19. Физические основы гамма-метода

Е стественная радиоактивность ГП в скв из­меряется специальным измерительным прибором — сквным радиометром. Сквный радиометр перемещается по стволу скв обычно снизу вверх, как в большинстве гео­физических методов исследования скв, регистрируя изме­нение радиоактивности ГП, слагающих разрез скв. При этом индикатор гамма-излучения в общем случае регистрирует интенсивность гамма-поля Iγ РЕГ, обусловленную радиоактивностью ГП, против которых находится ра­диометр, промывочной жидкости, стальной колонны и цемента. Выражая эти составляющие через их интенсивности гамма-из­лучения, можно записать:

Для необсаж скв:

Для обсаж скв:

Так как интенсивность гамма-излучений промывочной жидкости, стальной колонны и цемента небольшая и изменяется в нешироких пределах по сравнению с интенсивностью гамма-излучения ГП, то в общем случае регистрируемая интенсивность естественной гамма-активности прямо пропорциональна радиоактивности ГП, пройденных скв

Наиболее высокие значения радиоактивности характерны для глин, низкие-для ангидритов. Интенсивность радиоактивного излучения пород определяется с помощью индикатора гамма-излучения, расположенного в глубинном приборе. В качестве индикаторов используются счетчики Гейгера-Мюллера и сцинтилляционный счетчики.

Принцип действия газоразрядного и сцинтилляционного счетчиков.

1. Г азоразрядный счетчик представляет собой герметичный баллон диаметром 1-3 см, наполненный смесью инертного газа (аргона, неона) так и паров высокомолекулярного соединения (изопентан), находящихся под низким давлением. Внутренняя поверхность баллона металлизирована и является катодом, по оси баллона натянута нить из вольфрама, служащая собирающим электродом-анодом. Электроды подключаются к источникам высокого напряжения.

Проходя через счетчик, γ-кванты выбивают из его стенки электроны. Эти электроны за счет ударной ионизации ионизируют атомы газа, заполняющего счетчик, создавая отрицательные и положительные ионы. Отрицательные ионы при движении к аноду ускоряются и моментально расширяют ионизацию молекул газа до лавинообразной, в результате чего в счетчике возникает разряд, создающий импульс тока в цепи питания счетчика. Разряд прекращается после того, как электроны захватываются нитью счетчика, а положительные ионы при движении к катоду нейтрализуются, реагируя с молекулами высокомолекулярного соединения.

Эффективность не больше 2-3% и зависит от регистрируемых частиц и материала катода. Для повышения эфф-ти Гразр счетчики группируют.

Преимущества Гразр счетчиков – стабильность работы в широком диапазоне температур от -50 до 300С

2) Сцинтилляционный детектор состоит из сцинтиллятора (люминофора) и фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), который подключен к источнику питания. В сцинтилляционном детекторе регистрация частицы происходит за счет возбуждения атомов и молекул сцинтиллятора при попадании в него γ-кванта. Возбужденные атомы через некоторое время переходят в основное устойчивое состояние, испуская электромагнитное излучение в виде световых квантов, которые, попадая на фотокатод ФЭУ, выбивают из него электроны. Электроны ускоряются электрическим полем и через диафрагму фокусируются на первой динод ФЭУ. В дальнейшем на каждом из последующих динодов, между которыми сохраняется определенная разность потенциалов, наблюдается явление вторичной электронной эмиссии, в результате чего происходит скачкообразное увеличение числа электронов. Следовательно, на аноде ФЭУ от одной световой вспышки возникает значительный импульс тока. Сцинтилляционные детекторы имеют гораздо большую эффективность (30-50%) по ср-ю с Гразрядными и позволяют изучать спектральный состав гамма-излучения. Недостаток сцинтилляционных детекторов относят большое влияние изменения окружающей температуры на их счетную характеристику. В связи с этим сцинт детекторы обычно термостатируют с пом сосудов Дьюара.