МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ
ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ІНСТИТУТ ГЕОЛОГІЇ І НАФТОГАЗОВОГО СПРАВИ
КАФЕДРА Геофізики
Гамма - Гамма каротаж в плотностной і селективної модифікаціях.
Курсова робота зі спецкурсу:
«Радіометрія і Ядерна геофізика»
Виконав: студент
Перевірив: Доцент
Зміст.
Введення. 2
Глава 1. Взаємодія гамма - квантів з речовиною. 3
Глава 2. Густинне модифікація Гамма - Гамма каротажу. 8
Глава 3.Селектівная модифікація Гамма - Гамма каротажу. 13
Висновок 17
Список літератури. 18
Введення.
При проходженні гамма - квантів крізь середу, кванти відчувають різного роду взаємодії з нею. Ці процеси обумовлені енергією квантів, щільності речовини, елементних номерів атомів середовища. Результатом взаємодії є зміна характеристик потоку гамма - Кван, таких як їх траєкторія, енергія і швидкість, що еквівалентно.
Метою даного курсового проекту по спецкурсу ядерної геофізики є з'ясування механізмів та видів цих процесів, їх наслідків, способів і методів застосування цього при вирішенні геологічних завдань. У роботі піде мова про способи збудження полів гамма - квантів, їх реєстрації та інтерпретації, з отриманням конкретних властивостей середовища: щільності та ефективного номери, на основі яких визначаються: зольність, вміст рудного елемента, і петрографічний склад по літотіпов.
У роботі прийняті наступні єдині позначення, в [] вказана їх розмірність.
μ Σ [см -1] - сумарне макроскопічне переріз взаємодії або лінійний коефіцієнт ослаблення.
τ ф мікр [см -2] і τ ф макро [см -1] - перерізу фотоефекту
τ еп мікр [см -2] і τ еп макро [см -1] - перерізу ефекту освіти електронно - позитронних пар.
σ до мікр [см -2] і σ до макро [см -1] - перерізу Комптон - ефекту.
σ до мікр п - перетин істинного комптонівського поглинання.
σ до мікр р - перетин власне комптонівського розсіювання.
Е y до кр [еВ] - енергія краю поглинання на до - електронах.
А ав - число Авогадро.
ω = Е у / 0,511 МеВ.
θ, φ - кути характеризують, в залежності від контексту формули.
Глава 1. Взаємодія гамма - квантів з речовиною.
При проходженні потоку гамма - квантів крізь середовище, в залежності від їх енергії, протікають ті чи інші процеси взаємодії. Однією з величин, що характеризує ці процеси є повний переріз взаємодії - μ Σ, яка має сенс повної ймовірності протікання будь - якого процесу і є сумою ймовірностей (макроскопічних перерізів) кожного процесу окремо.
Види протікають процесів можна представити у вигляді схеми [1]
1.1. Фотоелектричні поглинання [1,4,5].
Фотоефект на К - електронах відбувається при енергіях, порівнянних з енергіями зв'язку електронів з ядром. При цьому гамма - квант передає свою енергію електрона. Це можна описати формулою:
Е i = E y - W i [1.1]
де: W i - енергія зв'язку електрона на i - орбіталі.
Після цього місце, що звільнилося за рахунок вильоту електрона займається електроном з більш далекій орбіталі, з випусканням характерного для даного елемента квантом характеристичного випромінювання (рис.2 - а). Імовірність протікання фотоефекту залежить від енергії гамма - кванта і порядкового номера елемента або ефективного порядкового номера поліелементной середовища. Перша складова для кожного елемента своя, залежить від величин енергій зв'язку (рис 2 - б).
рис 2,
Друга складова очевидна з формули:
τ ф мікр = const Z 5 (m е c 2 / E y) [1.2]
Для переходу до макроскопічного перетину фотоефекту необхідно мікроскопічне значення помножити на атомарному щільність. Формула 1.2 описує ймовірність фотоефекту на К-електронах і при енергії більше енергії зв'язку. При Е <0,1 МеВ для більшості елементів фотоефект різко домінуючий.
Для атома фотоефект не є закінченим процесом, тому що при видаленні електрона з орбіталі атом переходить у збуджений стан, що знімається випусканням, як уже згадувалося вище, випромінюванням кванта.
Важливою властивістю фотоефекту є сильна залежність від Z еф.
Для макроскопічного перетину фотоефекту:
τ ф Макр = τ ф мікр * ρ * (A ав / А) [1.2 *]
1.2. Розсіювання гамма - квантів. [1,4,5]
Строго кажучи, в широкому спектрі випромінювання спостерігається два види розсіювання: розсіювання на вільних електронах (некогерентно) і на пов'язаних електронах (когерентний).
1.2.1. Некогерентних (комптонівське розсіювання).
Забігаючи в перед, зауважу, що термін вільні має сенс у тому, що енергія гамма - кванта набагато перевищує енергію зв'язку. Орбітальні електрони в даному випадку можна вважати почилих або вільним. В акті взаємодії квант передає електрону частину своєї енергії і вилітає зі зміною своєї первісної траєкторії. Кількісно це можна описати:
E y * = E y / (1 + [E y / (m e c 2)] * (1-cos θ)) [1.3]
Векторно цей процесу можна проілюструвати рис 3 - а [1].
Рис 3.
Як видно з малюнка, гамма - квант після взаємодії відхиляється на деякий кут φ, чисельно описуваний:
tg φ = [1 / (1 + ω)] ctg (θ / 2) [1.4]
З різною часткою ймовірності, кути розсіювання лежать в 4π - області. Імовірність розсіяння на певний кут залежить від енергії гамма-кванта до взаємодії. З ростом енергії вірогідність зворотного розсіювання зменшується. Залежність перерізу розсіяння від енергії (E y / m e c 2) у графічному вигляді наведена на рис 1.2
Диференціальне перетин Комптон - ефекту на електроні dσ e / dΩ, віднесене до одиниці тілесного кута, описується формулою Клейна - Нішіни - Тамма:
dσ до мікр / dΩ = [r e 2 / 2] * [(1 + cos 2 θ) / (1 + ω (1-cos θ)) 2] * {1 + [ω 2 (1 - cosθ) 2 / [(1 + cos 2 θ) (1 + ω (1 - cosθ))]} [1.5]
Диференціальне перетин Комптон - ефекту має сенс ймовірності розсіювання кванта під даним кутом θ в одиничний тілесний кут dΩ. При інтегруванні вираження 1.5 за кутом 4π отримаємо повний переріз комптонівського взаємодії (має сенс мікроскопічного): σ до мікр = 2πr e 2 {((1 + ω) / ω 2) [(2 (1 + ω) / (1 +2 ω) ) - (ln (1 +2 ω) / ω] + (ln (1 +2 ω) / 2ω) - ((1 +3 ω) / (1 +2 ω) 2)} [1.6]
З формули 1.3 видно, що при розсіянні під малими кутами втрати енергії мінімальні. Зі збільшенням кута θ енергія розсіювання зменшується і приймає мінімальне значення при розсіянні тому. Повний переріз комптонівського взаємодії зі зміною енергії падаючого кванта змінюється незначно, плавно зменшуючись зі збільшенням енергії. В енергетичному вікні 0,01 - 3 МеВ плавно падає від ≈ 0,6 до ≈ 0,12 Барн.
Зі зменшенням енергії падаючих гамма - квантів різниця між E y і E y * зменшується при розсіянні під будь-яким кутом, до того ж E y * не приймає нульових значень.
З іншої сторони в процесі комптонівського взаємодії гамма - квант передає електрону частину своєї енергії, але не зникає. Перетин цього процесу характеризує перетин істинного комптонівського поглинання. Сума перетину істинного комптонівського поглинання σ до мікр п і перетин власне комптонівського розсіювання σ до мікр р є повне мікроскопічне перетин комптонівського розсіювання.
Мікроскопічне перетин передбачається наявність в розглянутому обсязі як - б одного атома, на електронах якого розсіюється гамма - квант. Для переходу до макроскопічекому перетину треба врахувати електронну щільність середовища. σ до макро характеризує спад гамма - квантів з вузького одиничного пучка при проходженні через середовище (екран). Дійсно, гамма - квант взаємодіючи з електроном поміняє свою траєкторію і, тим самим, піде з пучка, причому ці видалення будуть тим частіше, чим більше розсіяння на одиницю довжини пучка, що відповідає щільності речовини.
σ до макрос = σ до мікр * ρ А ав * [Z / A] [1.7]
1.2.2 Розсіяння на пов'язаних електронах (Релеєвське).
Даний вид розсіювання спостерігається при енергіях гамма - квантів менше 20 - 50 кеВ. Перетин взаємодії прямо залежить від Z еф середовища. Переважає над некогерентним в смузі енергій менше 20 кеВ. Не реєструється при ГГКп.
1.3. Освіта електронно - позитронних пар.
Процес має енергетичний поріг приблизно 1,022 МеВ. Суть процесу в тому, що в полі ядра квант може перетворитися в електронно - позитронно пару. Процес супроводжується віддачею кванта, викликане рекомбінацією позитрона з одним із вільних електронів. Є перешкодою для обох модифікацій. Як фізична основа ніде поки не використовується.
Глава 2. Густинне модифікація Гамма - Гамма каротажу.
У варіанті ГГКпл породи опромінюють потоком жорстких гамма - квантів з енергіями 0,5 - 5МеВ, м'яка компонента поглинаються з допомогою фільтра.
2.1. Фізичні передумови.
Для вузького пучка гамма - квантів сумарне переріз взаємодії з речовиною:
J = J 0 exp (- μ Σ * r) [2.1]
де, μ Σ = τ ф Макр + τ еп Макр + σ до макро
μ Σ - має сенс лінійного коефіцієнта ослаблення. Для переходу до 4π простору, введемо множник у формулу 2.1:
J = (1/4πr 2) J 0 exp (- μ Σ * r) [2.2]
З наведених у розділі формул мікроскопічних перерізів взаємодії можна зробити висновок, про те, що тільки перетину Комптон - ефекту однозначно залежить від щільності середовища. Справді, ставлення Z / A m для породоутворюючих мінералів стабільний і дорівнює 0,5, для водню = 1, для важких елементів> 0,5, але мале їх зміст вносить похибка, на мій погляд, менший, ніж похибка вимірювань, і ними ми нехтуємо. Іншими словами, розтин Комптон - ефекту пропорційно щільності середовища через деяку const.
Ефект комптонівського розсіяння має сенс некогерентного (рис 3). У середовищі також можливо пружне (когерентний) розсіювання. Але когерентне розсіювання починає відбуватися при енергіях гамма - кванта менш приблизно 50 кеВ, а гамма - кванти з такою енергією фільтруються.
З вищесказаного зрозуміло, що для визначення щільності інформація, отримана в процесі спотворення первинного потоку гамма - квантів іншими видами взаємодій, є перешкодою. Для вирішення цього завдання розглянемо ймовірності протікання різних видів взаємодій в залежності від енергії гамма - квантів.
Взаємодія з утворенням електронно - позитронних пар відбувається при енергіях більше 1,022 МеВ. Вірогідність фотоефекту дискретна і зростає з коротковолровой боку, починаючи з енергій близько 0,2 МеВ. Перетин Комптон - ефекту в енергетичному вікні 0,2, 1 МеВ практично постійно, і в цьому вікні вкрай мало ймовірні інші взаємодії. Зробимо висновок, що якщо знімати інформацію з гамма - квантів цього енергетичного вікна, то вона буде характеризувати тільки щільність середовища або гірської породи. Інформація носить характер ослаблення потоку гамма - квантів, що випускаються джерелом, в процесі некогерентного комптонівського розсіювання на електронах середовища. Польові вимірювання реалізуються у вимірюванні швидкості рахунку гамма - квантів J yy [Імп / сек], що прийшли на детектор, але осереднені за обсягом області, в якому існує поле, де зміна швидкості рахунку відбувається прямо пропорційно зміні щільності середовища.
Як було показано в розділі 1, рис 3 - б при розсіянні гамма - кванти міняють свою первинну траєкторію на деякий кут θ, з імовірністю, яка залежить від енергії. В інтервалі робочих енергій кути розсіювання лежать в області 2π, причому відображення на кут більше 90 стають найімовірніше з зниженням енергії, таким чином накопичуються. Розподіл щільності гамма - квантів залежить від двох параметрів - щільності і відстані від джерела.
Існує вікно значень, в якому зміни ρ * r не веде до зміни щільності гамма - квантів, цю область називають інверсійної. Вона утворюється з - за повернення гамма - квантів. Вона представляє в однорідною, ізотропному середовищі область, обмежену сферами, радіуси яких залежать від щільності змінюються з її зміною, тобто ця область звужується в середовищі з більшою щільністю і навпаки. Цілком зрозуміло, що дані, отримані з інверсійної області для даної модифікації некондиційні. Тому перед проведенням каротажу густин необхідно апріорі мати уявлення про величинах щільності в розрізі для коректного вибору типорозміру зонда. При бурінні свердловин стінки свердловини і близько свердловинне простір відчувають різні вимірювання, обумовлені розмивами, обваленнями, сальниками, проникненням бурового розчину, впливом ПРИ. Це головна і безумовна перешкода. Дані, отримані з доінверсіонной області будуть характеризувати щільність поблизу стінковаї простору, з перекрученою щільністю. Тому, для підвищення глубинности зняття інформації використовуються заінверсіонние зонди.
2.2 Апаратура плотностной модифікації. [2]
Для плотностной модифікації ГГК застосовують зонди різного апаратно - технологічного рішення, але об'єднані однією характеристикою - довгою зонда, тобто відстанню між приймачем і джерелом.
Від довжини зонда залежить відносна інтенсивність реєстрованих гама - квантів, рис 4. З цих графіків видно, що в міру зростання довжини зонда при однакових значеннях щільності, відмінності в швидкості рахунку той же збільшується. Т. о. роздільна здатність зростає в міру збільшення довжини зонда.
Для екранованого від свердловини приладу відносна диференціація, за яку прийнято ставлення показань I проти пласта з щільністю 2 або 2,325 г / см 3 до значення J 0 в пласті з щільністю 2,65 г / см 3, зростає зі збільшенням довжини зонда z. З зіставлення I / I 0 і I 2 / I 0 слід, що залежність Ln (I / I 0) = f (ρ) близька до лінійної при z> 20 см
Найбільш важливий висновок - зменшення впливу глинистої кірки зі збільшенням довжини зонда z. При збільшенні z від 35 до 100 см вплив проміжної середовища зменшується приблизно в 2 рази, але ще залишається достатньо великим (0,04-0,06 г / см 3 на 1 см глинистої кірки), що не дозволяє відмовитися від урахування цього чинника і відповідного коректування результатів ПГГК.
Геометрична глибинність R, збільшується зі зменшенням щільності ρ, і зростанням довжини зонда z, в середньому становить близько 7-12 см.
Таким чином, інформація при ПГГК усереднюється за досить
великим обсягом гірських порід. Однак у порівнянні з даними, отриманими з керна, наші дані більш представницькі та кондиційних, тому що отримані при глибинних умовах.
Апаратура для свердловинних вимірювань.
Для дослідження нафтових і газових свердловин, як правило, застосовуються двухзондовие вимірювальні установки, екрановані від свердловини, з азимутальній Колімація випромінювання джерела і реєстрованого випромінювання (рис. 5, а-в). Для вимірювання густини вугілля і вуглевмісні порід в свердловинах малого діаметра (d c <130 мм) використовується центрована двухзондовая вимірювальна установка ПГГК без азимутальній колімації випромінювання (рис. 7, г). Для якісного розчленування порід за густиною на родовищах твердих корисних копалин використовуються однозондовие вимірювальні установки ПГГК без колімації випромінювання (рис. 7, д), довжина зонда яких вибирається в залежності від об'єкта дослідження (30-40 см для вугільних і 20-30 см для рудних свердловин).
Рис.5. Конструкції вимірювальних установок ПГГК:
а - прилад СГП2-АГАТ; б - модуль ПГГК апаратури МАРК-1; в - ПГГК фірми "Шлюмберже", м - Кура-3, д - Кура-2. 1 - джерело гамма-квантів; 2 - детектор ближнього зонда, 3 - детектор далекого зонда; 4 - притискний пристрій; 5 - центруючий пристрій.
Спільна обробка показань двох зондів ПГГК в процесі каротажу дозволяє послабити вплив проміжної середовища (глинистої кірки, локальних каверн) на результати вимірювання щільності гірських порід. Параметри зондів (довжина зонда, кути колімації випромінювання, пороги енергетичної дискримінації) вибираються з умови різних глубинности і чутливості зондів до зміни щільності порід і параметрів проміжної середовища.
Глава 3. Селективна модифікація Гамма - Гамма каротажу.
У селективної модифікації застосовують джерела м'якого випромінювання, що дають потік гамма - квантів з енергією менше 0,3 - 0,4 МеВ, а детектори реєструють м'яку компоненту з Е <0,2 МеВ. Застосування ГГКс вирішує, в загальному випадку, задачі з вивчення речовинного, елементного складу гірських порід через визначення ефективного атомного номера Z еф.
3.1. Фізичні передумови методу.
Фізична сторона методу грунтується на фотоелектричному поглинанні гамма - квантів К - електронами (далі - фотоефект). Сам процес розглянуто в главі 1. З представленої фізичної сутності фотоефекту очевидно, що перетин фотоефекту прямо пропорційно Z 5 (у деякій літературі [1] - Z 4). З іншого боку - кусково від ставлення енергії електрона до енергії гамма - кванта (термін «кусково» пояснюється законом τ = f (E γ), наведеному графічно на рис 2 - б. Для мікроскопічного перерізу формула виглядає:
τ ф мікр = const Z 5 (m e c 2 / E n) (3.1)
Е y до кр залежить від елемента, у важких елементів з великим Z вона вища. По групах порід Z еф розподілений таким чином: 6,3 - 6,5 для кам'яного вугілля, до декількох десятків для важких з'єднання - барит - 45,6. Для галеніту - 77,6. У осадових породах від 11,5 до 15,5, у води - 7,5. [2]
З формули макроскопічного перетину фотоефекту [1.2 *] видно, що крім мікроскопічного перерізу воно прямо залежить також від щільності. Для усунення нестійкості (третя умова Адамара) необхідно апаратно - методично усунути цю залежність. Це здійснюється застосуванням інверсійних зондів, подвійних, двопроменеві і каплеподібних, опис зондів нижче. Тут зазначу, що також, як і при ГГКп необхідно апріорі знати інтервал розкиду значень густин у розрізі, щоб коректно вибрати довжину зонда, з тим, щоб значення ρ i × L належали області інверсії.
Виключивши, таким чином впливу щільності на макроскопічне перерізу, можна стверджувати, що ймовірність поглинання гамма - кванта, з корекцією на його енергію буде однозначно залежати від Z еф. Польові вимірювання реалізуються у вимірюванні швидкості рахунку гама - квантів, що прийшли на детектор у інверсійної області, де швидкість рахунку або інтенсивність J yy функціонально залежать від Z еф середовища, характер залежності назад пропорційний, але осереднені за обсягом області, в якому існує поле. Функціональний зв'язок обумовлена тим, що чим вище Z еф (при однаковій енергії) тим імовірніше захоплення гамма - кванта і, таким чином, його «неприхід» на детектор. Зазначу, що ця область осереднення не обмежується дальньої кордоном інверсії, так як на цих енергіях відчутно ймовірні відображення тому (рис 5).
3.2 Апаратура селективної модифікації. [2]
Опромінення досліджуваного середовища гамма - квантами і реєстрація розсіяного гамма - випромінювання здійснюють за допомогою зондовий пристроїв свердловинного приладу. Зондове пристрій містить у собі джерело випромінювання, детектор і екрани. У притискних зондах джерело і детектор поміщені в екрани з важкого речовини (свинець, вольфрам) з орієнтованими коліматорами (апертура розкриття 20-70 °), контактуючими зі стінкою свердловини (рис. 8). У зондах без примусового притиснення до стінки свердловини або центрованих колімації немає, а є тільки екран між джерелом і детектором або є «кругова» Колімація (апертура розкриття 360 °). Притискні зонди зазвичай використовують в свердловинах, заповнених водою або промивної рідиною, а зонди притиснення без або центровані - у сухих свердловинах.
У табл. наведені джерела гама - квантів, які рекомендується використовувати при СГГК. [2]
Джерела гамма - квантів для СГГК
Корисні копалини Z еф Джерела
Вугілля, вода, борне сировину й ін 6-12 l09 Cd, 14 C, 35 S, l70 Tm
Руди Al, Ti, Fe, Cr, Ni, Cu 12-30 75 Se, "Co, 24l Am, l39 Ba
Руди Ba, Pb, Sb, Hg, Sm, W, Mo 20-50 75 Se, l33 Ba, 137 Cs і ін
Кількісні визначення Z еф порід і руд здійснюють на основі еталонірованія апаратури СГГК в середовищах з відомими значеннями цього параметра і встановлення залежностей.
Характеристичне випромінювання важких елементів (Pb, W, Hg і ін), що входять до складу порід і руд в помітних кількостях, вносить внесок у реєстровану інтенсивність I y і помилку у визначення Z еф. Тому енергетичний поріг реєстрації I пір повинен бути встановлений на рівні краю поглинання гамма - квантів найважчого елемента, що входить в помітних кількостях (більше 0,1%) до складу породи і руди.
Змінна щільність порід і руд впливає на величину I y. Для ослаблення або виключення впливу р "на свідчення СГГК застосовують інверсійні, подвійні, двопроменеві і каплевидні зонди.
Рис 6. Зонди СГГК. А - подвійний, б - двопроменевий. В - каплевидний; 1 - детектор; 2 - джерело; 3 - екран; z, z 1, м 2 - довжина зонда; x 1, х 2 - кути колімації
У всіх цих пристроях спосіб зменшення впливу ρ заснований на різному використанні інверсії. Інверсійний зонд має одне джерело і детектор, відстань між ними вибирається зі співвідношення z = (p п μ m) -1
Для щільностей 2,5-3,5 г / см 3, джерела 75 SЕ, діапазону Z еф = 12 - 22 довжина інверсійного зонда знаходиться приблизно в межах 2-5 см. Інверсійний зонд дозволяє зменшувати вплив р "на свідчення СГГК в невеликому діапазоні її зміни.
В основу подвійних і двопроменеві зондів покладено однаковий принцип, який базується на подібному характері поведінки I y в залежності як від довжини зонда, так і від кута колімації випромінювання джерела. У цих пристроях, на відміну від інверсійного зонда, використовують до - і заінверсіонную області залежності I y (ρ п). Якщо в доінверсіонной області вибрати зонд z 1 (У подвійному зонді, рис. 6 - а) або колімаційної кут x 1 (у двопроменевий зонді, рис.6 - б), а в заінверсіонной області - z 2 і x 2 таким чином, щоб величина I y в першому випадку зростала зі зростанням ρ, а в другому - зменшувалася на однакову величину, то, реєструючи суму I y, можна усунути вплив ρ. У подвійному зонді це здійснюється підбором співвідношення активностей двох джерел і їх відстаней z 1 і z 2 до детектора. У двопроменевий зонді цього досягають підбором діаметрів і кутів нахилу колімаційну каналів випромінювання джерела, а також деякою зміною z.
Каплевидні зонди передбачають одночасне використання доінверсіонной, інверсійної і заінверсіонной областей залежності I y (ρ п). Це досягається щілинної формою коліматора випромінювання джерела, за допомогою якого здійснюється безперервний перехід від малих кутів колімації до великих, що відповідає безперервному переходу від доінверсіонной до заінверсіонной залежності I y (ρ п). Каплевидні зонди дозволяють виключати заважає вплив ρ на СГТК в широкому діапазоні зміни щільності середовища.
При використанні спектрометрів і джерел жорсткого гама - випромінювання (137 Cs, б0 Со) можна реєструвати одночасно I y в областях енергій нижче і вище 200 кеВ і на основі цих вимірів враховувати вплив ρ на СГГК.
На показання СГГК впливають такі фактори, як вологість, текстура порід і руд, свердловинні умови вимірювань. Вплив цих факторів досліджують на еталонних середовищах і в добре вивчених (еталонних, опорних) свердловинах. За результатами вимірювань будують відповідні палетки: для порід і руд різних вологості, текстури, кавернозному і діаметрів свердловин, які потім використовують для введення поправок при визначенні Z еф.
При зміні вологості порід і руд на 10% і більше визначається вологість незалежним методом (ННК, аналіз керна) і вводиться відповідна поправка. Для кожної текстури особливості порід і руд будується еталоніровочний графік. Вплив свердловинних умов вимірювань (кавернозному, змінний діаметр свердловин) сильно спотворює дані СГГК в заповнених рідиною свердловинах.
Висновок.
Густинне модифікація ГГК. Що стосується області застосування, то метод входить в стандартні комплекси досліджень нафтогазових і вугільних родовищ. Як один з основних вирішує завдання літологічного розчленування розрізів свердловин, дані використовуються при побудові сейсмоакустичних моделей. Реалізується на рудних родовищах.
Селективна модифікація ГГК. Метод добре працює на рудних свердловинах, як основний ставиться на вугільних родовищах. Дозволяє визначати зольність вугілля, а в комплексі з КС визначати марку вугілля (спосіб Гречухіна). На діаграмі 7 по певній зольності й правдивому опору вугілля протиставлена його марка.
Діаграма 7.
Каротаж Z еф при відповідним геолого - мінералогічним обгрунтуванням дозволяє оцінити зміст рудного мінералу за статистичною зв'язку значення Z еф і його концентрації.
Список літератури.
1. Новіков Г. Ф. Радіометрична розвідка. Підручник для вузів .- Л.: Надра, 1989.
2. Скважинная ядерна геофізика. Довідник геофізика. - М.: Надра, 1990.
3. Знаменський В. В., Жданов М. С. та ін Геофізичні методи розвідки і дослідження свердловин. - М.: Надра, 1991.
4.Мейер В. А. Основи ядерної геофізики. Л.: З - во Ленінградського держ. Університету. 1985.
5. Вахромєєв Г. С., Єрофєєв Л. Я. петрофізика. Підручник для ВУЗів. - Томськ: З - під Томського унів - ту. 1997.
ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ІНСТИТУТ ГЕОЛОГІЇ І НАФТОГАЗОВОГО СПРАВИ
КАФЕДРА Геофізики
Гамма - Гамма каротаж в плотностной і селективної модифікаціях.
Курсова робота зі спецкурсу:
«Радіометрія і Ядерна геофізика»
Виконав: студент
Перевірив: Доцент
Зміст.
Введення. 2
Глава 1. Взаємодія гамма - квантів з речовиною. 3
Глава 2. Густинне модифікація Гамма - Гамма каротажу. 8
Глава 3.Селектівная модифікація Гамма - Гамма каротажу. 13
Висновок 17
Список літератури. 18
Введення.
При проходженні гамма - квантів крізь середу, кванти відчувають різного роду взаємодії з нею. Ці процеси обумовлені енергією квантів, щільності речовини, елементних номерів атомів середовища. Результатом взаємодії є зміна характеристик потоку гамма - Кван, таких як їх траєкторія, енергія і швидкість, що еквівалентно.
Метою даного курсового проекту по спецкурсу ядерної геофізики є з'ясування механізмів та видів цих процесів, їх наслідків, способів і методів застосування цього при вирішенні геологічних завдань. У роботі піде мова про способи збудження полів гамма - квантів, їх реєстрації та інтерпретації, з отриманням конкретних властивостей середовища: щільності та ефективного номери, на основі яких визначаються: зольність, вміст рудного елемента, і петрографічний склад по літотіпов.
У роботі прийняті наступні єдині позначення, в [] вказана їх розмірність.
μ Σ [см -1] - сумарне макроскопічне переріз взаємодії або лінійний коефіцієнт ослаблення.
τ ф мікр [см -2] і τ ф макро [см -1] - перерізу фотоефекту
τ еп мікр [см -2] і τ еп макро [см -1] - перерізу ефекту освіти електронно - позитронних пар.
σ до мікр [см -2] і σ до макро [см -1] - перерізу Комптон - ефекту.
σ до мікр п - перетин істинного комптонівського поглинання.
σ до мікр р - перетин власне комптонівського розсіювання.
Е y до кр [еВ] - енергія краю поглинання на до - електронах.
А ав - число Авогадро.
ω = Е у / 0,511 МеВ.
θ, φ - кути характеризують, в залежності від контексту формули.
Глава 1. Взаємодія гамма - квантів з речовиною.
При проходженні потоку гамма - квантів крізь середовище, в залежності від їх енергії, протікають ті чи інші процеси взаємодії. Однією з величин, що характеризує ці процеси є повний переріз взаємодії - μ Σ, яка має сенс повної ймовірності протікання будь - якого процесу і є сумою ймовірностей (макроскопічних перерізів) кожного процесу окремо.
Види протікають процесів можна представити у вигляді схеми [1]
1.1. Фотоелектричні поглинання [1,4,5].
Фотоефект на К - електронах відбувається при енергіях, порівнянних з енергіями зв'язку електронів з ядром. При цьому гамма - квант передає свою енергію електрона. Це можна описати формулою:
Е i = E y - W i [1.1]
де: W i - енергія зв'язку електрона на i - орбіталі.
Після цього місце, що звільнилося за рахунок вильоту електрона займається електроном з більш далекій орбіталі, з випусканням характерного для даного елемента квантом характеристичного випромінювання (рис.2 - а). Імовірність протікання фотоефекту залежить від енергії гамма - кванта і порядкового номера елемента або ефективного порядкового номера поліелементной середовища. Перша складова для кожного елемента своя, залежить від величин енергій зв'язку (рис 2 - б).
рис 2,
Друга складова очевидна з формули:
τ ф мікр = const Z 5 (m е c 2 / E y) [1.2]
Для переходу до макроскопічного перетину фотоефекту необхідно мікроскопічне значення помножити на атомарному щільність. Формула 1.2 описує ймовірність фотоефекту на К-електронах і при енергії більше енергії зв'язку. При Е <0,1 МеВ для більшості елементів фотоефект різко домінуючий.
Для атома фотоефект не є закінченим процесом, тому що при видаленні електрона з орбіталі атом переходить у збуджений стан, що знімається випусканням, як уже згадувалося вище, випромінюванням кванта.
Важливою властивістю фотоефекту є сильна залежність від Z еф.
Для макроскопічного перетину фотоефекту:
τ ф Макр = τ ф мікр * ρ * (A ав / А) [1.2 *]
1.2. Розсіювання гамма - квантів. [1,4,5]
Строго кажучи, в широкому спектрі випромінювання спостерігається два види розсіювання: розсіювання на вільних електронах (некогерентно) і на пов'язаних електронах (когерентний).
1.2.1. Некогерентних (комптонівське розсіювання).
Забігаючи в перед, зауважу, що термін вільні має сенс у тому, що енергія гамма - кванта набагато перевищує енергію зв'язку. Орбітальні електрони в даному випадку можна вважати почилих або вільним. В акті взаємодії квант передає електрону частину своєї енергії і вилітає зі зміною своєї первісної траєкторії. Кількісно це можна описати:
E y * = E y / (1 + [E y / (m e c 2)] * (1-cos θ)) [1.3]
Векторно цей процесу можна проілюструвати рис 3 - а [1].
Рис 3.
Як видно з малюнка, гамма - квант після взаємодії відхиляється на деякий кут φ, чисельно описуваний:
tg φ = [1 / (1 + ω)] ctg (θ / 2) [1.4]
З різною часткою ймовірності, кути розсіювання лежать в 4π - області. Імовірність розсіяння на певний кут залежить від енергії гамма-кванта до взаємодії. З ростом енергії вірогідність зворотного розсіювання зменшується. Залежність перерізу розсіяння від енергії (E y / m e c 2) у графічному вигляді наведена на рис 1.2
Диференціальне перетин Комптон - ефекту на електроні dσ e / dΩ, віднесене до одиниці тілесного кута, описується формулою Клейна - Нішіни - Тамма:
dσ до мікр / dΩ = [r e 2 / 2] * [(1 + cos 2 θ) / (1 + ω (1-cos θ)) 2] * {1 + [ω 2 (1 - cosθ) 2 / [(1 + cos 2 θ) (1 + ω (1 - cosθ))]} [1.5]
Диференціальне перетин Комптон - ефекту має сенс ймовірності розсіювання кванта під даним кутом θ в одиничний тілесний кут dΩ. При інтегруванні вираження 1.5 за кутом 4π отримаємо повний переріз комптонівського взаємодії (має сенс мікроскопічного): σ до мікр = 2πr e 2 {((1 + ω) / ω 2) [(2 (1 + ω) / (1 +2 ω) ) - (ln (1 +2 ω) / ω] + (ln (1 +2 ω) / 2ω) - ((1 +3 ω) / (1 +2 ω) 2)} [1.6]
З формули 1.3 видно, що при розсіянні під малими кутами втрати енергії мінімальні. Зі збільшенням кута θ енергія розсіювання зменшується і приймає мінімальне значення при розсіянні тому. Повний переріз комптонівського взаємодії зі зміною енергії падаючого кванта змінюється незначно, плавно зменшуючись зі збільшенням енергії. В енергетичному вікні 0,01 - 3 МеВ плавно падає від ≈ 0,6 до ≈ 0,12 Барн.
Зі зменшенням енергії падаючих гамма - квантів різниця між E y і E y * зменшується при розсіянні під будь-яким кутом, до того ж E y * не приймає нульових значень.
З іншої сторони в процесі комптонівського взаємодії гамма - квант передає електрону частину своєї енергії, але не зникає. Перетин цього процесу характеризує перетин істинного комптонівського поглинання. Сума перетину істинного комптонівського поглинання σ до мікр п і перетин власне комптонівського розсіювання σ до мікр р є повне мікроскопічне перетин комптонівського розсіювання.
Мікроскопічне перетин передбачається наявність в розглянутому обсязі як - б одного атома, на електронах якого розсіюється гамма - квант. Для переходу до макроскопічекому перетину треба врахувати електронну щільність середовища. σ до макро характеризує спад гамма - квантів з вузького одиничного пучка при проходженні через середовище (екран). Дійсно, гамма - квант взаємодіючи з електроном поміняє свою траєкторію і, тим самим, піде з пучка, причому ці видалення будуть тим частіше, чим більше розсіяння на одиницю довжини пучка, що відповідає щільності речовини.
σ до макрос = σ до мікр * ρ А ав * [Z / A] [1.7]
1.2.2 Розсіяння на пов'язаних електронах (Релеєвське).
Даний вид розсіювання спостерігається при енергіях гамма - квантів менше 20 - 50 кеВ. Перетин взаємодії прямо залежить від Z еф середовища. Переважає над некогерентним в смузі енергій менше 20 кеВ. Не реєструється при ГГКп.
1.3. Освіта електронно - позитронних пар.
Процес має енергетичний поріг приблизно 1,022 МеВ. Суть процесу в тому, що в полі ядра квант може перетворитися в електронно - позитронно пару. Процес супроводжується віддачею кванта, викликане рекомбінацією позитрона з одним із вільних електронів. Є перешкодою для обох модифікацій. Як фізична основа ніде поки не використовується.
Глава 2. Густинне модифікація Гамма - Гамма каротажу.
У варіанті ГГКпл породи опромінюють потоком жорстких гамма - квантів з енергіями 0,5 - 5МеВ, м'яка компонента поглинаються з допомогою фільтра.
2.1. Фізичні передумови.
Для вузького пучка гамма - квантів сумарне переріз взаємодії з речовиною:
J = J 0 exp (- μ Σ * r) [2.1]
де, μ Σ = τ ф Макр + τ еп Макр + σ до макро
μ Σ - має сенс лінійного коефіцієнта ослаблення. Для переходу до 4π простору, введемо множник у формулу 2.1:
J = (1/4πr 2) J 0 exp (- μ Σ * r) [2.2]
З наведених у розділі формул мікроскопічних перерізів взаємодії можна зробити висновок, про те, що тільки перетину Комптон - ефекту однозначно залежить від щільності середовища. Справді, ставлення Z / A m для породоутворюючих мінералів стабільний і дорівнює 0,5, для водню = 1, для важких елементів> 0,5, але мале їх зміст вносить похибка, на мій погляд, менший, ніж похибка вимірювань, і ними ми нехтуємо. Іншими словами, розтин Комптон - ефекту пропорційно щільності середовища через деяку const.
Ефект комптонівського розсіяння має сенс некогерентного (рис 3). У середовищі також можливо пружне (когерентний) розсіювання. Але когерентне розсіювання починає відбуватися при енергіях гамма - кванта менш приблизно 50 кеВ, а гамма - кванти з такою енергією фільтруються.
З вищесказаного зрозуміло, що для визначення щільності інформація, отримана в процесі спотворення первинного потоку гамма - квантів іншими видами взаємодій, є перешкодою. Для вирішення цього завдання розглянемо ймовірності протікання різних видів взаємодій в залежності від енергії гамма - квантів.
Взаємодія з утворенням електронно - позитронних пар відбувається при енергіях більше 1,022 МеВ. Вірогідність фотоефекту дискретна і зростає з коротковолровой боку, починаючи з енергій близько 0,2 МеВ. Перетин Комптон - ефекту в енергетичному вікні 0,2, 1 МеВ практично постійно, і в цьому вікні вкрай мало ймовірні інші взаємодії. Зробимо висновок, що якщо знімати інформацію з гамма - квантів цього енергетичного вікна, то вона буде характеризувати тільки щільність середовища або гірської породи. Інформація носить характер ослаблення потоку гамма - квантів, що випускаються джерелом, в процесі некогерентного комптонівського розсіювання на електронах середовища. Польові вимірювання реалізуються у вимірюванні швидкості рахунку гамма - квантів J yy [Імп / сек], що прийшли на детектор, але осереднені за обсягом області, в якому існує поле, де зміна швидкості рахунку відбувається прямо пропорційно зміні щільності середовища.
Як було показано в розділі 1, рис 3 - б при розсіянні гамма - кванти міняють свою первинну траєкторію на деякий кут θ, з імовірністю, яка залежить від енергії. В інтервалі робочих енергій кути розсіювання лежать в області 2π, причому відображення на кут більше 90 стають найімовірніше з зниженням енергії, таким чином накопичуються. Розподіл щільності гамма - квантів залежить від двох параметрів - щільності і відстані від джерела.
Існує вікно значень, в якому зміни ρ * r не веде до зміни щільності гамма - квантів, цю область називають інверсійної. Вона утворюється з - за повернення гамма - квантів. Вона представляє в однорідною, ізотропному середовищі область, обмежену сферами, радіуси яких залежать від щільності змінюються з її зміною, тобто ця область звужується в середовищі з більшою щільністю і навпаки. Цілком зрозуміло, що дані, отримані з інверсійної області для даної модифікації некондиційні. Тому перед проведенням каротажу густин необхідно апріорі мати уявлення про величинах щільності в розрізі для коректного вибору типорозміру зонда. При бурінні свердловин стінки свердловини і близько свердловинне простір відчувають різні вимірювання, обумовлені розмивами, обваленнями, сальниками, проникненням бурового розчину, впливом ПРИ. Це головна і безумовна перешкода. Дані, отримані з доінверсіонной області будуть характеризувати щільність поблизу стінковаї простору, з перекрученою щільністю. Тому, для підвищення глубинности зняття інформації використовуються заінверсіонние зонди.
2.2 Апаратура плотностной модифікації. [2]
Для плотностной модифікації ГГК застосовують зонди різного апаратно - технологічного рішення, але об'єднані однією характеристикою - довгою зонда, тобто відстанню між приймачем і джерелом.
Від довжини зонда залежить відносна інтенсивність реєстрованих гама - квантів, рис 4. З цих графіків видно, що в міру зростання довжини зонда при однакових значеннях щільності, відмінності в швидкості рахунку той же збільшується. Т. о. роздільна здатність зростає в міру збільшення довжини зонда.
| Рис 4. |
Для екранованого від свердловини приладу відносна диференціація, за яку прийнято ставлення показань I проти пласта з щільністю 2 або 2,325 г / см 3 до значення J 0 в пласті з щільністю 2,65 г / см 3, зростає зі збільшенням довжини зонда z. З зіставлення I / I 0 і I 2 / I 0 слід, що залежність Ln (I / I 0) = f (ρ) близька до лінійної при z> 20 см
Найбільш важливий висновок - зменшення впливу глинистої кірки зі збільшенням довжини зонда z. При збільшенні z від 35 до 100 см вплив проміжної середовища зменшується приблизно в 2 рази, але ще залишається достатньо великим (0,04-0,06 г / см 3 на 1 см глинистої кірки), що не дозволяє відмовитися від урахування цього чинника і відповідного коректування результатів ПГГК.
Геометрична глибинність R, збільшується зі зменшенням щільності ρ, і зростанням довжини зонда z, в середньому становить близько 7-12 см.
Таким чином, інформація при ПГГК усереднюється за досить
великим обсягом гірських порід. Однак у порівнянні з даними, отриманими з керна, наші дані більш представницькі та кондиційних, тому що отримані при глибинних умовах.
Апаратура для свердловинних вимірювань.
Для дослідження нафтових і газових свердловин, як правило, застосовуються двухзондовие вимірювальні установки, екрановані від свердловини, з азимутальній Колімація випромінювання джерела і реєстрованого випромінювання (рис. 5, а-в). Для вимірювання густини вугілля і вуглевмісні порід в свердловинах малого діаметра (d c <130 мм) використовується центрована двухзондовая вимірювальна установка ПГГК без азимутальній колімації випромінювання (рис. 7, г). Для якісного розчленування порід за густиною на родовищах твердих корисних копалин використовуються однозондовие вимірювальні установки ПГГК без колімації випромінювання (рис. 7, д), довжина зонда яких вибирається в залежності від об'єкта дослідження (30-40 см для вугільних і 20-30 см для рудних свердловин).
а - прилад СГП2-АГАТ; б - модуль ПГГК апаратури МАРК-1; в - ПГГК фірми "Шлюмберже", м - Кура-3, д - Кура-2. 1 - джерело гамма-квантів; 2 - детектор ближнього зонда, 3 - детектор далекого зонда; 4 - притискний пристрій; 5 - центруючий пристрій.
Спільна обробка показань двох зондів ПГГК в процесі каротажу дозволяє послабити вплив проміжної середовища (глинистої кірки, локальних каверн) на результати вимірювання щільності гірських порід. Параметри зондів (довжина зонда, кути колімації випромінювання, пороги енергетичної дискримінації) вибираються з умови різних глубинности і чутливості зондів до зміни щільності порід і параметрів проміжної середовища.
Глава 3. Селективна модифікація Гамма - Гамма каротажу.
У селективної модифікації застосовують джерела м'якого випромінювання, що дають потік гамма - квантів з енергією менше 0,3 - 0,4 МеВ, а детектори реєструють м'яку компоненту з Е <0,2 МеВ. Застосування ГГКс вирішує, в загальному випадку, задачі з вивчення речовинного, елементного складу гірських порід через визначення ефективного атомного номера Z еф.
3.1. Фізичні передумови методу.
Фізична сторона методу грунтується на фотоелектричному поглинанні гамма - квантів К - електронами (далі - фотоефект). Сам процес розглянуто в главі 1. З представленої фізичної сутності фотоефекту очевидно, що перетин фотоефекту прямо пропорційно Z 5 (у деякій літературі [1] - Z 4). З іншого боку - кусково від ставлення енергії електрона до енергії гамма - кванта (термін «кусково» пояснюється законом τ = f (E γ), наведеному графічно на рис 2 - б. Для мікроскопічного перерізу формула виглядає:
τ ф мікр = const Z 5 (m e c 2 / E n) (3.1)
Е y до кр залежить від елемента, у важких елементів з великим Z вона вища. По групах порід Z еф розподілений таким чином: 6,3 - 6,5 для кам'яного вугілля, до декількох десятків для важких з'єднання - барит - 45,6. Для галеніту - 77,6. У осадових породах від 11,5 до 15,5, у води - 7,5. [2]
З формули макроскопічного перетину фотоефекту [1.2 *] видно, що крім мікроскопічного перерізу воно прямо залежить також від щільності. Для усунення нестійкості (третя умова Адамара) необхідно апаратно - методично усунути цю залежність. Це здійснюється застосуванням інверсійних зондів, подвійних, двопроменеві і каплеподібних, опис зондів нижче. Тут зазначу, що також, як і при ГГКп необхідно апріорі знати інтервал розкиду значень густин у розрізі, щоб коректно вибрати довжину зонда, з тим, щоб значення ρ i × L належали області інверсії.
Виключивши, таким чином впливу щільності на макроскопічне перерізу, можна стверджувати, що ймовірність поглинання гамма - кванта, з корекцією на його енергію буде однозначно залежати від Z еф. Польові вимірювання реалізуються у вимірюванні швидкості рахунку гама - квантів, що прийшли на детектор у інверсійної області, де швидкість рахунку або інтенсивність J yy функціонально залежать від Z еф середовища, характер залежності назад пропорційний, але осереднені за обсягом області, в якому існує поле. Функціональний зв'язок обумовлена тим, що чим вище Z еф (при однаковій енергії) тим імовірніше захоплення гамма - кванта і, таким чином, його «неприхід» на детектор. Зазначу, що ця область осереднення не обмежується дальньої кордоном інверсії, так як на цих енергіях відчутно ймовірні відображення тому (рис 5).
3.2 Апаратура селективної модифікації. [2]
Опромінення досліджуваного середовища гамма - квантами і реєстрація розсіяного гамма - випромінювання здійснюють за допомогою зондовий пристроїв свердловинного приладу. Зондове пристрій містить у собі джерело випромінювання, детектор і екрани. У притискних зондах джерело і детектор поміщені в екрани з важкого речовини (свинець, вольфрам) з орієнтованими коліматорами (апертура розкриття 20-70 °), контактуючими зі стінкою свердловини (рис. 8). У зондах без примусового притиснення до стінки свердловини або центрованих колімації немає, а є тільки екран між джерелом і детектором або є «кругова» Колімація (апертура розкриття 360 °). Притискні зонди зазвичай використовують в свердловинах, заповнених водою або промивної рідиною, а зонди притиснення без або центровані - у сухих свердловинах.
У табл. наведені джерела гама - квантів, які рекомендується використовувати при СГГК. [2]
Джерела гамма - квантів для СГГК
Корисні копалини Z еф Джерела
Руди Al, Ti, Fe, Cr, Ni, Cu 12-30 75 Se, "Co, 24l Am, l39 Ba
Руди Ba, Pb, Sb, Hg, Sm, W, Mo 20-50 75 Se, l33 Ba, 137 Cs і ін
Кількісні визначення Z еф порід і руд здійснюють на основі еталонірованія апаратури СГГК в середовищах з відомими значеннями цього параметра і встановлення залежностей.
Характеристичне випромінювання важких елементів (Pb, W, Hg і ін), що входять до складу порід і руд в помітних кількостях, вносить внесок у реєстровану інтенсивність I y і помилку у визначення Z еф. Тому енергетичний поріг реєстрації I пір повинен бути встановлений на рівні краю поглинання гамма - квантів найважчого елемента, що входить в помітних кількостях (більше 0,1%) до складу породи і руди.
Змінна щільність порід і руд впливає на величину I y. Для ослаблення або виключення впливу р "на свідчення СГГК застосовують інверсійні, подвійні, двопроменеві і каплевидні зонди.
Рис 6. Зонди СГГК. А - подвійний, б - двопроменевий. В - каплевидний; 1 - детектор; 2 - джерело; 3 - екран; z, z 1, м 2 - довжина зонда; x 1, х 2 - кути колімації
У всіх цих пристроях спосіб зменшення впливу ρ заснований на різному використанні інверсії. Інверсійний зонд має одне джерело і детектор, відстань між ними вибирається зі співвідношення z = (p п μ m) -1
Для щільностей 2,5-3,5 г / см 3, джерела 75 SЕ, діапазону Z еф = 12 - 22 довжина інверсійного зонда знаходиться приблизно в межах 2-5 см. Інверсійний зонд дозволяє зменшувати вплив р "на свідчення СГГК в невеликому діапазоні її зміни.
В основу подвійних і двопроменеві зондів покладено однаковий принцип, який базується на подібному характері поведінки I y в залежності як від довжини зонда, так і від кута колімації випромінювання джерела. У цих пристроях, на відміну від інверсійного зонда, використовують до - і заінверсіонную області залежності I y (ρ п). Якщо в доінверсіонной області вибрати зонд z 1 (У подвійному зонді, рис. 6 - а) або колімаційної кут x 1 (у двопроменевий зонді, рис.6 - б), а в заінверсіонной області - z 2 і x 2 таким чином, щоб величина I y в першому випадку зростала зі зростанням ρ, а в другому - зменшувалася на однакову величину, то, реєструючи суму I y, можна усунути вплив ρ. У подвійному зонді це здійснюється підбором співвідношення активностей двох джерел і їх відстаней z 1 і z 2 до детектора. У двопроменевий зонді цього досягають підбором діаметрів і кутів нахилу колімаційну каналів випромінювання джерела, а також деякою зміною z.
Каплевидні зонди передбачають одночасне використання доінверсіонной, інверсійної і заінверсіонной областей залежності I y (ρ п). Це досягається щілинної формою коліматора випромінювання джерела, за допомогою якого здійснюється безперервний перехід від малих кутів колімації до великих, що відповідає безперервному переходу від доінверсіонной до заінверсіонной залежності I y (ρ п). Каплевидні зонди дозволяють виключати заважає вплив ρ на СГТК в широкому діапазоні зміни щільності середовища.
При використанні спектрометрів і джерел жорсткого гама - випромінювання (137 Cs, б0 Со) можна реєструвати одночасно I y в областях енергій нижче і вище 200 кеВ і на основі цих вимірів враховувати вплив ρ на СГГК.
На показання СГГК впливають такі фактори, як вологість, текстура порід і руд, свердловинні умови вимірювань. Вплив цих факторів досліджують на еталонних середовищах і в добре вивчених (еталонних, опорних) свердловинах. За результатами вимірювань будують відповідні палетки: для порід і руд різних вологості, текстури, кавернозному і діаметрів свердловин, які потім використовують для введення поправок при визначенні Z еф.
При зміні вологості порід і руд на 10% і більше визначається вологість незалежним методом (ННК, аналіз керна) і вводиться відповідна поправка. Для кожної текстури особливості порід і руд будується еталоніровочний графік. Вплив свердловинних умов вимірювань (кавернозному, змінний діаметр свердловин) сильно спотворює дані СГГК в заповнених рідиною свердловинах.
Висновок.
Густинне модифікація ГГК. Що стосується області застосування, то метод входить в стандартні комплекси досліджень нафтогазових і вугільних родовищ. Як один з основних вирішує завдання літологічного розчленування розрізів свердловин, дані використовуються при побудові сейсмоакустичних моделей. Реалізується на рудних родовищах.
Селективна модифікація ГГК. Метод добре працює на рудних свердловинах, як основний ставиться на вугільних родовищах. Дозволяє визначати зольність вугілля, а в комплексі з КС визначати марку вугілля (спосіб Гречухіна). На діаграмі 7 по певній зольності й правдивому опору вугілля протиставлена його марка.
Діаграма 7.
Каротаж Z еф при відповідним геолого - мінералогічним обгрунтуванням дозволяє оцінити зміст рудного мінералу за статистичною зв'язку значення Z еф і його концентрації.
Список літератури.
1. Новіков Г. Ф. Радіометрична розвідка. Підручник для вузів .- Л.: Надра, 1989.
2. Скважинная ядерна геофізика. Довідник геофізика. - М.: Надра, 1990.
3. Знаменський В. В., Жданов М. С. та ін Геофізичні методи розвідки і дослідження свердловин. - М.: Надра, 1991.
4.Мейер В. А. Основи ядерної геофізики. Л.: З - во Ленінградського держ. Університету. 1985.
5. Вахромєєв Г. С., Єрофєєв Л. Я. петрофізика. Підручник для ВУЗів. - Томськ: З - під Томського унів - ту. 1997.