где Vг — количество растворенного в воде газа (так называемый газовый фактор);
t — температура воды;
М — минерализация воды.

Из равенства (6) видно, что разница между полезным сигналом и истинной концентрацией может быть очень большой, поскольку она определяется одновременным участием в знаменателе трех факторов — минерализации, температуры и газонасыщенности воды.
Члены t и М определяют растворимость газа в воде и являются элементами закона Генри, устанавливающего, количественную взаимосвязь растворенного и свободного газов в равновесной системе. В соответствии с этим законом фазовое равновесие системы при коэффициенте растворимости R имеет вид:

где Vг и Vв — соответственно количество газа в свободной и растворенной фазах.

Поскольку R учитывает роль t и М, уравнение (7) можно написать в виде:

На основании равенств (6) — (9) обосновывается выбор оптимальных способов водногелиевой съемки. Ведущую роль при отборе проб имеет газонасыщенность воды. Перепад этого параметра в естественных условиях достигает двух порядков, а упругость гелия — семи порядков. При низких значениях газового фактора (20—30 мл/л) и упругости: гелия до 100 Па обеспечение высокой точности опробования не вызывает серьезных затруднений. При упругости гелия более 100 Па повышаются требования к отбору проб даже в условиях нормального газового фактора. Еще более сложно обеспечить высокую достоверность опробования при повышенном (30—100 мл/л) и высоком (более 100 мл/л) газовом факторе.
Применение вакуумной дегазации не решает поставленных задач, а в ряде случаев вносит дополнительные погрешности за счет неполного удаления воздуха при вакуумировании и частичной потери гелия из раствора. Поэтому основное внимание было направлено на отработку опытным путем более простых и надежных способов отбора и анализа проб, базирующихся на новых возможностях измерительной техники.


3. ОТБОР ПРОБ

По данным опробования на различных глубинах установлено, что в приповерхностном слое имеет место абсолютное преобладание вод с нормальным газовым фактором. Воды с повышенным газонасыщением встречаются в условиях выхода кристаллического субстрата на дневную поверхность на площади, составляющей не более чем первые проценты, а в области развития осадочной толщи — на еще меньшей площади. Это обеспечивает малое долевое участие члена Vr в формулах (6) — (9). Поскольку случаи повышенной газонасыщенности воды редки и при встрече они надежно фиксируются визуально еще в процессе опробования, возникает возможность простейшего отбора воды наливным способом в стеклянные емкости. На водопунктах с повышенным газовым фактором применяется раздельное опробование: отбираются вода со сброшенным излишком газа и чистая газовая фаза. Такой прием полностью обеспечивает достоверность, съемки при любых значениях газового фактора, встречаемых в природных условиях.
Наполнение пробозаборников (обычных бутылок) производится без контакта воды с атмосферным воздухом через резиновую трубку, подсоединенную к источнику; второй конец трубки опускается до дна сосуда. Вода напускается в режиме спокойной струи с трехкратной сменой объема сосуда.
Закупорка бутылок резиновыми пробками обеспечивается известным в гидрогеологии «бескислородным» способом путем применения тонкой проволочки, предварительно вставляемой в горлышко. Затем вставляется пробка и при покачивании ее из стороны в сторону излишняя вода выжимается в образуемую проволочкой щель. Этим достигается сброс давления в бутылке, без чего пробка не заглубляется или давлением выбивается дно бутылки. После надежной закупорки проволочка выдергивается; на пробку в это время необходимо оказывать нажим во избежание отдачи. Вскоре резина пробки прилипает к стенкам горлышка, что обеспечивает последующую сохранность проб.
Необходимо убедиться, что пробка не вылезает из бутылки сразу же после выдергивания проволочки, что происходит в горлышках с конусом наружу. Такие бутылки должны выбраковываться еще до начала работы, а в случае обнаружения их при отборе следует повторно взять пробу в другую бутылку.
С целью обеспечения устойчивых показаний прибора при анализе используют бутылки объемом не менее 200 мл. С другой стороны, не следует применять бутылки емкостью более 500 мл, так как большая часть воды в них остается неиспользованной. Наиболее удобными и общедоступными пробозаборниками являются бутылки емкостью 250—350 мл; для закупорки их используют резиновые пробки № 16.

В табл. 13 показан установленный в ходе работ уровень потерь гелия из воды с нормальным газовым фактором при различных способах наполнения бутылок. Хорошая воспроизводимость показаний прибора служит признаком достоверного, отбора проб, что достигается с помощью резиновой трубки в режиме циркуляции. Однако для воды с повышенным газовым фактором, отличной от нормальной температурой и минерализацией, такой способ наполнения неприемлем из-за большой значимости членов, входящих в знаменатель формул (7), (9). В качестве примера рассмотрим анализ воды, постоянно откачиваемой глубинным насосом из скважины №12581, расположенной на территории Московского мясокомбината (сателлит Боенской скважины). Глубина водозабора здесь 1370 м, температура воды на выходе +32°С, минерализация 270 г/л, газовый фактор 500 мл/л. Такая вода на выходе мгновенно вскипает, сбрасывая излишний газ, в том числе и гелий. Поэтому даже при экстренной закупорке остаточное содержание гелия в воде (полезный сигнал C1) не превышает 0,15 мл/л. В то же время в газовой фазе, отобранной отдельно, содержание гелия равно 3 об.%, что при указанном, газовом факторе дает 15 мл/л. Это примерно в 100 раз больше, чем при прямом измерении сигнала гелия в воде, т. е. C1 от Сист составляет всего 1 %.

Таблица 13
Потери гелия из воды с исходной концентрацией 2,3 х 10^–3 мл/л
при различных способах наполнения бутылок.

Выше по разрезу в водах Московского артезианского бассейна газонасыщенность, минерализация и температура постепенно понижаются, что соответственно повышает значимость сигнала C1. На глубине 100—200 м C1/Сист достигает 97—99%, что полностью обеспечивает требуемую высокую воспроизводимость измерений с применением простейших способов отбора проб (табл. 14).

Таблица 14
Отношение измеренного сигнала C1 на выходе скважины к концентрации гелия
в водах Московского артезианского бассейна (C1/Сист).

Как отмечено выше, воды с повышенным газовым фактором при опробовании вскипают. Отбор проб в этом случае ведется раздельно — отбираются чистая газовая фаза и дегазированная вода. По существу такая операция соответствует отбору глубинных проб герметическим или телескопическим водоносами с раздельным последующим наполнением бутылок газовой фазой и водой с помощью переводника пробы (Корценштейн, 1976г.), Для выполнения указанной операции лучше всего использовать газоотделитель объемом 3—5 л, изготовляемый из склянки с тубусом (рис. 11). Способ газоотделения основан на создании в системе незначительного разрежения за счет разницы сечений входного и выходного отверстий. Перепад давлений обеспечивается положением питающей и сливной трубок с разностью высот 1—1,5 м. На выходе газоотделителя вытекает вода с практически нормальным газовым фактором; газ скапливается в склянке.

Рис. 11. Конструкция газоотделителя, изготовленного из склянки с тубусом.
1 — корпус;
2 — входная трубка с разбрызгивателем;
3 — вводная резиновая трубка;
4 — пробки;
5 — выводная трубка;
6 — вакуумная трубка;
7 — вода;
8 — выделенный из воды газ.
Газоотделитель показан в положении выпуска газа по трубке 5 в приемную бутылку;
при газоотделении прибор переворачивается кверху дном.

Дебит газа и воды в изучаемом водопункте определяется измерением объемов фаз в единицу времени; газовый фактор рассчитывается на основании замера количества газа, накопившегося в системе относительно фиксированного объема пропущенной через нее воды.
Опробование термальных вод с любым газовым фактором следует производить с предварительным охлаждением до нормальной температуры (20—25°С). Необходимость последнего объясняется разницей коэффициентов теплового расширения воды и стекла: охлаждение устраняет существенные искажения параметров воды, связанные с закупориванием бутылок в горячем состоянии (рис.12).

Рис. 12. Опробование ревущих фумарол вулкана Менделеева на Кунашире (Курильские острова, 1976г.).
1 — парогазовый грифон с давлением газа до 7-105 Па;
2 — газоотделитель и поглотитель кислых компонентов;
3 — термостат;
4 — анализатор гелия.


4. ТРАНСПОРТИРОВКА И ХРАНЕНИЕ ПРОБ

Многолетний опыт работ в различных геологических и климатических условиях позволяет рекомендовать ряд мер, резко уменьшающих процент брака и повышающих достоверность съемки.
Чаще всего потери отобранных проб происходят при транспортировке, когда бутылки плохо упакованы; в результате они разбиваются или из них выскакивают пробки. В отличие от обычных гидрохимических проб раскупорившаяся даже на короткое время бутылка с отобранной водой для анализа гелия становится непригодной, и проба подлежит ликвидации. Отжиму и выбросу пробок способствует обычно возрастающее в бутылке давление, связанное с прогревом исходной холодной воды (начальная температура 5—7°С) до температуры на поверхности, достигающей в летние месяцы 30°С и выше. Отжим пробок в исходных холодных пробах особенно опасен в случаях слабо повышенного газового фактора (25—40 мл/л), когда раздельный отбор газовой фазы весьма трудоемок.
Для обеспечения практически полной сохранности проб с учетом указанных уровней газонасыщения и изменений температуры рекомендуется:
а) отбирать на каждом водопункте по две, а в более ответственных случаях по три-четыре бутылки;
б) после наполнения бутылки ставить в ячейки ящика на пробки (перевернутыми вверх дном), закладывать смягчающим удары материалом и закрывать ящик фиксированной крышкой;
в) в перевернутом положении бутылки должны находиться в течение всего периода хранения проб — частично отжатые в таком положении пробки полностью сохраняют герметичность бутылок;
г) ящики с пробами складировать в закрытом, возможно прохладном помещении без резких колебаний температур.
В качестве примера высокого уровня брака на первом этапе освоения метода можно отметить работы в Прибалтике, где при исходной холодной температуре воды (7°С) оказался повышенным газовый фактор (30—70 мл/л). Это привело к значительным потерям отобранных проб, достигавшим 50—70 %. Перечисленные меры и раздельный отбор газа и воды практически устранили брак.
В особо трудных условиях ведения работ (повышенный газовый фактор, длительные перевозки) пробки на горлышке следует укреплять шпагатом или проволокой. В практике работ упакованные таким образом бутылки надежно сохранялись при транспортировке из Приморья до Москвы. В случае дальних транспортировок следует учитывать сроки отправки проб малой скоростью, поскольку имелись случаи их замерзания в пути.


5. УЧЕТ ПОТЕРЬ ГЕЛИЯ ИЗ ПРОБ В ПРОЦЕССЕ ХРАНЕНИЯ

Уровень потерь гелия из различного типа пробозаборников (колб и бутылок) изучен опытным путем по нескольким сериям эталонных проб (рис. 13). В колбах, надежно закрытых вакуумными кранами, такие потери минимальны, но из-за высокой стоимости и малой механической прочности этих сосудов они применялись лишь в исследовательских целях. В обычных бутылках потери происходят через резиновую пробку. Колбы, оборудованные на концах резиновой трубкой, имеют максимальный уровень потерь (до 50% в месяц), поэтому они не рекомендуются для работ.
Эксперименты подтвердили опубликованные данные (Корценштейн, 1963г.) о хорошей сохранности газовых проб, отобранных в бутылки с водным затвором при хранении их в перевернутом состоянии. Такие пробы могут храниться без заметных потерь один-два года. Для проб воды в тех же бутылках должна вводиться поправка, поскольку они имеют в 100 раз меньшую емкость по гелию и соответственно большие удельные потери. Например, для бутылок 0,5 л поправочный коэффициент к полезному сигналу прибора (C1) за первый месяц хранения составляет 1,08; за полтора месяца — 1,12; за три месяца — 1,22. Далее кривая потерь принимает экспоненциальную форму.
Поправка на потери обеспечивает удовлетворительную точность воспроизведения исходного сигнала в течение шести месяцев хранения проб, однако следует стремиться к сокращению сроков. В нормальных условиях, особенно при составлении карты гелиеносности района, следует все пробы воды измерять в течение первых 10 суток.

Рис. 13. Кривые изменения концентрации гелия в пробозаборниках разного типа в процессе хранения проб:
1 – в бутылках емкостью 0,5л закупоренных без газового пузырька резиновой пробкой;
2 – то же, емкостью 0,25л ;
3 – в стеклянных колбах емкостью 150 – 200мл, закрываемых с обеих сторон вакуумной трубкой с зажимами ;
4 – то же, с красной медицинской трубкой ;
5 – в бутылках емкостью 0,25л, закрываемых резиновой соской.


6. ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ АППАРАТУРА

Основным анализатором концентрации гелия в настоящее время является магниторазрядный индикатор ИНГЕМ–1. Общий вид этого прибора показан на рис. 14,а. Его чувствительным элементом является датчик (рис. 14,б), представляющий, собой миниатюрный ионный насос, герметичная вакуумированная камера которого отделена от внешнего входного баллона трубкой-переходником с тонкой кварцевой мембраной. Исследуемые газы или жидкость вводятся способом свободного потока во внешний баллон. В результате избирательной диффузии через мембрану в магниторазрядный насос (датчик) селективно проникает практически только гелий.

Рис 14. Общий вид прибора ИНГЕМ-1 (а),
конструкция магниторазрядного датчика (б),
принципиальная схема включения датчика в измерительную цепь (в).
1 – анод;
2 – катодные пластины;
3 – корпус;
4 – анодный ввод;
5 – стеклянные изоляторы;
6 – высокоизоляционные трубки;
7 – отпаянный штенгель предварительного вакуумирования системы;
8 – кварц-молибденовая трубка–переходник;
9 – мембрана из кварцевого стекла;
10 – внешний (напускной) баллон;
11 – входной и выходной штуцеры;
12 – ножка крепления;
13 – вольфрамовая нить пуска датчика;
14 – коваровая втулка;
В – высоковольтный выпрямитель;
УПТ – усилитель постоянного тока;
ИП – измерительный прибор – микроамперметр.

Принцип работы датчика заключается в ионизации молекул и атомов газа и удалении ионов из рабочей камеры путем их эффективного поглощения на катодах. Насос действует в магнитном поле напряженностью 1000 Э, ориентированном вдоль оси анода; анодное напряжение 3,2 кВ поддерживает в камере постоянный газовый разряд. Разрядный ток насоса зависит от давления в камере и служит мерой давления; в данном приборе разрядный ток является мерой содержания гелия в анализируемом веществе.
Благодаря высокоэффективной ионизации газовый разряд сохраняется до очень низких давлений, составляющих при его работе 10^–9—10^–10 Па. В откачанном до низкого давления насосе повторное зажигание разряда после выключения тока практически невозможно. Для упрощения зажигания повышают давление, для чего датчик снабжен внутренним газовыделяющим источником — накальной вольфрамовой нитью. Если при подаче анодного напряжения разряд не возбуждается, то на короткое время (доли секунды) на нить подается ток.
Количество выделяющегося при ее нагревании газа достаточно для повышения внутри датчика давления до 10^–3 Па, при котором зажигание разряда происходит без затруднений. После, зажигания выделившийся газ откачивается за 20—30 мин.

Контакт мембраны с атмосферным воздухом обеспечивает поступление в датчик постоянного потока гелия. При равной скорости натекания и быстроты откачки газов внутри датчика устанавливается стабильное давление, которому соответствует некоторое значение фонового разрядного тока. Введение в напускной баллон газа с повышенной концентрацией гелия (состав газа безразличен) увеличивает поток последнего через кварцевую мембрану, что ведет к повышению давления в камере и разрядного тока датчика. Этот ток после электрометрического усилителя фиксируется микроамперметром. Его изменение пропорционально изменениям парциального давления гелия в баллоне и служит мерой содержания последнего в исследуемом газе. Концентрация гелия в пробе оценивается путем сравнения с концентрацией эталонной смеси. Диффузия гелия через мембрану происходит не только из газовой среды, но и из жидкости. Это позволяет применять прибор для прямого определения содержания гелия в жидкостях. Эксперименты показали, что разрядный ток в датчике от, равновесных по содержанию гелия газовой и водной фаз одинаков. Используя этот эффект, на приборе ИНГЕМ-1 выполняют анализ гелия в водных пробах с чувствительностью, многократно превышающей максимально возможную, которую можно достигнуть на системах с вакуумной дегазацией. Абсолютная чувствительность датчика определяется геометрическими размерами (площадью, толщиной) и температурой кварцевой мембраны. Экспериментально подобраны размеры мембраны: площадь рабочей поверхности 0,1 см², толщина 10 мкм. При 20°С такие мембраны обеспечивают чувствительность датчиков к парциальному давлению гелия до 3,7 х 10^–12А/Па.

Влияние температуры анализируемого вещества на метрические характеристики датчика может быть учтено введением поправок в результаты измерений. Однако для достижения максимальной точности анализа лучше с помощью термостатирования обеспечивать одинаковую температуру для исследуемого вещества и прибора. Инерционность датчика определяется временем проникновения гелия через мембрану, которое зависит от ее толщины. При 20°С и принятой толщине мембраны это время не превышает 30 сек. Кроме гелия практически проникающими через кварцевое стекло газами при нормальной температуре являются водород и неон. Однако проницаемость кварцевого стекла для водорода и неона, ниже, чем для гелия, примерно в 1000 раз. Прямая градуировка датчиков по чистому водороду при атмосферном давлении и нормальной температуре подтвердила указанные диффузионные параметры (едва заметное увеличение разрядного тока наблюдалось только через 30 мин). Таким образом, присутствие в анализируемом газе водорода практически не влияет на точность определения содержания гелия, поскольку полное время анализа пробы не превышает первых минут. Техническая характеристика прибора: ИНГЕМ-1. На верхней панели прибора смонтированы устройства для подключения и управления, измерительный стрелочный микроамперметр, а также входной и выходной штуцеры: для подачи и вывода исследуемой пробы.

Внутри корпуса размещены датчик и основные блоки: высоковольтный выпрямитель для питания датчика, усилитель постоянного тока, стабилизатор и преобразователь напряжения, выпрямители для питания усилителя и блока компенсации.
Высоковольтный выпрямитель выполнен по схеме умножения напряжения, обеспечивающей на аноде датчика напряжение + 3,2 кВ. Накал газовыделяющей нити датчика для зажигания разряда осуществляется от внешнего источника питания (12 В). Балластное сопротивление в цепи накала ограничивает пусковой ток в пределах 200—250 мА.
Усиление разрядного тока датчика осуществляется транзисторным преобразователем, во входном каскаде которого используется электрометрическая лампа ЭМ-7. Сигнал на выходе усилителя измеряется микроамперметром типа М-4205 (10 мкА). Применение в усилителе двух входных переключаемых с помощью реле сопротивлений (10 ГОм и 100 МОм) обеспечивает возможность измерения разрядного тока датчика от 1 х 10^–1 до 1 х 10^–7 А при отклонении стрелки измерительного прибора на всю шкалу. Диапазон измерения токов распределен по семи шкалам с кратностью: 1, 2, 10, 20, 100, 1000 и 10 000..
Дрейф нуля усилителя не превышает 10 мВ/ч при флуктуациях не более +2 мВ.
Питание усилителя постоянного тока, блока компенсации и высоковольтного выпрямителя осуществляется от двух преобразователей напряжения, работающих на частоте 5 кГц. Стабилизатор напряжения обеспечивает нормальную работу прибора при питании от внешнего источника постоянного тока напряжением от 10,2 до 14,4 В.
Внешние габариты прибора 240х143х210 мм; масса 4,5 кг.
Систематическая, градуировка по газовым и водным эталонам, производившаяся в процессе испытаний и опытной эксплуатации нескольких приборов ИНГЕМ-1, показала, что их чувствительность со временем (в условиях нормальной влажности) практически не изменяется. При повышенной влажности ухудшается стабильность метрических параметров прибора, что требует более частого его эталонирования.


7. ЭТАЛОНИРОВОЧНЫЕ СИСТЕМЫ

Прибор ИНГЕМ-1 не имеет собственной калибровки. Поэтому в условиях перепадов атмосферного и высотного давления, температуры и влажности требуется надежный внешний контроль.
Удобным естественным репером является концентрация гелия в атмосферном воздухе (5 х 10^-5 об. % или 0,5 Па) и в равновесной ему воде (5 х 10^-5 мл/л). Следует отметить, однако, что параметры этого репера не остаются постоянными при изменении высотных отметок.
Другим репером служит приборный нуль отсчета, создаваемый газом-наполнителем, практически не содержащим гелия. Таким наиболее удобным наполнителем является углекислый газ, получаемый химическим путем в аппаратах Киппа при реакции разбавленной соляной кислоты с двууглекислым натрием (пищевой содой). Газ вводится во внешнюю камеру прибора в режиме потока и вытесняет атмосферный воздух; в рабочей камере прибора в это время «тлеет» шумовой разряд.

Периодическая регистрация приборного нуля весьма полезна, поскольку она позволяет измерять приращение тока гелия, содержащегося в атмосферном воздухе, т. е. контролировать интервал от условного нуля до 0,5 Па. Такая калибровка прибора служит уточнению цены деления на уровне содержания гелия в воздухе.
Более сложным оказалось получение длительно действующих эталонов со стабильной концентрацией гелия, превышающей его содержание в атмосферном воздухе. Из всех исследованных систем предпочтительным оказалось эталонирование; основанное на изготовлении газо-гелиевой смеси, накачанной под давлением до 10⁷ Па в стальные баллоны емкостью от 5 до 40 л. Лучшие по качеству наполнители воздух и азот. Достаточно точная дозировка гелия с погрешностью не более 5% от заданной величины может быть достигнута при нагнетании газа в баллон непосредственно на компрессорной установке: дозированное при атмосферном давлении количество гелия подается на всасывающий патрубок компрессора. Затем полученная концентрация уточняется анализом на приборе в сравнении с маркированным эталоном.
Для нормального функционирования аналитической лаборатории требуется изготовление четырех эталонов гелия со значениями, кратными 5, 20, 200 и 2000 концентраций гелия в атмосферном воздухе или 2,5; 10; 100 и 1000 Па.

Важным преимуществом газовых эталонов большого давления является возможность длительного пользования (в течение нескольких лет), что позволяет надежно контролировать результаты съемки во времени. Таким образом, можно достичь удовлетворительной увязки результатов съемки, выполненной различными организациями.
Эталонирование приборов производится через редукторы, позволяющие получать на выходе слабую струю газа (3—5 мл/с) с перепадом давления на входе и выходе в режиме потока не более 10³ Па. Такой способ эталонирования исключает возможность, механического разрушения кварцевой мембраны датчика, сводит к нулю погрешности за счет искусственного увеличения упругости гелия во входной камере и обеспечивает минимальный расход газа.
Регулирование режима потока производится до подключения к прибору резиновой трубки, надетой на выходной штуцер редуктора. Открытие вентиля редуктора с подключенным прибором, так же как его дополнительное регулирование в процессе эталонирования, недопустимы в связи с возможным возникновением динамических толчков.
Эталонирование производится указанным комплектом смесей в начале и в конце работы. Дополнительное эталонирование применяется в процессе измерения для сопоставления сигналов отдельных наиболее важных проб. Проверка цены деления прибора необходима также в случае возникновения у оператора каких-либо сомнений в отношении изменения режима его работы.

Изучение метрических характеристик прибора ИНГЕМ-1 показало, что он фиксирует только парциальное давление гелия в пробе, подаваемой во входную камеру датчика. Как отмечено выше, состав ее фазы при этом роли не играет, поскольку атомное разбавление гелия на его упругости не сказывается. В соответствии с этой важной особенностью на достаточно чувствительных экземплярах прибора ИНГЕМ-1 удалось экспериментально подтвердить изменение сигнала содержания гелия в атмосферном воздухе в зависимости от барометрического давления. Например, если при давлении Р1 показание прибора С1 то с уменьшением давления оно изменяется пропорционально отношению.

В то же время объемная концентрация гелия в газе остается постоянной, независимой от давления: отношение объема гелия к сумме объемов компонентов-наполнителей (азота и кислорода) при разрежении газа с высотой не изменяется и составляет исходные 5 х 10^–4 об. %.
Так нашел объяснение эффект «отрицательного» фонового значения гелия в пробах газа и воды, отобранных в высокогорных условиях и измеренных, в частности, в Москве. Напротив, относительно Москвы несколько завышенными казались фоновые значения гелия в пробах воздуха и воды, отобранных на уровне моря (в Ленинграде и Талине). Такие прецизионные измерения содержания гелия возможны только на хорошо налаженных приборах с минимальными значениями флуктуации дрейфа. Вторым необходимым условием подобных измерений является надёжное эталонирование.
На основе точного эталонирования стало возможным применение бутылок с водными эталонами разового пользования. В этом случае серии проб воды (по 10—12 бутылок) с определенным содержанием гелия, точно измеренным в сравнении газовым эталоном, брали в маршрут со сроком использования до 10 дней. Более длительное применение таких эталонов нежелательно в связи с потерями гелия из бутылок.
Комбинированная система эталонирования приборов ИНГЕМ-1 позволяет обеспечить весьма высокий уровень гелиевой съемки при любых видах работ во всем диапазоне встречаемых концентраций.


8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИЙ ГЕЛИЯ В СИСТЕМЕ НЕПРЕРЫВНОЙ РЕГИСТРАЦИИ СИГНАЛА

Разработанная аппаратура для анализа гелия в воде и газе в режиме потока позволяет осуществить прямую запись сигнала на стрелочных самописцах, а также в цифровых и других запоминающих устройствах. С этой целью на вход прибора подается струя газа или воды указанной выше интенсивности под давлением не более 10³ Па. Для сохранения уровня высококачественной регистрации используются некоторые дополнительные приемы:
- для устранения влияния разности температур подаваемой фазы и окружающей среды производится термостатирование воды;
- в случае опробования сильногазонасыщенной воды применяется ее разделение на газовую и жидкую фазы с раздельным фиксированием сигнала;
- периодическое переключение и ввод газового эталона обеспечивают сопоставление сигналов проба — эталон.
Термостатирование наиболее просто и достаточно эффективно выполняется с помощью водяного теплообменника, в котором подаваемая на вход фаза предварительно пропускается через металлическую спиральную трубку, находящуюся в емкости с проточной водой (см. рис. 12).
Самописец ЭПП-09 со шкалой 2 мВ подключается для непрерывной регистрации сигнала на вход УПТ прибора ИНГЕМ-1. В последнее время ЭПП-09 заменен самописцем КСП-4 со шкалой 1 мВ. Примеры-записи по ряду проб и контрольному эталону приведены на рис. 15.

Рис. 15. Запись измерения концентраций гелия прибором ИНГЕМ-1 с самописцем ЭПП-09.
1 и 8 — газовый эталон с содержанием гелия 0,0525 об. %;
2 и 7 — фабрика «Красный Октябрь», скв. 4;
3 — пос. Видное, насосная станция 4, скв. 3;
4 — фирма «Русский квас», скв. минеральная 2;
5 — пос. Видное, насосная станция 1, скв. 3;
6 — фирма «Русский квас», скв. минеральная 1.
Скорость движения ленты 180 мм/ч;
дрейф нуля за 47 мин записи — 3 мм;
Iср=140 мм; абсолютная ошибка 0абс=±0,8 мм,
относительная ошибка 0отн=0,57%.



Главная
1. История исследований гелия
2. Общие сведения о нахождении и распределении гелия в недрах
3. Изучение потока гелия в верхней части литосферы
4. Методика водногелиевой съемки
5. Обработка результатов гелиевой съемки
Литература
Об авторе