Гамма-гамма-каротаж • Гамма-гамма-каротаж (ГГК) заключается в облучении горных пород γ -квантами искусственного источника и измерении рассеянного γ -излучения. • Аппаратура ГГК устроена так же, как и аппаратура ГК, но скважинный снаряд дополняется источником γ-квантов. • Расстояние между центрами детектора и источника называется длиной зонда. • Чтобы прямое γ -излучение источника не попадало на детектор, между ними помещают свинцовый экран. • Поскольку рассеянное излучение имеет более низкую энергию, чем прямое, то для уменьшения его поглощения в буровом растворе детектор γ -квантов так же, как и источник, прижимают к стенке скважины. • Для уменьшения влияния кавернозности скважин и детектор, и источник могут быть размещены в небольшом выносном блоке, прижимаемом к стенке скважины и способном заходить в каверны.
Устройство скважинных снарядов для гамма-каротажа
Существует три типа взаимодействия гамма-квантов с веществом (горными породами) • фотоэлектрическое поглощение, • эффекты образования пар; • рассеяние гамма-квантов.
При фотоэлектрическом поглощении (фотоэффекте) гамма-квант исчезает вследствие передачи всей его энергии одному из электронов атома. Атом остается возбужденным и переходит в нормальное состояние, испуская фотон рентгеновского излучения
Эффект образования пар сводится к исчезновению кванта с образованием пары частиц – электрона и позитрона.
Комптоновское рассеяние (эффект Комптона) происходит в результате соударения кванта с одним из электронов. Гамма-квант передает часть своей энергии электрону и изменяет направление своего движения.
• Все рассмотренные процессы в горных породах при облучении их γ -квантами искусственного источника происходят не по отдельности, а совместно. • Быстрые γ -кванты исчезают в результате образования пар и замедляются в результате комптоновского рассеяния, • рассеянные поглощаются в результате фотоэффекта. • Преобладание того или иного процесса зависит от энергии γ -квантов и свойств горной породы - ее плотности и эффективного номера • Фотоэффект наблюдается при самых малых энергиях γ-квантов. Условно можно считать Еγ <0, 5 Мэ. В. Вероятность поглощения при фотоэффекте сложным образом зависит от энергии у-кванта Еу и химического состава вещества. • Комптон-эффект зависит от плотности вещества
В зависимости от того, какой из процессов подвергается исследованию, в ГГК выделяют 2 основные разновидности метода: плотностной и селективный γ -каротаж. • • Плотностной гамма-каротаж (ГГК-П) основан на изучении комптоновского рассеяния γ -квантов в горных породах. Поскольку этот эффект наблюдается при достаточно высокой энергии γ -квантов, то в ГГК-П используют источники с энергией Еγ > 0, 5 Мэ. В. Такими источниками являются искусственные изотопы с высокими энергиями от Еу =1, 17 Мэ. В (Со 60) и естественный РЭ - Ra 226, который дает целый спектр γ -квантов с энергиями от 0, 35 до 1, 76 Мэ. В. Детектор гамма-излучения размещается в толстом корпусе из тяжелого металла (железо), почти полностью поглощающем кванты с энергией меньше 0, 05 -0, 2 Мэ. В В результате в основном регистрируется гамма-излучение с энергией более 0, 2 Мэ. В, а на интенсивность таких гамма-квантов не оказывает заметного влияния фотоэлектрическое поглощение, а следовательно, и химический состав среды; показания метода определяются комптоновским рассеянием и зависят лишь от плотности среды, окружающей скважинный прибор: чем больше плотность среды, тем меньше показания ГГМ-П. Длина зондов от 20 до 50 см.
При селективной модификации ГГМ • применяют источники мягкого гамма-излучения (менее 0, 3 -0, 4 Мэ. В, например, радиоактивный селен-75, излучающий кванты с энергией 0, 138 и 0, 268 Мэ. В, ртуть-203 с энергией квантов 0, 279 Мэ. В и др. ). • Детектор при ГГМ-С настраивается на регистрацию еще более мягкого гамма-излучения. • Показания ГГМ-С зависят как от рассеяния гамма-квантов (следовательно, от плотности среды), так и в особенности от их поглощения, которое в основном определяется концентрацией в породе тяжелых элементов. • В результате наиболее сильное влияние на показания ГГМ-С оказывают присутствующие в горной породе тяжелые элементы: чем больше содержание тяжелых элементов, тем меньше показания метода. • Размер зонда при ГГМ-С обычно 10 -20 см. • Измеряемой величиной в ГГМ-С является скорость счета в энергетических окнах. • Интерпретационный параметр метода — индекс фотоэлектрического поглощения Ре [барн/электрон].
Область применения • На нефтяных и газовых месторождениях ГГК-П применяют для дифференциации разрезов скважин по плотности и для определения пористости пород-коллекторов. • ГТК-П применяют также при цементометрии эксплуатационных скважин для определения высоты подъема и наличия пустот в цементном камне, поскольку плотность цементного камня 2, 2 г/см 3, а жидкости, заполняющей пустоты в нем, 1, 0 -1, 2 г/см 3 • В нефтяных скважинах ГГМ-С применяют в основном для разделения песчаников, известняков и доломитов. Индекс фотоэлектрического поглощения Ре доломита выше, чем у песчаника, но ниже, чем у известняка (доломит — 3, 14 барн/электрон, кварц — 1, 81 барн/электрон, кальцит — 5, 08 барн/электрон). Соответственно на диаграммах ГГМ-С при равной плотности показания против песчаников наибольшие, против известняков наименьшие, против доломитов— промежуточные. • Оценка литологического состава по данным ГГМ-С в комплексе методов радиометрии позволяет определить емкостные свойства отложений с учетом состава скелета породы. • На нефтяных и газовых месторождениях метод ГГК-С применяют при дефектометрии обсадных колонн.
1 -каменная соль; 2 - калийная соль; 3 - размытый пласт с глубокой каверной; 5 - гипс; 6 - ангидрит; 7 - известняк низкопористый; 8—известняк высокопористый; песчаник (песок): 9 — газоносный; 10 — нефтеносный; 11 -водоносный; 12 -метаморфизо-ванная порода
Скачать презентацию Гамма-гамма-каротаж Гамма-гамма-каротаж ГГК заключается в облучении горных
Гамма-гамма-каротаж.ppt