Содержание

Введение………………………………………………………………………….4

1 Физические предпосылки применения метода ГМ………….……………….5

1.1 Физические основы гамма-метода………………………………….………5

2 Зондовые установки и аппаратура..……………………………..……………7

2.1 Аппаратура ГМ……………………………………………….……………...7

2.2 Детекторы гамма излучения…………………………………………….….18

2.2.1 Ионизационные газонаполненные детекторы (ионизационная камера, пропорциональный счетчик, счетчик Гейгера—Мюллера)………………….18

2.2.2 Полупроводниковые детекторы (ППД)……………………….................20

2.2.3 Детекторы излучения на основе метода параллельной регистрации (позиционно-чувствительные и мозаичные детекторы)……………………...21

3 Применение гамма метода................................................................................23

3.1 Работа с радиоактивными изотопами…….………………………………..26

3.1.1 Газообразные радиоактивные изотопы…………………………….…….26

3.1.2 Жидкие радиоактивные изотопы…………………………………………26

3.1.3 Твердые изотопы…………………………………………………………..27

3.1.4 Радиоактивный инжектор………………………………………….……...27

4 Задачи решаемые методом ГМ при разведке нефтегазовых

месторождений………………………………………………………………….28

4.1 Выделение полезных ископаемых………………………………………….28

4.2 Корреляция…………………………………………………………………...28

4.3 Оценка глинистости…………………………………………………………28

Заключение.............................................................................................................30

Список использованных источников...................................................................31

Введение

На изучении естественной радиоактивности горных пород основан гамма-каротаж (ГК) или гамма-метод (ГМ). Это аналог радиометрии.

Работы проводят с помощью скважинных радиометров разных марок. Электрические сигналы, пропорциональные интенсивности гамма-излучения, передаются с них по кабелю в обычную каротажную станцию, где и осуществляется их автоматическая регистрация.

Среди других радиометрических методов исследования скважин наиболее распространенным является метод естественной радиоактивности горных пород или, как его чаще называют, гамма – метод. В его основе лежит изучение закономерностей изменения естественной радиоактивности горных пород, обусловленной присутствием главным образом урана и тория с продуктами распада, а также радиоактивного изотопа калия К40. остальные радиоактивные элементы (Rb87, Zr96, La138, Sm147 и т.д.) имеют столь большие периоды полураспада, что при существующей распространенности в земной коре заметного вклада в суммарную радиоактивность внести не могут.

Радиоактивностью основных минералов, входящих в состав осадочных горных пород, колеблется в весьма широких пределах – от сотых долей до нескольких тысяч пг-экв Ra/г. Все эти минералы по радиоактивности могут быть разбиты на четыре группы.

Естественная радиоактивность горных пород в скважине измеряется специальным измерительным прибором — скважинным радиометром. Скважинный радиометр перемещается по стволу скважины обычно снизу вверх, как в большинстве геофизических методов исследования скважин, регистрируя изменение радиоактивности горных пород, слагающих разрез скважины.

Для исследования разрезов скважин методами радиометрии применяется одноканальная и двухканальная аппаратура. Двух-капальная аппаратура позволяет регистрировать одновременно по две кривые — ГМ и ИГМ, ГМ и ННМ-Т или ГМ и ННМ-НТ, одноканальная — только кривую гамма-метода.

Одноканальная аппаратура гамма-метода (ГМ) состоит из скважиимого прибора, соединенного через электрическую линию геофизического кабеля с наземной панелью и источником питания.

Электронная схема скважпнного прибора находится в стальной гильзе. Источником высокого напряжения служит высоковольтный генератор, который состоит из электронного генератора, повышающего трансформатора, выпрямителя и стабилизатора. Стабилизированное высокое напряжение постоянного тока подается на индикатор.

Модификацией ГК является гамма-каротаж спектрометрический (ГКС), используемый для литологического расчленения разреза и для оценки глинистости пород.

1 Физические предпосылки применения метода гм

1.1 Физические основы гамма-метода

Естественная радиоактивность горных пород в скважине из­меряется специальным измерительным прибором — скважинным радиометром. Скважинный радиометр перемещается по стволу скважины обычно снизу вверх, как в большинстве геофизических методов исследования скважин, регистрируя изменение радиоактивности горных пород, слагающих разрез скважины. При этом индикатор гамма-излучения в общем случае регистрирует интенсивность гамма-поля I_γрег , обусловленную радиоактивностью горных пород, против которых находится радиометр, промывочной жидкости, стальной колонны и цемента. Выражая эти составляющие через их интенсивности гамма-излучения, можно записать

I_γрег=k₁I_γп+ k₂I_γр + k₃I_γк+ k₄I_γц (1)

где k₁ ,k₂ ,k₃ ,k₄— эффективности индикатора для спектров энергий гамма-излучения соответственно горной породы, про­мывочной жидкости, колонны и цемента. Так как интенсивность гамма-излучений промывочной жидкости, стальной колонны и цемента небольшая и изменяется в нешироких пределах но сравнению с интенсивностью гамма-излучения горных пород, то в общем случае регистрируемая интенсивность естественной гамма-активности прямо пропорциональна радиоактивности горных пород, пройденных скважиной.

Работы проводят с помощью скважинных радиометров разных марок. Электрические сигналы, пропорциональные интенсивности гамма-излучения, передаются с них по кабелю в обычную каротажную станцию, где и осуществляется их автоматическая регистрация.

В результате гамма-каротажа записывается непрерывная кривая, или диаграмма, интенсивности гамма-излучения. Величина измеряется в импульсах за минуту или в микрорентгенах в час (гаммах). Поскольку распад ядер является случайным процессом, то интенсивность гамма-излучения колеблется около среднего уровня, испытывая статистические флуктуации. Для их учета применяются повторные записи с меньшей скоростью проведения наблюдений. Так как гамма-лучи почти полностью поглощаются слоем породы толщиной 1–2 м, а до 30 % ядерной энергии не пропускается обсадными трубами, то скважинный радиометр может фиксировать гамма-излучение пород, расположенных в радиусе, не превышающем 0,5 м от оси скважины. Увеличение диаметра скважины и наличие воды или бурового раствора в ней еще больше снижают радиус обследования.

На диаграммах гамма-каротажа выявляются пласты с разной степенью радиоактивности. Максимумами выделяются породы и руды, содержащие уран, радий, торий, калий-40 и другие радиоактивные элементы, а также граниты, глины; минимумами – песчаные и карбонатные породы.

Спектрометрия естественного гамма-излучения, то есть определение энергии гамма-лучей, служит для выделения в разрезах скважин пород и руд, содержащих определенные элементы, например, калий, торий, уран, фосфор и др.

Среди других радиометрических методов исследования скважин наиболее распространенным является метод естественной радиоактивности горных пород или, как его чаще называют, гамма–метод. В его основе лежит изучение закономерностей изменения естественной радиоактивности горных пород, обусловленной присутствием главным образом урана и тория с продуктами распада, а также радиоактивного изотопа калия К-40. Остальные радиоактивные элементы (Rb87, Zr96, La138, Sm147 и так далее) имеют столь большие периоды полураспада, что при существующей распространенности в земной коре заметного вклада в суммарную радиоактивность внести не могут.Радиоактивностью основных минералов, входящих в состав осадочных горных пород, колеблется в весьма широких пределах – от сотых долей до нескольких тысяч пг-экв Ra/г. Все эти минералы по радиоактивности могут быть разбиты на четыре группы.

Соотношение вклада радиоактивных элементов в общую гамма-активность пород различно. Основной вклад в гамма-активность известняков и особенно доломитов дают Ra (соответственно 64% и 75%). Вклад Ra, Th, K в радиоактивность песчаников примерно одинаков (Ra 23-26%, Th 40%, K 35%). В связи с этим спектр естественного гамма-излучения терригенных и карбонатных пород различен.Во всех горных породах в небольших количествах присутствуют радиоактивные элементы. Содержание радиоактивных элементов в различных горных породах, а, следовательно, и интенсивность испускаемых ими ядерных излучений различны. Поэтому, регистрируя их, можно судить о типе горных пород, пройденных скважиной. Метод исследования геологического разреза скважин, основанный на регистрации излучений, испускаемых естественно радиоактивными элементами горных пород, носит название метода естественной радиоактивности. Поскольку обычно альфа- и бета-лучи, имеющие малый пробег в веществе, полностью поглощаются буровым раствором и корпусом скважинного снаряда, а индикатора достигают лишь гамма-лучи, этот метод называют также гамма-методом и сокращенно обозначают ГМ.

В гамма–методе исследования скважин о величине естественной радиоактивности горных пород судят по интенсивности I (их естественного γ-излучения, регистрируемой радиометром, движущимся по стволу скважины). Гамма–излучение включает также и, так называемое, фоновое излучение (фон). Фоновое излучение вызвано загрязнением радиоактивными веществами материалов, из которых изготовлен глубинный прибор, и космическим излучением. Влияние космического излучения резко снижается с глубиной и на глубине нескольких десятков метров на результатах измерений уже не сказывается.