| Kern | |
|---|---|
| Mediální soubory na Wikimedia Commons |
Jádro - vzorek pevné hmoty, což je válcový sloupec, odebraný za účelem studia.
V geologii je jádro vzorek horniny extrahovaný z vrtu pomocí vrtání speciálně navrženého pro tento typ vrtání. Často válcový sloup (sloup) z horniny dostatečně silný, aby zůstal pevný .
Jádro lze odebírat z ledových masivů metodou prstencového tání (například na polárních stanicích). Je také možné vrtat vzorky jádra z hornin vyčnívajících na zemský povrch nebo na jiných planetách (například vzorkování jádra z povrchu Marsu roverem).
Vzorky jádra lze také odebrat z umělých materiálů, jako je beton, keramika a některé kovy a slitiny, aby se otestovaly jejich vlastnosti. Existují také případy odebírání základních vzorků živých organismů, jako je strom, ale i lidí, zejména lidských kostí, k mikroskopickému vyšetření za účelem diagnostiky nemocí.
Ve většině případů se jádro odebírá jádrovým vrtáním pomocí speciálního zařízení zvaného jádrový projektil.
Tvrdost odebraných látek se může pohybovat od téměř kapalných až po nejtvrdší materiály nalezené v přírodě nebo průmyslu a hloubka vzorku se může lišit od povrchu až po hloubku více než 10 km. Nejhlubší odběr vzorků se provádí v ultrahlubokých vrtech, které se vrtají za účelem studia struktury země.
Jádra jádra se mohou pohybovat v průměru od několika milimetrů (dřevěné jádro, pro dendrochronologii) do více než 150 milimetrů v průměru (typicky pro ropné a plynové vrty). Délka intervalu vzorkování se může lišit od méně než metru (opět u stromu, pro dendrochronologii) až po 200 metrů na jeden odběr.
Jádro vytěžené na povrch je studováno v laboratořích, různými metodami a v zadaném vědeckotechnickém úkolu. Existuje mnoho typů zařízení pro odběr vzorků z různých typů látek za různých podmínek. Pravidelně se objevují nové druhy.
Nejběžnější metody vzorkování jádra jsou:
Ve většině případů se jádrový odběr pro geologické potřeby provádí při vrtání horniny dutou ocelovou trubkou, což se nazývá jádrové vrtání, a samotné jádrové vrtání je jádrové vrtání . Uvnitř trubice jádra je přijímač jádra ( vzorkovač ). Přijímač jádra se skládá hlavně z hlavy, trubice jádra a lapače jádra. Přijímače jader jsou rozmanité, protože je nutné vybrat jádra z různých hornin v různých podmínkách. Vrtání horniny během výběru jádra probíhá podél prstence a přijímač jádra se jakoby plazí na sloupec horniny vytvořený uvnitř prstence. Vzorky jádra se odebírají do potrubí v relativně nepoškozeném stavu. Zničená hornina (kal), která se nedostala do jímky jádra, je vynášena na povrch proplachovací kapalinou nebo stlačeným vzduchem ( plynem ) vstřikovaným do vrtu vrtným čerpadlem nebo kompresorem . Jádro je zaklíněno, odtrženo od líce a vyzdviženo na povrch. Po vyjmutí jádra z potrubí se jádro rozloží do jaderníků v přesném pořadí jeho umístění v geologické části studny. Všechna obnovená jádra jsou podrobně popsána a přenesena do úložiště v úložišti jádra . Následně je jádro zkoumáno a analyzováno (chemické, spektrální, petrografické a jiné analýzy) v laboratoři různými metodami a zařízeními v závislosti na tom, jaká data mají být získána. Obvykle se při analýze používá malá část jádra. Po určité době se podle řídících dokumentů část jádra, která není významná, redukuje (likviduje) [1] .
V posledních letech se při vrtání pro lepší konzervaci jádro odebírá (vstupuje) do sklolaminátových trubek (nádob). Po vyjmutí z vrtacího nástroje se tyto trubky (nádoby) naplněné jádrem pro usnadnění rozřežou na segmenty, obvykle dlouhé jeden metr. Na kusy sklolaminátových trubek se nasazují kryty s jádrem z konců pro lepší izolaci a zabránění rozlití. Pro podrobné studie jsou tyto segmenty zase rozříznuty spolu s jádrem na polovinu podél osy, jak je znázorněno na fotografii. Výtěžnost jádra je stanovena jako procento vrtané metráže.
Jádro se nejčastěji odebírá koaxiálně s osou studny. Existují však metody bočního vzorkování jader ze stěn již vrtaných studní, je možné odebírat vzorky i ze stěny stávající studny.
Obvykle se při průzkumných vrtech volí intervaly od 15 do 54 metrů. Současně může jít několik intervalů za sebou, pokud se vezme jádro, aby se získala obecná představa o struktuře, což znamená velký interval zájmu.
Ačkoli jádra jádra jsou často velmi stabilní a dobře si zachovávají své vlastnosti, vždy se během vzorkování, povrchové úpravy, přepravy, počáteční přípravy a studia do určité míry degradují. V tomto ohledu jsou stále běžnější nedestruktivní metody základního výzkumu. Například skenování pomocí rentgenového záření a metod magnetické rezonance umožňuje získat první představy o mineralogii, struktuře, struktuře a pórových tekutinách, aniž by došlo k destrukci horniny. Přibližný odhad pórovitosti a propustnosti. Ale hodnota takto drahé studie se často ztrácí, pokud je provedena na šokovaném jádru, které bylo přepravováno v běžných krabicích po polní cestě. Ignorování technického stavu jádra je vážným problémem moderní geologické vědy.
V poslední době stále více specialistů uznává důležitost výběru správné technologie pro vzorkování jádra a stále více pozornosti je věnováno prevenci jejího poškození v různých fázích přepravy a analýzy. Klasickým způsobem konzervace jádra je zmrazení v tekutém dusíku, což je velmi levný prostředek. V některých případech se k ochraně a tlumení kolony během přepravy používají speciální polymery.
Také pokud vzorkované jádro nemá přesný odkaz na objekt, ze kterého bylo odebráno, pak ztrácí většinu své hodnoty. Rozhodující je definice trajektorie vrtu a poloha a orientace jádra ve vrtu. I když je jádro odebráno z kmene stromu (pro účely dendrochronologie), pak se do něj vždy snaží zahrnout povrch kůry, aby bylo možné jednoznačně určit datum posledního letokruhu stromu. .
Pokud neexistují žádná data o vazbě vzorků jádra, pak je obvykle nemožné je obnovit. Náklady na odběr vzorků jádra se mohou pohybovat od několika tisíc rublů (u ručně vytěženého jádra z měkké povrchové půdy) až po desítky milionů (u jader z boční stěny hlubokého pobřežního vrtu). Nesprávná vazba vzorku v každém případě výrazně znehodnocuje jádro.
Každé odvětví má své vlastní základní normy. Například v ropném průmyslu se orientace sloupců obvykle zaznamenává vyznačením dvou podélných barevných pásů. Červený pruh se aplikuje vpravo, když je jádro vytaženo na povrch. Jádra rudných průzkumných vrtů mohou mít své vlastní symboly. Stavební inženýrství a věda o půdě mají své vlastní základní systémy značení.
Skladování jádra je velmi složitý technologický proces, který vyžaduje dodržení zvláštních podmínek pro zajištění bezpečnosti jeho vlastností a složení. V závislosti na vlastnostech materiálu přítomného v jádře lze skladování provést na:
- Za okolních podmínek (dočasné skladování až do dodání do úložiště jádra)
- konstantní záporná teplota (jádro kryologických a inženýrskogeologických vrtů);
- konstantní pozitivní regulace teploty a vlhkosti;
- Ve speciální nádobě, která zachovává přirozenou vlhkost (nasycení) jádra.
V geologii ropy a zemního plynu je stále běžnější dočasně ukládat a přepravovat jádra v trubkách, která se získávají rozřezáním přijímače jádra spolu s jádrem na fragmenty standardní délky (5 m, 1 m, 3 stopy). Současně jsou na každé sekci vytvořeny speciální značky, takže později v laboratoři by bylo možné správně reprodukovat sekvenci skládání fragmentů. Někdy je jádro jádra dodáno z pole do laboratoře celé. V tomto případě je jeho délka rovna odstranění jádra v určitém intervalu vzorkování.
Existují případy nesprávné montáže jádra v laboratoři. Fragmenty lze obrátit nebo jejich posloupnost zaměnit. To výrazně komplikuje interpretaci základních dat. Chcete-li obnovit správné umístění jádra a určit přesnou hloubku vzorkování, můžete provést měření stejných fyzikálních vlastností na jádru (po celé délce jádra) a ve studni (po celé délce intervalu vzorkování). V tomto případě je nutné zvolit takové vlastnosti, které jsou nejlépe zachovány v hornině při jejím vyzdvižení na povrch a zároveň se velmi mění v hloubce a vytvářejí jedinečný „otisk“ pro každý interval. Typicky jsou těmito vlastnostmi gama aktivita a hustota.
Ale i když byla sekvence obnovena, je nutné uložit celou historii operací s jádrem, protože neexistuje žádná záruka, že obnovení bylo správné. Zaznamenávání nesrovnalostí z jakéhokoli důvodu ušetří možnost opravit nesprávné obnovení v pozdější fázi. Zničení „nesprávných“ dat o posloupnosti fragmentů znemožňuje v budoucnu chybu opravit. Každý systém pro ukládání dat jádra by proto měl být schopen uložit několik možností propojení fragmentů jádra se sekcí, včetně té původní.
Při vázání jádra na hloubku je jádru zpočátku přiřazena hloubka naměřená z vrtných trubek (odkaz na test studny). Po porovnání dat jádra s protokoly vrtů je jádru obvykle přiřazena hloubka odpovídající podobné oblasti na křivce záznamu gama paprsků vrtu (logování logem vrtu). Odečítání hloubek ve vrtu se zpravidla provádí ze stolu rotoru vrtné soupravy. U jader odebraných z mořského dna se hloubka často uvádí v jednotkách cmbsf (centimetry pod mořským dnem).
Pokud jádro odebrané z vrtu přesně odráží svůj řez, pak je běžnou praxí vytvářet referenční kolekce, aby bylo možné uložit a obnovit pořadí vrstev v procesu studia. K tomu se ze sloupku jádra provede podélný řez po celé délce. Tloušťka řezané části je 1/2 - 1/3 průměru jádra (v závislosti na jeho křehkosti). Řezaná část je umístěna v samostatných krabicích a fixována sloučeninou, aby se vyloučila možnost přemístění a smíchání fragmentů.
Vytvoření referenční kolekce se provádí v prvních fázích laboratorního zpracování jádra. To je nezbytné, aby bylo možné jej uložit a použít k obnovení sekvence hlavní části jádra v případě, že by se fragmenty jádra ztratily, zničily nebo pomíchaly během studie.
V řadě zemí a regionů musí společnosti využívající podloží převést referenční sbírky ke skladování do státních centrálních skladovacích zařízení. Řada společností proto vytváří dvě referenční kolekce z každého klíčového sloupce (pro sebe a pro stát).
Referenční kolekce jsou nejvhodnější pro provádění sedimentologických studií. Na hlavní části jádra, která zůstane po řezu, se provádí odběr vzorků a většina studií. Hladký povrch zbývající po řezu je preferován pro měření propustnosti profilu a fotografování. Fotografování povrchu řezu v bílém a ultrafialovém světle často umožňuje vidět hloubku pronikání filtrátu vrtného kalu do jádra a dosáhnout jeho přirozeného nasycení.
Vědecké hloubení začalo jako metoda zkoumání dna oceánu . Brzy byla metoda zvládnuta pro studium jezer , ledovců , půdy a dřeva . Jádra odebraná z velmi starých stromů poskytují informace o jejich růstových prstencích, aniž by bylo nutné strom pokácet.
Jádro lze použít k posouzení změny klimatu , geodynamické situace , typů fauny a flóry , které existovaly v určité geologické éře, stejně jako sedimentární struktury zemské kůry . Dynamické jevy na povrchu Země jsou na většině území cyklické, zejména s ohledem na teplotu a srážky.
Existuje mnoho způsobů, jak datovat jádro. Po datování lze získat cenné informace o změně klimatu a krajiny . Například vzorky jádra odebrané ze dna oceánu, z útrob země a z ledovců zcela změnily naše chápání geologické historie pleistocénu . .