Селективный гамма-гамма-каротаж

Селективный гамма-гамма-каротаж (ГГК-С, он же Z-ГГК) основан на изучении фотопоглощения γ -квантов в горных породах. Поскольку этот эффект превалирует при низкой энергии γ -квантов, в ГГК-С используют источники с энергией Е_у < 0,5 МэВ. Такими источниками являются искусственные радионуклиды: Sn¹¹⁹ (Е _γ = 0,39 МэВ), Se⁷⁵{E _γ=0,27 МэВ), Hg²⁰³ (E _γ=0,28 МэВ). Длина зонда 10-20 см.

Область применения. ГГК-С применяется, главным образом, на угольных и рудных месторождениях.

На угольных месторождениях ГГК-С используют для определения зольности углей. Чистый уголь имеет z_эф≈6, поскольку состоит из

углерода. Негорючий остаток углей (зола) состоит, в основном, из кремнезема и глинозема с примесью окислов железа, z_эф золы составляет 12-13 единиц. Между зольностью углей А^с и их z_эф существует функциональная зависимость, представленная на рис. 12.8. Поскольку метод ГГК-С чувствителен к малейшим изменениям z_эф среды, то по его результатам легко оценить зольность ископаемых углей. Этот метод был разработан проф. Уткиным В.И. Им же предложена удобная палетка для оценки А^с непосредственно по диаграмме ГГК. Общий вид палетки представлен на рис. 12.9.

На рудных месторождениях метод ГГК-С применяют для выделения рудных интервалов в разрезах скважин. При измерении спектра рассеянного у-излучения можно определить, каким элементом вызвано поглощение, т.е. возможно изучение вещественного состава руд.

На нефтяных и газовых месторождениях метод ГТК-С находит применение пока только при дефектометрии обсадных колонн. Между тем, автором совместно с доц. Бредневым И.И. и к. г.-м. н. Коргулем Г.Г. предложен способ выделения пластов-коллекторов в разрезах и определения их пористости, основанный на применении селективного ГГК. Согласно этому способу, ГГК-С выполняют в скважине дважды: до заполнения скважины жидкостью с повышенным z_эф и после. В качестве

такой жидкости используют, например, водный раствор ацетата свинца. При 30% концентрации его z_эф =45,6. У минерального скелета песчаников z_эф =12,4, у известняков-15,0.

Жидкость с высоким атомным номером, проникая в поры пласта, повышает z_эф коллектора в целом, причем тем сильнее, чем выше пористость, как это показано на рис. 12.10, а. Этот эффект отчетливо фиксируется по разности показаний каротажа ГГК-С, проведенного до и после заполнения скважины раствором с аномально высоким z_эф (рис. 12.10, б). Расчеты показывают, что этот метод обладает очень высокой чувствительностью и позволяет определять пористость пород, начиная с К_п=2%. Способ признан изобретением и защищен патентом Российской Федерации № 1702793.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается сущность гамма-каротажа?

2. Назовите основные естественные радиоактивные элементы.

3. Какие магматические породы и почему обладают повышенной радиоактивностью? Какие осадочные?

4. Какие Вам известны детекторы гамма-квантов?

5. Какие основные узлы входят в состав каротажных радиометров?

6. Почему ограничена скорость ГК?

7. Какой способ используют для определения границ пластов большой мощности по диаграммам ГК?

8. Как определяют по ГК содержание радиоактивных элементов?

9. Какие мешающие факторы учитывают при количественной интерпретации диаграмм ГК?

10.Назовите 3 основные вида взаимодействия гамма-излучения с веществом.

11.Как устроен скважинный прибор ГГК?

12.Чем отличается плотностной ГГК от селективного?

13.Какие задачи решаются с помощью ГГК-П на нефтяных и рудных месторождениях?

14.Какие задачи решаются с помощью ГТК-С?

15.Получите выражение для расчета К_п по результатам ГГК-П из формулы (12.11).

Лекция 13