Скачать презентацию Геофизические методы исследования скважин Лектор Колмаков А Ю Скачать презентацию Геофизические методы исследования скважин Лектор Колмаков А Ю

ГИС.pptx

  • Количество слайдов: 85

Геофизические методы исследования скважин Лектор: Колмаков А. Ю. Геофизические методы исследования скважин Лектор: Колмаков А. Ю.

Список литературы 1. Дьяконов Д. И. и др. Общий курс геофизических исследований скважин. М. Список литературы 1. Дьяконов Д. И. и др. Общий курс геофизических исследований скважин. М. , Недра, 1977, 1985, 2015 2. Латышева М. Г. Обработка и интерпретация результатов геофизических исследований скважин. М. , Недра, 1975, 1981, 1991. 3. Дахнов В. Н. Интерпретация результатов геофизических исследований скважин. М. , Недра, 1972, 1982. 4. Итенберг С. С. Интерпретация результатов геофизических исследований разрезов скважин. М. , Недра, 1972, 1987. 5. Комаров С. Г. Геофизические методы исследований скважин. М. , Недра, 1973. 6. Мейер В. А. Геофизические исследования скважин, Ленинград, Изво ЛГУ, 1981. 7. Техническая инструкция по проведению геофизических исследований и работ приборами на кабеле в нефтяных и газовых скважинах. РД 153 -39. 0 -072 -01, 2001.

Геофизические методы исследования скважин Каротаж Промысловая геофизика Скважинная геофизика Геофизические методы исследования скважин Каротаж Промысловая геофизика Скважинная геофизика

Промысловая геофизика Разведочный комплекс ГИС в открытом стволе ГИС в процессе эксплуатации месторождения Определение Промысловая геофизика Разведочный комплекс ГИС в открытом стволе ГИС в процессе эксплуатации месторождения Определение литологии Контроль за разработкой Определение ФЕС Определение насыщенности Комплекс методов направленных на исследованиях технического состояния скважин Тех. состояние скважины Качество цементирования

Раздел I Вводные понятия Тема 1 Скважина как объект исследования. Назначение геофизического исследования скважин Раздел I Вводные понятия Тема 1 Скважина как объект исследования. Назначение геофизического исследования скважин § 1 Характеристика скважины как объекта исследования: Классификация скважин по глубине: 1. Мелкие (<1000 м) 2. Глубокие (1000 -5000 м) 3. Сверхглубокие (>5000 м) 1 - Известняк плотный; 2 - аргиллиты (глина); 3 песчаник проницаемый; 4 - зона проникновения фильтрата промывочной жидкости Dзп; 5 промытая зона Dпз 6 - глинистая корка, dс- размер скважины, dн- номинальный диаметр скважины.

§ 2 Керн и ГИС До создания ГИС всю геологическую информацию получали только из § 2 Керн и ГИС До создания ГИС всю геологическую информацию получали только из керна. Это имело свои недостатки: 1. Вынос керна часто далек от 100 %. 2. Некоторые физические характеристики горных пород могут изменяться в процессе бурения и подъема керна на поверхность.

§ 2 Керн и ГИС 3. Керн характеризуется малым радиусом исследования. 4. Существует проблема § 2 Керн и ГИС 3. Керн характеризуется малым радиусом исследования. 4. Существует проблема его привязки по глубине. 5. С помощью исследования керна практически невозможно решать задачи контроля за разработкой месторождения. Вместе с тем существуют задачи, которые можно решать только с помощью кернового материала: 1. Детальное изучение условий осадконакоплений и диагенеза 2. Минеральный состав. Кроме того хотя корреляционные связи между вещественными и физическими параметрами пород достаточно тесны, их детализация для каждого нового района и местоположения может быть получена только на основе лабораторных исследований кернового сигнала.

Тема 2 Элементы петрофизики терригенно-осадочных толщ § 1 Геологические задачи, решаемые поисково-разведочным комплексом ГИС: Тема 2 Элементы петрофизики терригенно-осадочных толщ § 1 Геологические задачи, решаемые поисково-разведочным комплексом ГИС: 1. Литологическое расчленение 1. 2. 3. 4. 5. 6. Песчаники Глины Песчаники с глинистым цементом Песчаники с карбонатным цементом Баженовская свита Угольные пласты 2. Выделение коллекторов 3. Оценка глинистости коллектора 4. Оценка фильтрационно-емкостных свойств коллектора 5. Определение характера насыщения и коэффициентов водо-, газо-, и нефтенасыщения 6. Корреляция разрезов между скважинами.

§ 2 Пористость 1. Общая пористость 2. Открытая пористость 3. Закрытая пористость 4. Эффективная § 2 Пористость 1. Общая пористость 2. Открытая пористость 3. Закрытая пористость 4. Эффективная пористость 5. Динамическая пористость

Общая пористость Открытая пористость Эффективная пористость Динамическая пористость Закрытая пористость Общая пористость Открытая пористость Эффективная пористость Динамическая пористость Закрытая пористость

Открытая пористость Открытая пористость

Эффективная пористость Эффективная пористость

Динамическая пористость Динамическая пористость

§ 3 Проницаемость 1. Абсолютная проницаемость 2. Фазовая проницаемость § 3 Проницаемость 1. Абсолютная проницаемость 2. Фазовая проницаемость

§ 3 Проницаемость Единица измерения - Дарси § 3 Проницаемость Единица измерения - Дарси

§ 4 Глинистость 1. Массовая глинистость 3. Относительная глинистость § 4 Глинистость 1. Массовая глинистость 3. Относительная глинистость

Классификация методов ГИС: 1. Электрический каротаж 1. 1 Метод кажущегося удельного электрического сопротивления 1. Классификация методов ГИС: 1. Электрический каротаж 1. 1 Метод кажущегося удельного электрического сопротивления 1. 2 Метод бокового каротажа 1. 3 Микрозондирование 2. Электрохимические методы каротажа 2. 1 Каротаж по методу самопроизвольной поляризации 2. 2 Каротаж по методу вызванной поляризации 3. Метод индукционного каротажа 4. Метод диэлектрического каротажа

Раздел II Электрический каротаж Тема 1 Определение характера насыщения коллектора по УЭС § 1 Раздел II Электрический каротаж Тема 1 Определение характера насыщения коллектора по УЭС § 1 Факторы влияющие на УЭС

§ 2 Параметры пористости и насыщения. Уравнения Арчи-Дахнова УЭС пластовых вод зависит от концентрации § 2 Параметры пористости и насыщения. Уравнения Арчи-Дахнова УЭС пластовых вод зависит от концентрации растворенных солей (минерализации) и температуры. Главная соль: Na. Cl

Эмпирическая зависимость Арчи-Дахнова для водонасыщенного пласта где a - «литологический» коэффициент, изменяющийся от 0, Эмпирическая зависимость Арчи-Дахнова для водонасыщенного пласта где a - «литологический» коэффициент, изменяющийся от 0, 8 до 1, 0; m - коэффициент цементации, зависящий от извилистости пор и принимающий значения от 1, 3 до 3, 0 (для песков и рыхлых песчаников m = 1, 3, для сильно сцементированных пород m = 3, 0).

В лаборатории породу с определенной пористостью насыщают водой известной минерализации Согласно уравнению Арчи-Дахнова, полученного В лаборатории породу с определенной пористостью насыщают водой известной минерализации Согласно уравнению Арчи-Дахнова, полученного аналитическим путем параметр пористости: Коэффициент пористости определяется лабораторным способом при помощи гидростатического взвешивания по формуле:

Определение уравнения Арчи-Дахнова лабораторным способом Берем два образца Составим систему уравнений: Поделим одно на Определение уравнения Арчи-Дахнова лабораторным способом Берем два образца Составим систему уравнений: Поделим одно на другое:

Параметры пористости для нефте- и газонасыщенного пластов -для нефтенасыщенного пласта -для газонасыщенного пласта Параметры пористости для нефте- и газонасыщенного пластов -для нефтенасыщенного пласта -для газонасыщенного пласта

Эмпирическая зависимость Арчи-Дахнова для параметра насыщения Удельное электрическое сопротивление нефтеносной породы отличается от удельного Эмпирическая зависимость Арчи-Дахнова для параметра насыщения Удельное электрическое сопротивление нефтеносной породы отличается от удельного сопротивления этой же, но водоносной породы только при сравнительно высокой (более 50%) нефтенасыщенности.

Тема 2 Метод кажущегося удельного электрического сопротивления пород § 1 Установка для измерения Принципиальная Тема 2 Метод кажущегося удельного электрического сопротивления пород § 1 Установка для измерения Принципиальная схема измерения кажущегося УЭС пород в скважине А) однополюсный зонд Б) двухполюсный зонд Г-генератор тока; R – реостат; РП – прибор для измерения разности потенциалов; м. А - миллиамперметр

§ 2 Электрическое поле точечного источника в однородной изотропной среде Изотропная среда § 2 Электрическое поле точечного источника в однородной изотропной среде Изотропная среда

§ 3 Кажущееся удельное электрическое сопротивление В случае, когда среда не однородна и не § 3 Кажущееся удельное электрическое сопротивление В случае, когда среда не однородна и не изотропна можно определить лишь кажущееся удельное электрическое сопротивление, в связи с тем, что невозможно рассчитать УЭС пород отдельно. Кажущееся удельное электрическое сопротивление представляет собой не свойство среды, а параметр электрического поля который зависит от: 1. Удельного электрического сопротивления среды 2. Структуры поля в данной точке

§ 4 Типы зондов кажущегося удельного электрического сопротивления 1. Потенциал-зонды I – идеальные потенциал-зонды § 4 Типы зондов кажущегося удельного электрического сопротивления 1. Потенциал-зонды I – идеальные потенциал-зонды последовательный и обращенный II – V – неидеальные (реальные) потенциал-зонды. II, IV –последовательный (подошвенный); III, V – обращенный (кровельный) Примеры: A 0, 25 M 4, 0 N; A 0, 4 M 4, 0 N; A 1, 0 M 8, 0 N

§ 4 Типы зондов кажущегося сопротивления 2. Градиент-зонды I – идеальные градиент-зонды последовательный и § 4 Типы зондов кажущегося сопротивления 2. Градиент-зонды I – идеальные градиент-зонды последовательный и обращенный II – V – неидеальные (реальные) градиент-зонды. II, IV –последовательный (подошвенный); III, V – обращенный (кровельный) Примеры: A 0, 4 M 0, 1 N; A 1, 0 M 0, 1 N; A 2, 0 M 0, 5 N; M 1, 0 A 0, 1 B; N 0, 5 M 2, 0 A.

§ 5 Кривые потенциал- и градиент-зондов Кривые КС идеального потенциал-зонда вблизи контакта двух сред § 5 Кривые потенциал- и градиент-зондов Кривые КС идеального потенциал-зонда вблизи контакта двух сред разного сопротивления.

Кривые КС идеального градиент-зонда вблизи контакта двух сред разного сопротивления. Кривые КС идеального градиент-зонда вблизи контакта двух сред разного сопротивления.

§ 5 Кривые градиент-зонда Кровельный градиент-зонд Подошвенный градиент-зонд Потенциал-зонд § 5 Кривые градиент-зонда Кровельный градиент-зонд Подошвенный градиент-зонд Потенциал-зонд

§ 6 Боковое электрическое зондирование Используют 5 зондов 1. A 4, 0 M 0, § 6 Боковое электрическое зондирование Используют 5 зондов 1. A 4, 0 M 0, 1 N 2. A 1, 0 M 0, 1 N 3. A 2, 0 M 0, 5 N 4. A 4, 0 M 0, 5 N 5. A 8, 0 M 1, 0 N

§ 7 Микрозондовые модификации метода кажущегося сопротивления 1 Микрозондовые модификации методf кажущегося сопротивления: 1 § 7 Микрозондовые модификации метода кажущегося сопротивления 1 Микрозондовые модификации методf кажущегося сопротивления: 1 - башмак, 2 - стенка скважина 2 1. Микропотенциал-зонды На практике применяют А 0, 05 М (длина 0, 05 м) Радиус исследования в 2 -2, 5 раза больше его длины, т. е. составляет 10 -12 см 2. Микроградиент-зонды На практике применяют А 0, 025 М 0, 025 N (AM=MN) Радиус исследования равен его длине и составляет 3, 75 см.

Тема 3 Боковой каротаж – каротаж сопротивления фокусированными зондами § 1 Установка трехэлектродного зонда Тема 3 Боковой каротаж – каротаж сопротивления фокусированными зондами § 1 Установка трехэлектродного зонда

§ 2 Форма кривых бокового каротажа в пластах § 2 Форма кривых бокового каротажа в пластах

Тема 4 Методы токового каротажа и сопротивления заземления § 1 Метод токового каротажа § Тема 4 Методы токового каротажа и сопротивления заземления § 1 Метод токового каротажа § 2 Метод скользящих контактов А А А

Раздел III Электрохимические методы каротажа Тема 1 Каротаж по методу самопроизвольной поляризации § 1 Раздел III Электрохимические методы каротажа Тема 1 Каротаж по методу самопроизвольной поляризации § 1 Схема каротажа по методу самопроизвольной поляризации § 2 Виды потенциалов ПС 1. Диффузионный и диффузионноадсорбционный потенциал 2. Фильтрационный потенциал 3. Электродный потенциал 4. Окислительно-восстановительный потенциал

§ 3 Диффузионные и диффузионно-адсорбционные потенциалы Модель поры горной породы I – ДЭС, II § 3 Диффузионные и диффузионно-адсорбционные потенциалы Модель поры горной породы I – ДЭС, II – Электро-нейтральный слой; 1 – скелет породы с избыточным отрицательным зарядом, 2 – слой жестко связанных катионов (адсорбционный слой), 3 - диффузный слой катионов, способных перемещаться, 2 и 3 обязаны процессу адсорбции.

§ 3 Диффузионные и диффузионно-адсорбционные потенциалы Для пластовых вод и фильтрата промывочной жидкости простого § 3 Диффузионные и диффузионно-адсорбционные потенциалы Для пластовых вод и фильтрата промывочной жидкости простого состава (преобладание анионов и катионов одного типа) наблюдается обратно пропорциональная связь концентрации электролита и его УЭС, поэтому выражение можно представить в виде:

§ 3 Диффузионные и диффузионно-адсорбционные потенциалы § 3 Диффузионные и диффузионно-адсорбционные потенциалы

§ 3 Диффузионные и диффузионно-адсорбционные потенциалы § 3 Диффузионные и диффузионно-адсорбционные потенциалы

§ 3 Диффузионные и диффузионно-адсорбционные потенциалы Очевидно, что на контакте двух растворов с одинаковой § 3 Диффузионные и диффузионно-адсорбционные потенциалы Очевидно, что на контакте двух растворов с одинаковой концентрацией диффузная ЭДС отсутствует. При контакте пород разного литологического состава или раствора и породы возникает диффузионно-адсорбционная разность потенциалов:

§ 3 Диффузионные и диффузионно-адсорбционные потенциалы При контакте пород разного литологического состава или раствора § 3 Диффузионные и диффузионно-адсорбционные потенциалы При контакте пород разного литологического состава или раствора и породы возникает диффузионно-адсорбционная разность потенциалов: Диффузионно-адсорбционная активность равна: В контакте чистого песчаника с чистой глиной:

Эмпирическая зависимость Арчи-Дахнова Т. к. для большинства осадочных пород а = 1, m=2 Эмпирическая зависимость Арчи-Дахнова Т. к. для большинства осадочных пород а = 1, m=2

§ 4 Фильтрационный потенциал § 4 Фильтрационный потенциал

§ 5 Электродные потенциалы Схема и типы двойных электрических слоев на границе металл раствор § 5 Электродные потенциалы Схема и типы двойных электрических слоев на границе металл раствор а) Электроотрицательные металлы б) Электроположительные металлы

§ 6 Окислительно-восстановительный потенциал Примером окислительной реакции является взаимодействие пирита с пластовыми водами или § 6 Окислительно-восстановительный потенциал Примером окислительной реакции является взаимодействие пирита с пластовыми водами или промывочной жидкостью и растворенным в них кислородом: Электронный баланс природные гальванические элементы, создающие окислительновосстановительные поля, возникают не из-за неоднородности электродов, а благодаря различию окислительно- восстановительных свойств пластовых вод и бурового раствора.

§ 6 Окислительно-восстановительный потенциал § 6 Окислительно-восстановительный потенциал

§ 7 Аномалии ПС в сульфидных рудах Табл. Стационарные электродные потенциалы сульфидов в 1, § 7 Аномалии ПС в сульфидных рудах Табл. Стационарные электродные потенциалы сульфидов в 1, 0 н. растворе KCl (по отношению к водородному электроду) Минерал Электродный потенциал, В Марказит +0, 56 Пирит +0, 41; 0, 42; +0, 46; +0, 48 Халькопирит +0, 33; +0, 38; +0, 42 Арсенопирит +0, 35 Борнит +0, 29; +0, 35 Пирротин +0, 29; +0, 26; +0, 34 Пентландит +0, 22 Галенит +0, 14; +0, 15; +0, 29 Сфалерит (марматит) +0, 12 Молибденит +0, 14 Шмальтин +0, 11; 0, 12

§ 8 Форма и интерпретация кривых ПС Границам пласта соответствуют точки на кривой, в § 8 Форма и интерпретация кривых ПС Границам пласта соответствуют точки на кривой, в которых величина аномалии относительно вмещающих пород соответствует 0, 5 ее максимальной величины.

§ 9 Область применения ПС При изучении разрезов нефтяных и газовых скважин каротаж по § 9 Область применения ПС При изучении разрезов нефтяных и газовых скважин каротаж по методу ПС используется для выделения пластов пористых, проницаемых песчаных и карбонатных пород, насыщенных как пресной, так и минерализованной водой. Совместное применение методов КС и ПС повышает надежность расчленения осадочных пород и оценки их коллекторских свойств.

Тема 2 Каротаж по методу электродных потенциалов (МЭП) § 1 Схема каротажа по методу Тема 2 Каротаж по методу электродных потенциалов (МЭП) § 1 Схема каротажа по методу электродных потенциалов Схема измерений в МЭП: 1 - Регистрирующий прибор, 2 компенсатор начальной разности потенциалов электродов.

§ 2 Форма и интерпретация кривых метода электродных потенциалов Геологические колонки: 1 - по § 2 Форма и интерпретация кривых метода электродных потенциалов Геологические колонки: 1 - по данным бурения; 2 - по каротажу. Диаграммы: 3 - МСК; 4 - МЭП. Породы и руды: 5 - углисто-глинистый сланец; 6 - углистый сланец; 7 - серицито-кварцевый сланец; 8 - сплошная руда; 9 - богатая вкрапленная руда; 10 – бедная вкрапленная руда; 11 - вкрапленность сульфидов. МСК выделяет не только сульфидную руду, но и горизонт углисто-глинистых сланцев с ионной проводимостью (на глубине 82 -104 м). На кривой МЭП в этом интервале видны только локальные пики, отвечающие зонам пиритизации Метод электродных потенциалов имеет то преимущество, что он позволяет определять природу проводимости.

Тема 2 Каротаж по методу вызванной поляризации Схема возникновения поля вызванной поляризации и способ Тема 2 Каротаж по методу вызванной поляризации Схема возникновения поля вызванной поляризации и способ его наблюдения Токовые линии: 1 - первичного поля; 2 - вторичного поля

Раздел IV Индукционные методы каротажа П Электропроводность Г 10 – 60 к. Гц – Раздел IV Индукционные методы каротажа П Электропроводность Г 10 – 60 к. Гц – низкочастотный ИК (σ) 0, 5 – 10 МГц – высокочастотный ИК (σ, ε) 30 – 50 МГц - диэлектрический каротаж (ε)

Раздел V Гамма-методы Тема 1 Физические основы методов § 1 Микроскопическое сечение взаимодействия микроскопическое Раздел V Гамма-методы Тема 1 Физические основы методов § 1 Микроскопическое сечение взаимодействия микроскопическое сечение, барн 57

Тема 1 Физические основы методов § 1 Микроскопическое сечение взаимодействия Например: реакция по захвату Тема 1 Физические основы методов § 1 Микроскопическое сечение взаимодействия Например: реакция по захвату тепловых нейтронов ядрами: В ядро кислорода необходимо 5000 попаданий, чтобы произошла реакция захвата, а в случае с кадмием прямого попадания вовсе не требуется. Для захвата нейтрона кадмием, первый должен оказаться в некоторой эффективной области

Тема 1 Физические основы методов § 2 Макроскопическое сечение взаимодействия При прохождении 1 см Тема 1 Физические основы методов § 2 Макроскопическое сечение взаимодействия При прохождении 1 см алюминиевой стенки с ней про взаимодействует 10 % от всего потока. Со следующим 1 см: 10% оставшихся

Тема 1 Физические основы методов § 3 Взаимодействие гамма-квантов с веществом Во всех радиометрических Тема 1 Физические основы методов § 3 Взаимодействие гамма-квантов с веществом Во всех радиометрических и радиогеофизических методах энергия гамма-квантов не может превышать 10 Мэ. В. 3 вида взаимодействия: 1. Фотоэлектрическое поглощение гамма-квантов атомов вещества (фотоэффект) 2. Комптоновское рассеяние гамма-квантов на электронах вещества (Комптон-эффект) 3. Эффект образования электрон-позитронных пар

Тема 1 Физические основы методов § 3 Взаимодействие гамма-квантов с веществом § 3. 1 Тема 1 Физические основы методов § 3 Взаимодействие гамма-квантов с веществом § 3. 1 Фотоэффект – это такое взаимодействие гамма-кванта с веществом, при котором гамма-квант поглощается, а его энергия расходуется на отрыв и сообщение кинетической энергии одному из электронов атома. эл

Тема 1 Физические основы методов § 3 Взаимодействие гамма-квантов с веществом § 3. 1 Тема 1 Физические основы методов § 3 Взаимодействие гамма-квантов с веществом § 3. 1 Фотоэффект

Тема 1 Физические основы методов § 3 Взаимодействие гамма-квантов с веществом § 3. 1 Тема 1 Физические основы методов § 3 Взаимодействие гамма-квантов с веществом § 3. 1 Фотоэффект Зависимость микроскопического сечения от энергии гаммакванта Многокомпонентная система

Тема 1 Физические основы методов § 3 Взаимодействие гамма-квантов с веществом § 3. 1 Тема 1 Физические основы методов § 3 Взаимодействие гамма-квантов с веществом § 3. 1 Фотоэффект В силу того, что энергия гамма-квантов очень велика, то для них фотоэффект происходит преимущественно на k-электронах и вероятность фотоэффекта тем выше, чем больше порядковый номер Z (заряд ядра) элемента поглотителя.

Тема 1 Физические основы методов § 3 Взаимодействие гамма-квантов с веществом § 3. 2 Тема 1 Физические основы методов § 3 Взаимодействие гамма-квантов с веществом § 3. 2 Комптон-эффект – это взаимодействие гамма-кванта с электронами вещества. Комптон-эффект испытывают гамма-кванты, энергия которых не соизмеримо больше энергии связи в атоме, т. е. для гамма-кванта любой электрон представляется как свободный. Кинетическая энергия выбитого электрона эл

Тема 1 Физические основы методов § 3 Взаимодействие гамма-квантов с веществом § 3. 2 Тема 1 Физические основы методов § 3 Взаимодействие гамма-квантов с веществом § 3. 2 Комптон-эффект Зависимость сечения Комптоновского рассеяния от энергии Вероятность столкновения гамма-кванта с электроном НЕ ЗАВИСИТ от энергии гамма-кванта

Тема 1 Физические основы методов § 3 Взаимодействие гамма-квантов с веществом § 3. 2 Тема 1 Физические основы методов § 3 Взаимодействие гамма-квантов с веществом § 3. 2 Комптон-эффект Макроскопическое сечение зависит от плотности вещества и также НЕ ЗАВИСИТ от энергии гамма-кванта.

Тема 1 Физические основы методов § 3 Взаимодействие гамма-квантов с веществом § 3. 3 Тема 1 Физические основы методов § 3 Взаимодействие гамма-квантов с веществом § 3. 3 Эффект образования электрон-позитронных пар Образование электрон-позитронных пар происходит в случае взаимодействия гамма-квантов с ядрами вещества. В поле ядерных сил энергия гамма-кванта трансформируется в пару электрон-позитрон. Зависимость сечения эффекта электрон-позитронных пар от энергии

Тема 1 Физические основы методов § 3 Взаимодействие гамма-квантов с веществом § 3. 4 Тема 1 Физические основы методов § 3 Взаимодействие гамма-квантов с веществом § 3. 4 Полное сечение взаимодействия гамма-излучения с веществом При прохождении гамма-квантов обязательно происходит один из рассматриваемых процессов. Они не зависит друг от друга поэтому полное микроскопическое сечение: Суммарная зависимость сечения от энергии

Тема 1 Физические основы методов § 3 Взаимодействие гамма-квантов с веществом § 3. 4 Тема 1 Физические основы методов § 3 Взаимодействие гамма-квантов с веществом § 3. 4 Полное сечение взаимодействия гамма-излучения с веществом При прохождении гамма-квантов обязательно происходит один из рассматриваемых процессов. Они не зависит друг от друга поэтому полное микроскопическое сечение: Полное макроскопическое сечение называют коэффициент ослабления гаммаизлучения, физически смысл которого: вероятность взаимодействия, отнесенная к единице объема:

Тема 1 Физические основы методов § 4 Закон ослабления потока гамма-квантов Тема 1 Физические основы методов § 4 Закон ослабления потока гамма-квантов

Тема 2 Гамма-гамма методы Существует два типа гамма-гамма методов: 1. Плотностной гамма-гамма метод ГГМ-П Тема 2 Гамма-гамма методы Существует два типа гамма-гамма методов: 1. Плотностной гамма-гамма метод ГГМ-П 2. Селективный гамма-гамма метод ГГМ-С В плотностном ГГМ-П создают условие, чтобы доминировал Комптон-эффект и на основе этого определяется плотность В селективном ГГМ-С создают условие, чтобы доминировал фото-эффект и на основе этого определяется Z среды, т. е. вещественный состав. Применяемые источники: ГГМ-П И детекторы отсекают мягкую часть излучения ГГМ-С И детекторы чувствительны к мягкую часть излучению

Тема 2 Гамма-гамма метод § 1 Гамма-гамма метод измерения плотности (ГГМ-П) 1. Фотоэффект 2. Тема 2 Гамма-гамма метод § 1 Гамма-гамма метод измерения плотности (ГГМ-П) 1. Фотоэффект 2. Эффект образования электрон-позитронных пар 3. Комптон-эффект

Тема 2 Гамма-гамма метод § 1 Гамма-гамма метод измерения плотности (ГГМ-П) Горные породы на Тема 2 Гамма-гамма метод § 1 Гамма-гамма метод измерения плотности (ГГМ-П) Горные породы на 99 % состоят из 8 главных элементов: кислорода (O), кремния (Si), алюминия (Al), железа (Fe), кальция (Ca), магния (Mg), калия (K), натрия (Na). Это элементы первой половины таблицы.

Тема 2 Гамма-гамма метод § 1 Гамма-гамма метод измерения плотности (ГГМ-П) Итак, при Комптон-эффекте Тема 2 Гамма-гамма метод § 1 Гамма-гамма метод измерения плотности (ГГМ-П) Итак, при Комптон-эффекте микроскопическое сечение зависит исключительно от плотности: Как было сказано ранее при Комптон-эффекте используют следующие источники:

Тема 2 Гамма-гамма метод § 1 Гамма-гамма метод измерения плотности (ГГМ-П) Эффект электрон-позитронных пар Тема 2 Гамма-гамма метод § 1 Гамма-гамма метод измерения плотности (ГГМ-П) Эффект электрон-позитронных пар возникает только при энергии более 1, 5 Мэ. В. Соответственно, при данных источниках он не возможен, а могут быть только фотоэффект и Комптон-эффект. 1 – источник гамма-квантов 2 – детектор гамма-квантов 3 – изолятор Источник испускает гамма-кванты, а детектор их фиксирует. Изолятор необходим для изоляции источника от детектора.

Тема 2 Гамма-гамма метод § 1 Гамма-гамма метод измерения плотности (ГГМ-П) Гамма-кванты, вылетевшие из Тема 2 Гамма-гамма метод § 1 Гамма-гамма метод измерения плотности (ГГМ-П) Гамма-кванты, вылетевшие из источника испытывают Комптоновское рассеяние и утрачивают часть своей энергии. Это приводит к тому, что до детектора долетают гамма-кванты двух видов:

Тема 2 Гамма-гамма метод § 1 Гамма-гамма метод измерения плотности (ГГМ-П) Закон ослабления для Тема 2 Гамма-гамма метод § 1 Гамма-гамма метод измерения плотности (ГГМ-П) Закон ослабления для таких гамма-квантов будет выглядеть следующим образом

Тема 2 Гамма-гамма метод § 1 Гамма-гамма метод измерения плотности (ГГМ-П) График распределения рассеянных Тема 2 Гамма-гамма метод § 1 Гамма-гамма метод измерения плотности (ГГМ-П) График распределения рассеянных гамма-квантов вблизи источника 1 -Доинверсионная зона 2 - Зона инверсии 3 - Заинверсионная зона

Тема 2 Гамма-гамма метод § 1 Гамма-гамма метод измерения плотности (ГГМ-П) В доинверсионной зоне Тема 2 Гамма-гамма метод § 1 Гамма-гамма метод измерения плотности (ГГМ-П) В доинверсионной зоне исследуется прискважинное пространство. В инверсионной зоне скорость счета практически не зависит от плотности. Детектор помещают в заинверсионную зону. При этом длина зонда оказывается фиксированной. Теперь можно построить кривую зависимости количества рассеянных гамма-квантов от плотности.

Тема 2 Гамма-гамма метод § 1 Гамма-гамма метод измерения плотности (ГГМ-П) При помощи экспериментов Тема 2 Гамма-гамма метод § 1 Гамма-гамма метод измерения плотности (ГГМ-П) При помощи экспериментов строят кривую зависимости скорости счета гамма-квантов от плотности. А затем измерения проводят в скважине и исходя из зарегистрированных гамма-квантов по кривой находят плотность.

Тема 2 Гамма-гамма метод § 2 Гамма-гамма метод селективный (ГГМ-С) Возможны два варианта: 1. Тема 2 Гамма-гамма метод § 2 Гамма-гамма метод селективный (ГГМ-С) Возможны два варианта: 1. Поставить детектор в зону инверсии

Тема 2 Гамма-гамма метод § 2 Гамма-гамма метод селективный (ГГМ-С) Здесь принимают участие Комптон-эффект Тема 2 Гамма-гамма метод § 2 Гамма-гамма метод селективный (ГГМ-С) Здесь принимают участие Комптон-эффект и фотоэффект. Макроскопическое сечение зависит от двух параметров: плотности и порядкового номера. Поскольку в зоне инверсии количество рассеянных гамма-квантов (скорость счета) не зависит от плотности, поэтому инверсионный зонд не чувствителен к изменению плотности. Следовательно, количество зарегистрированных таким зондом рассеянных гамма-квантов зависит только от порядкового номера среды. 2. Вариант двух детекторов

Тема 2 Гамма-гамма метод § 2 Гамма-гамма метод селективный (ГГМ-С) Оба детектора находятся в Тема 2 Гамма-гамма метод § 2 Гамма-гамма метод селективный (ГГМ-С) Оба детектора находятся в заинверсионной зоне. Один детектор обмотан металлической фольгой, поэтому пропускает только Комптоновские гамма-кванты. Второй детектор регистрирует все гамма-кванты.

Тема 2 Гамма-гамма метод § 2 Гамма-гамма метод селективный (ГГМ-С) Тема 2 Гамма-гамма метод § 2 Гамма-гамма метод селективный (ГГМ-С)