54. Использование γ и n излучения в геофизике. Классификация методов радиометрии.

Радиометрия скв – совокупность матодов ГИС, основанных на измерении ест и иск радиоактивных излучений и ядерных свойств. Эти методы подразделяются на методы регистрации естественных излучений г.п.(радиометрия естественных излучений) и методы регистрации излучений, возникающих при облучении г.п. внешними источниками, помещенными в скважинном приборе. Методы радиометрии делятся на γ-методы (ест γ излучение и иск.) и n-методы (стационарные и импульсные).

Ест γ-излучения: собств ГМ и ГМ-С(спектрльный). Иск γ-излучения: ГГМ-П и ГГМ-С

Стацион. n метод: НГМ, НГМ_т и НГМ_нт. Имп n метод: ИНГМ, ИНГМ_т и ИНГМ_нт. Существуют и спектральные модификации этих методов ММА (метод меченых атомов), ИМНР. К радиометрии иногда относят также методы ядерного магнитного резонанса (ядерный магнитный каротаж), хотя и не связанный с регистрацией ядерных частиц, но использующий некоторые ядерные свойства элементов г.п.

Задачи, решаемые методами радиометрии: литологическое расчленение разреза, корреляция разрезов, выделение коллекторов, кол-ная оценка коллекторских св-в (К_п, К_гл) и содержания в породе ПИ (К_г и К_н), контроль за разработкой мест-ия (установление положения флюидальных контактов и их продвижение по разрезу и площади, выделение пластов, обводненных мин и пресными водами), контроль технического состояния скв (кач-во цементирования).

55. Общие особенности диаграмм методов радиометрии. Определение границ пластов.

Теор. кривые γ- и n -методов – симметричные кривые против пласта.

Особенности факт кривой: изрезанность, связанная со статистическими флуктуациями; асимметричная форма, связанная с влиянием инерционности изм аппаратуры, т.е. наличием интегрирующей ячейки, с помощью которой осуществляется осреднение импульсов в ед времени. Границы определяются по началу подъема кривой в подошве и началу спада – в кровле.

56. Физические основы метода рассеянного γ-излучения. Ггм-п и ггм-с

ГГМ Порода облучается источником γ-квантов и регистри-ся интенсивность γ-излучения, достигшая индикат. излучения, располож-го на некотором расстоянии от источника. это расстояние называется длиной зонда l. Фильтр из тяжелого металла (Fe, Pb, W и др.), установ-ый между источником и индикатором, практич. полностью поглощает прямое γ-излучение источника. Поэтому измеряемое в этом методе γ-излучение почти полностью состоит из излучения источника, претерпевшего хотя бы одно рассеяние на атомах среды, окружающей источник.

Когда гамма-кванты большой энергии (порядка 1 МэВ), вылетающие из источника, претерпевают несколько актов рассеяния и значительно уменьшают свою энергию, они поглощаются в результате фотоэффекта. Поскольку взаимодействие гамма-кванта с веществом является случайным процессом, разные кванты до своего поглощения успевают пройти различное расстояние от источника. По мере удаления от источника поток квантов уменьшается тем быстрее, чем выше плотность среды и концентрация тяжелых элементов в ней. Степень влияния последнего фактора на показания ГГМ можно менять путем выбора начальной энергии гамма-квантов (выбором источника) и энергии квантов, преимущественно регистрируемых индикатором (выбором индикатора). В соответствии с этим существуют две модификации ГГМ: плотностной гамма-гамма-метод (ГГМ-П) и селективный (ГГМ-С).

ГГМ-П Применяют источники γ-излучения с большой энергиейЕ_γ=1.17-1.33 МэВ (⁶⁰Со, ¹³⁷Cs). Детектор помещают в толстом корпусе из тяжелого металла, который практически полностью поглощает γ-кванты с Е<0.2 МэВ. Т.о. регистрируются γ-кванты с Е>0.2. При облучении породы γ-квантами происходит несколько актов рассеяния при их взаимодействии с электронами; в результате чего их Е уменьшается, в дальнейшем они поглощаются в результате фотоэффекта. В ГГМ-П регистрируются γ-кванты, интенсивность которых определяется комптоновским рассеянием (неупругим). Фотоэффект наиболее вероятен приЕγ<0.3 МэВ. Интенсивность излучения зависит от электронной плотности среды n_e – число е в ед объема вещ-ва.

Ne= δ_П*Z*NA/A, для моноэлем.среды, где δ_П- физ плотность породы, Z-порядковый номер эл-та, А – ат масса.

Для хим элементов от Н до Са включительно (1-20) отношение Z/А= ½; n_e= δ_ПВ

Т.о. n_e прямо связано с физ плотностью пород. I_γγ=f(n_e)=f(δ_П) => ГГМ-П показания зависят от плотности породы.

Чем выше δ_П, тем ниже I_γγ.

Размер зонда определяется между детектором и излучателем г-квантов. L=20-30. Точка записи – в середине расстояния. Rиссл = 15. Поскольку Rи мал, показания метода зависят от положения прибора в скв., d_c, h_гк, плотности раствора и наличия крепления в скв. Т.к. δ_р и δ_гк<δ_П, то наличие каверны или толстой глинистой корки приведет к увеличению I_γγ.

Для уменьшения влияния скв. прибор прижимают к стене скв, детектор и излучатель экранируют экраном из тяжелого Ме за исключением стороны, обращенной к породе – коллимационное окно. Применяя однозондовую модификацию, т.е. с одним детектором, не удается полностью исключить влияние промежуточного слоя (слой бурраствора + гл корка), поэтому его необходимо учитывать при интерпретации. Более надежные результаты получаются, применяя двухзондовую модификацию, когда в приборе имеется 2 детектора, расположенных на d=15-35 см от излучателя. Зондовый прибор содержит прижимное устройство, выполняющее роль каверномера. В случае регистрации однозондового прибора регистрационным пар-ром явл-сяI_γγ. В дальнейшем для определения δ_П используют зависимость I_γγ= f(δ_П). Шкалу δ_Пможно построить на диаграмме, используя соотношение I_γγ= δ_ПК_δ (коэф-т для эталонирования диаграммы ГГМ). К_δ=( I_γγ2- I_γγ1)/ (δ₂ -δ₁).

Эталонирование осуществляется по показаниям двух эталонных сред – вода (δ₁=1г/см³) и известняк (δ₂=2.71 г/см³). Если радиометр не эталонируется перед спуском в скв, то осуществляется эталонирование диаграммы в 2 опорных пластах.

ΔI_γγ=( I_γγп- I_γγмин)/(I_γγмах- I_γγмин). ΔI_γγ- двойной разностный параметр.I_γγмах– показания в глинах (каверны), ΔI_γγмин – показания в плотных породах.

Двухзондовая модификация позволяет регистрировать диаграммы в масштабе плотности, для этого в станции имеется аналогичная счетная машина, осуществляющая регистрацию диаграмм в масштабе плотности с учетом непостоянства условий в скв. (изменение диаметра). ГГМ-П применяют для разделения в разрезе скважин пород с различной плотностью и пористостью, а также для определения литологического состава.

В чистых породах: δ_П=δ_жК_п+δ_тв(1-К_п); К_пгг= (δ_тв- δ_п)/ (δ_тв- δ_ж)=К_п

В глинистых породах: δ_П=δ_жК_п+δ_глК_гл+ δ_тв(1-К_п-К_гл); К_п= К_пгг-ΔК_пгл; ΔК_пгл=(δ_тв- δ_гл)/ (δ_тв- δ_ж).

Если состав флюида в поровой про-ве не однородный, то δ_ж= δ_вК_в+ δ_нК_н+ δ_гК_г

ГГМ-С Применяют источник мягкого излученияЕ_γ=0.14-0.28 МэВ (⁷⁵Se, ²⁰³Hg). Регистрируется Е_γ<0.2 МЭВ. Показания зависят от рассеяния γ-квантов и от поглощения, причем поглощение преобладает, поэтому в основе ГГМ-С лежит фотоэффект.Наиболее сильное влияние на показания ГГМ-С оказывают присутствующие в г.п.тяжелые эл-ты: чем больше содержание последних, тем меньше показания метода. размер зонда 10-20см. Применяют для изучения разреза, для определения руд, а также нефти и газа в карбонатных разрезах. В нефтяных скв.применяют в основном для разделения песчаников, известняков и доломитов. При равной плотности показания против песч. максим., против известняков – минимальные, а в доломитах- промежуточные(в зависимости от фотоэлектрического поглощения).

По данным ГГМ-С определяют:

1. Z_эф-эффективный атомный номер вещ-ваZ_эф=(Z_i³*n_i)^1/3, где Z_i-атомный номер элемента, входящего в состав, n_i-число атомов с атом.номеромZ_iв молекуле

введено для много компонентных сред

2)Р_е-фотоэлектрич.поглощениеP_е=(z/10)^3.6, Р_е=(ΣА_iz_in_i)/(А_iz_i) – для многокомпонентной смеси. А_i-атомная масса элемента Z_i

3)U-индекс фотоэл.поглощенияU=U_жК_п+U_тв(1-К_п)