Гамма-Гамма каротаж в плотностной и селективной модификациях (стр. 3 из 3)

3.2 Аппаратура селективной модификации. [2]

Облучение исследуемой среды гамма - квантами и регистрация рассеянного гамма - излучения осуществляют с помощью зондовых устройств скважинного прибора. Зондовое устройство включает в себя источник излучения, детектор и экраны. В прижимных зондах источник и детектор помещены в экраны из тяжелого вещества (свинец, вольфрам) с ориентированными коллиматорами (апертура раскрытия 20—70°), контактирующими со стенкой скважины (рис. 8). В зондах без принудительного прижатия к стенке скважины или центрированных коллимации нет, аесть только экран между источником и детектором или имеется «круговая» коллимация (апертура раскрытия 360°). Прижимные зонды обычно используют в скважинах, заполненных водой или промывочной жидкостью, а зонды без прижатия или центрированные — в сухих скважинах.

В табл. приведены источники гамма - квантов, которые рекомендуется использовать при СГГК.[2]

Источники гамма - квантовдля СГГК

Полезные ископаемыеZ_эфИсточники

Угли, вода, борное сырье и др.6—12 ^l09Cd, ¹⁴C, ³⁵S, ^l70Tm

Руды Al, Ti, Fe, Cr, Ni, Cu 12—30 ⁷⁵Se, "Co, ^24lAm, ^l39Ba

Руды Ba, Pb, Sb, Hg, Sm, W, Mo 20—50 ⁷⁵Se, ^l33Ba, ¹³⁷Cs идр.

Количественные определения Z_эфпород и руд осуществляют на основе эталонирования аппаратуры СГГК в средах с известными значениями этого параметра и установления зависимостей.

Характеристическое излучение тяжелых элементов (Pb, W, Hg и др.), входящих в состав пород и руд в заметных количествах, вносит вклад в регистрируемую интенсивность I_y и ошибку в определение Z_эф. Поэтому энергетический порог регистрации I_пор должен быть установлен на уровне края поглощения гамма - квантов самого тяжелого элемента, входящего в заметных количествах (более 0,1%) в состав породы и руды.

Переменная плотность пород и руд оказывает влияние на величину I_y. Для ослабления или исключения влияния р„ на показания СГГК применяют инверсионные, двойные, двухлучевые и каплевидные зонды.

Рис 6. Зонды СГГК.а — двойной, б - двухлучевой. в — каплевидный; 1 — детектор; 2 — источник; 3 — экран; z, z₁, г₂— длина зонда; x₁, х₂ — углы коллимации

Во всех этих устройствах способ уменьшения влияния ρ основан на различном использовании инверсии. Инверсионный зонд имеет один источник и детектор, расстояние между ними выбирается из соотношения z = (p_п μ_m)^-1

Для плотностей 2,5—3,5 г/см³, источника ⁷⁵Sе, диапазона Z_эф= 12 - 22 длина инверсионного зонда находится приблизительно в пределах 2—5 см. Инверсионный зонд позволяет уменьшать влияние р„ на показания СГГК в небольшом диапазоне ее изменения.

В основу двойных и двухлучевых зондов положен одинаковый принцип, базирующийся на сходном характере поведения I_yв зависимости как от длины зонда, так и от угла коллимации излучения источника. В этих устройствах, в отличие от инверсионного зонда, используют до - и заинверсионную области зависимости I_y (ρ_п). Если в доинверсионной области выбрать зонд z₁(в двойном зонде, рис. 6 - а) или коллимационный угол x₁ (в двухлучевом зонде, рис.6 - б), а в заинверсионной области – z₂и x₂ таким образом, чтобы величина I_y в первом случае возрастала с ростом ρ, а во втором — уменьшалась на одинаковую величину, то, регистрируя сумму I_y, можно устранить влияние ρ. В двойном зонде это осуществляется подбором соотношения активностей двух источников и их расстояний z₁и z₂до детектора. В двухлучевом зонде этого достигают подбором диаметров и углов наклона коллимационных каналов излучения источника, а также некоторым изменением z.

Каплевидные зонды предусматривают одновременное использование доинверсионной, инверсионной и заинверсионной областей зависимости I_y (ρ_п). Это достигается щелевой формой коллиматора излучения источника, с помощью которого осуществляется непрерывный переход от малых углов коллимации к большим, что соответствует непрерывному переходу от доинверсионной к заинверсионной зависимости I_y (ρ_п). Каплевидные зонды позволяют исключать мешающее влияние ρ на СГТК в широком диапазоне изменения плотности среды.

При использовании спектрометров и источников жесткого гамма - излучения(¹³⁷Cs, ^б0Со) можно регистрировать одновременно I_y в областях энергий ниже и выше 200 кэВ и на основе этих измерений учитывать влияние ρ на СГГК.

На показания СГГК влияют такие факторы, как влажность, текстура пород и руд, скважинные условия измерений. Влияние этих факторов исследуют на эталонных средах и в хорошо изученных (эталонных, опорных) скважинах. По результатам измерений строят соответствующие палетки: для пород и руд различных влажности, текстуры, кавернозности и диаметров скважин, которые затем используют для введения поправок при определении Z_эф.

При изменении влажности пород и руд на 10% и более определяется влажность независимым методом (ННК, анализ керна) и вводится соответствующая поправка. Для каждой текстурной особенности пород и руд строится эталонировочный график. Влияние скважинных условий измерений (кавернозность, переменный диаметр скважин) сильно искажает данные СГГК в заполненных жидкостью скважинах.

Заключение.

Плотностная модификация ГГК. Чтокасается области применения, то метод входит в стандартные комплексы исследований нефтегазовых и угольных месторождений. Как один из основных решает задачи литологического расчленения разрезов скважин, данные используются при построении сейсмоакустических моделей. Реализуется на рудных месторождениях.

Селективная модификация ГГК. Метод хорошо работает на рудных скважинах, как основной ставится на угольных месторождениях. Позволяет определять зольность углей, а в комплексе с КС определять марку углей (способ Гречухина). На диаграмме 7 по определённой зольности и истинному сопротивлению угля противопоставлена его марка.

Диаграмма 7.

Каротаж Z_эф при соответствующим геолого – минералогическим обоснованием позволяет оценить содержание рудного минерала по статистической связи значения Z_эф и его концентрации.

Список литературы.

1. Новиков Г. Ф. Радиометрическая разведка. Учебник для ВУЗов.- Л.: Недра, 1989.

2. Скважинная ядерная геофизика. Справочник геофизика. – М.: Недра, 1990.

3. Знаменский В. В., Жданов М. С. и др. Геофизические методы разведки и исследования скважин. – М.: Недра, 1991.

4.Мейер В. А. Основы ядерной геофизики. Л.: Из – во Ленинградского гос. Университета. 1985.

5. Вахромеев Г. С., Ерофеев Л. Я. Петрофизика. Учебник для ВУЗов. – Томск: Из – во Томского унив – та. 1997.