Гамма-гамма-каротаж густинний (ггк-г)

В методах розсіяного гамма-випромінювання, в основному, присутнє фотоелектричне поглинання і комптонівське розсіювання гамма-квантів породою. В залежності від енергії опромінених гамма-квантів і мінерального складу гірської породи переважає той чи інший процес взаємодії їх з породою.

У методі ГГК-Г вимірюють жорстку складову розсіяного гамма-випромінювання. На практиці дуже часто в якості джерела γ-випромінювання використовують ізотоп ⁶⁰Co, який випускає γ-кванти порівняльно великої енергії (1,87 і 2,13·10^-13 Дж).

При взаємодії з гірською породою жорстких гамма-квантів (Е>0,5 МеВ) в початковий момент головну роль відіграє комптонівське розсіювання, в результаті якого жорстке гамма-випромінювання, втративши значну частину своєї енергії, переходить в м’яке гамма-випромінювання. Тобто, в подальшому головну роль відіграє фотоелектричне поглинання гамма-квантів. Виходячи з вищевказаного, ймовірність комптонівського розсіювання в кінцевому результаті прямо пропорційно залежить від густини гірської породи, а ймовірність фотоелектричного поглинання – від її мінерального складу і особливо від вмісту тяжких елементів. Завдяки цьому, реєструючи розсіяні гамма-кванти високої енергії, отримують густинну характеристику гірської породи, а сумарна інтенсивність розсіяних гамма-квантів залежить як від густини, так і від мінерального складу породи.

Ймовірність взаємодії жорстких гамма-квантів з гірською породою визначається числом електронів в одиниці об’єму, яке пропорційне густині породи. Таким чином, якщо гірську породу опромінити гамма-квантами енергії не нижче 0.5 МеВ і підібрати енергетичний поріг дискримінації гамма-квантів, які реєструються, то за результатами вимірювань ГГК-Г можна встановити густину цієї породи.

Джерело і індикатор γ-випромінювання у методі ГГК-Г розташовані на деякій відстані один від одного, яка називається довжиною зонду L_з. Індикатор укладений в сталеву гільзу, поглинаючу м’яку складову розсіяного γ-випромінювання (до 320·10^-16 Дж). Одержана крива ГГК-Г несе інформацію про зміну об’ємної густини оточуючого середовища, тобто величина розсіяного γ - випромінювання, що реєструється в свердловині, визначається ефектом комптонівського розсіювання.

У зв’язку з вищевикладеним, величина розсіяного γ - випромінювання визначається, в основному, густиною навколишнього середовища, в якому знаходиться наш прилад (зонд). Між інтенсивністю розсіяного γ - випромінювання і густиною гірських порід для зондів, що застосовуються на практиці, існує зворотна залежність: чим більше густина порід і чим більша довжина зонда, тим менше γ – випромінювання, що реєструється.^.

На кривій ГГК-Г мінімальні покази відповідають щільним породам (ангідритам, міцному доломіту та вапнякам); максимальні - менш щільним породам (гіпсу, глинам, кам’яній солі, високопористим вапнякам, пісковикам і доломіту). По кривій ГГК-Г оцінюють густину гірських порід шляхом еталонування діаграм по двох опорних горизонтах з відомими значеннями густини. Для цього використовують наступний вираз:

, (3.25)

де ΔI_ГГК – відносна гамма-гамма активність; I_ГГК; I_ГГКmin і I_ГГКmax – покази методу ГГК-Г, відповідно, проти досліджуваного пласта, проти пласта з максимальною густиною для даного розрізу і проти каверни з достатньо великим діаметром, проти якої покази (I_ГГКmax) обумовлено густиною промивальної рідини.

Максимальну густину δ_max проти відповідних пластів визначають на зразках керну в лабораторіях. По розрахованій лінійній залежності ΔI_ГГК=f(δ_п) для опорних пластів визначають густину досліджуваного пласта по величині ΔI_ГГК.