Введение.
Геофизические методы исследования скважин – один из разделов прикладной геофизики. Они применяются для решения геологических и технических задач, связанных с поисками, разведкой и разработкой месторождений полезных ископаемых, а также с изучением гидрогеологических и других особенностей исследуемых районов.
Изучение геологического разреза скважин, их технического состояния и контроль режима разработки месторождений в настоящее время осуществляются в основном геофизическими методами. О геолого-геофизических свойствах разреза и условиях залегания пород на глубине судят главным образом по результатам интерпретации комплексных геолого-геофизических данных. Геофизическими методами исследуется весь разрез, вскрываемый скважиной, и наиболее детально — его продуктивная часть. Полученные данные используются для выделения в продуктивной толще прослоев, по литологическим и коллекторским свойствам отличающихся от вмещающих пород. Это имеет важное практическое значение при послойном изучении геологического строения отдельных зон продуктивного пласта, оценке его эффективной мощности, выборе систем разработок и, в частности, режима закачки в пласт воды для поддержания пластового давления.
Каротажные диаграммы, характеризуя разрез непрерывно по всему стволу скважины, дают наиболее полное представление о закономерностях изменения литологии и о строении пластов как по вертикали, так и по площади. Благодаря массовости каротажных материалов, их доступности и относительной простоте обработки, они часто дают единственную геолого-геофизическую информацию, на основании которой судят о геологическом разрезе, целесообразности дальнейших исследований и оперативных работ в скважине. От полноты и достоверности интерпретации данных каротажа зависят надежность выявления в разрезе продуктивных горизонтов, выбор среди них наиболее перспективных на нефть и газ пластов для испытания в данной скважине, успех их вскрытия и ввода в эксплуатацию.
По комплексу геофизических исследований скважин и геологических наблюдений в настоящее время решают ряд важных задач, основные из которых:
а) расчленение разреза, оценка литологии, определение границ пластов, последовательности и закономерности их залегания и распределения по площади, изучение геологического строения месторождения и др.;
б) выделение в разрезе пластов-коллекторов, оценка характера их насыщения и количественное определение коллекторских свойств, нефтегазонасыщенности и эффективной мощности.
Геофизические методы исследования скважин, основанные на использовании радиоактивных процессов (естественных и искусственно вызванных), происходящих в ядрах атомов элементов, называют радиоактивным каротажем (РК). При изучении скважин, бурящихся на нефть и газ, широкое распространение получили следующие виды радиоактивного каротажа: гамма-каротаж, гамма-гамма-каротаж и нейтронный каротаж
Радиоактивные методы исследования скважин зародились в СССР в 1933-1934 гг., когда советские специалисты Г.В. Горшков, Л.М. Курбатов, А.Г. Граммаков, В.А. Шпак и другие предложили и опробовали в скважинах гамма-метод.
Гамма-каротаж (ГК) основан на измерении естественной гамма-активности горных пород. В данной работе будут рассмотрены физические основы метода, аппаратура и методика исследования ГК, методика проведения измерения ГК, области применения ГК и решаемые им геологические задачи.
Естественная радиоактивность горных пород.
Естественная радиоактивность горных пород qγ обусловлена присутствием в них радиоактивных элементов урана 
, радия 
, тория 
, нестабильного изотопа калия 
. Содержание урана, тория и изотопа калия в земной коре составляет десятитысячные доли процента. Уран и торий входят в состав собственно урановых и ториевых минералов, а также уран- и торийсодержащих минералов.
Наиболее высокой радиоактивностью отличаются магматические породы, самой низкой — осадочные, промежуточной — метаморфические.
Радиоактивность осадочных пород изменяется в широких пределах и в первую очередь определяется радиоактивностью породообразующих минералов. 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 вгамма-активность известняков и особенно доломитов даютRa (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.
В первую группу, характеризующуюся низкой радиоактивностью, входят основные составляющие осадочных горных пород минералы:
· кварц
· доломит
· ангидрит
· гипс
· кальцит
· сидерит
· каменная соль.
Вторая группа минералов со средней радиоактивностью представлена отдельными минеральными разностями типа:
· лимонит
· магнетит
· турмалин
· корунд
· барит
· олигоклаз
· роговая обманка и др.
К третьей группе минералов относятся:
· глины
· слюды
· полевые шпаты
· калийные соли, характеризующиеся повышенной радиоактивностью, и некоторые другие минералы.
В четвертую группу входят акцессорные минералы, радиоактивность которых более чем в 1000 раз превышает радиоактивность минералов первой группы.
Рис.1 Классификация минералов входящих в состав горных пород по радиоактивности
Максимальной радиоактивностью [(3,7—5,55) 105 расп./ сг] обладают глины, глинистые и битуминозные сланцы, фосфориты, а также калийные соли.
Радиоактивность обломочных пород обусловлена не только присутствием обломков радиоактивных минералов, но, прежде всего адсорбцией ионов урана, калия и соединений урана и тория на поверхности частиц. Максимальной радиоактивностью характеризуются глины благодаря их огромной поверхности, минимальной — чистые кварцевые песчаники. Полимиктовые песчаники даже при малой глинистости обладают значительной радиоактивностью, поскольку у них часть зерен скелетной фракции представлена калийсодержащими минералами — полевой шпат, глауконит, микроклин. Радиоактивность песчаников и алевролитов возрастает с увеличением глинистости. Радиоактивность карбонатных пород, как правило, низкая. С ростом содержания нерастворимого остатка радиоактивность известняков и доломитов увеличивается. Низкой радиоактивностью характеризуются большинство хемогенных пород, за исключением калийных солей.
