好的解读沉积物沉积环境、矿物组合和沉积物声学信息，为海底地声学地声模型的建立、工程地质学沉积物弹性模量等研究提供的新的技术方法和手段。 3 研究现状对柱状岩心进行连续无损检测一直是地质学者关注的热点问题。早在上世纪8 0 年代就在M S 一2 型磁化率测试仪上研制出环形探头进行柱状岩心
5、磁化率连续测试。近年来利用沉积物颜色反射率与沉积物粒度、矿物组合之间的相关性，研制出色谱仪通过岩心颜色反映的沉积物的物质组成和矿物学信息，作为沉积环境、沉积作用和物质来源的代用指标。海洋地声学研究发展使海底沉积物声速测量技术得到迅速发展。目前，国际上已经开发出可以对柱状岩芯进行单参数或多参数的无损检测设备。如M i n o l t aC M 2 0 0 2 型光谱光度计可以连续测试柱状岩芯的光谱反射率。英国G e o T e k 公司研制开发的M S C L ( M u t l iS e n s o r sC o r eL o g g i n g )系统可以对柱状岩心进行多参数- P 波波速、
6、G a m m a 密度、电阻率、磁化率等的连续快速无损测试，在世界O D P 计划中已经得到实际应用。4 研究目标和主要研究内容研制一套适用于我国海洋地质调查和样品库建设的多参数柱状岩心测试系统，实现柱状岩心的磁化率、电阻率、声速、温度、密度、岩心厚度( 完整性) 和自然伽马辐射等多参数的连续快速无损测试。4 1 测试用样品扫描工作台的设计测试用样品扫描工作台由样品架、步进电机、样品推动机构等组成。它是测试系统的重要部件，它决定了系统的可移植性和灵活性，以及测试采样的连续性和稳定性。4 2 多参数探测模块的研制多参数探测系统由探测传感器、控制电路、信号采集处理和采样处理软件所组成。多参数测试
7、模块是系统的关键。使测试功能的实现。探测器尺寸、能量转换效率、信噪比、动态范围、相互间的窜扰以及长时间稳定性、响应速度等是该系统研究的关键技术和难点。4 3 传感器标定系统传感器的标定装置的研制开发是探测系统的必备的辅助部件，使测试结果准确性和精度的保证。一1 4 4 我国近海油气勘探开发高技术发展研讨会文集5 关键技术及难点( 1 ) 探测用传感器的研制集成( 2 ) 传感器标定装置的研制开发6 预期达到的水平、技术指标测试项目：P 波波速、样品厚度( 直径) 、温度、电阻率、磁化率、G a m m a 密度、色相光谱。测试结果：获得岩芯段P 波波速、样品厚度( 直径) 、电阻率、磁化率、色
8、谱、G a m m a 密度( 湿密度) ，以及样品段端点温度。测试精度：( 1 ) 岩芯直径测量：精度l m m( 2 ) P 波波速：2 5 0 - - - 5 0 0 k H z 压电陶瓷换能器，精度约0 2 ( 3 ) 伽马射线密度( 湿密重) ：密度误差在l 之内。( 4 ) 磁化率：5 的校准精度。( 5 ) 色谱：测试3 6 0 - - - 7 4 0 n m 范围的岩芯色谱( 6 ) 彩色照相( 可选件) ：3 1 0 2 4 C C D ，精度达3 0 0 d p i7 产业发展意义研制开发柱状岩心多参数无损检测系统，可以为海洋地质调查、样品库建设和实验室测试分析服务，直接经济效益明显，具有广阔的应用前景。柱状岩心连续多参数监测系统的研制开发对于提高我国海洋地质取样质量，提升我国海洋地质理论研究和工程地质调查水平都具有重要的科学和实用意义。
