Классификация радиоактивных методов.
Радиоактивные методы разделяются по видам ядерных полей.
- естественные
-искусственные
По разновидностям полей:
В обозначении радиоактивных методов первая буква обозначает вид регистрируемой частицы, метод и разновидность метода если поле искусственное:
Первая буква вид поля
Следующая вид регистрируемой частицы
Разновидность метода
Если в обозначении есть цифры , они указывают длину зонда радиоактивного метода.
Если используется гамма частица-Г, нейтрон частица-Н
Радиометрия скважин (РМ)
Естественное |
искуственное |
||||||||||||||
Гамм метод ГМ |
Интегральный гамма метод НМ-И |
Спектральный гамма метод НМ-С |
Гамма |
Нейтрон |
|||||||||||
жидкостные |
твердотельные |
Стационарный источник |
Импульсный источник |
||||||||||||
Метод изотопов МИ |
Гамма_гамма метод по мягкой компоненте Г-ГМ-М |
Г-ГМ-П плотностной |
Г-ГМ-С селективный |
Нейтрон- нейтронный метод или тепловой или тепловой нейтронный ННМ-Т |
ННМ-НТ по надтепловым нейтронам |
Нейтронный гамма метод НГМ |
ИННМ-Т |
ИННМ-НТ |
ИНГМ |
||||||
Эти методы применяются в комплексе ГИС для изучения водяных нефтяных и газовых скважин.
Естественная радиоактивность ГП.
Радиоактивность – способность некоторых элементов и их изотопов во времени, самостоятельно распадаться на более устойчивые элементы с излучением частиц называемой радиоактивностью.
Основные понятия единиц измерения и законы радиоактивности.
Естественная радиоактивность ГП измеряется в широких пределах. В промышленной геофизике изучение естественной радиоактивности проводят исследованием гамма путем по разрезу скважины.
При радиоактивном распаде образуется устойчивый элемент и излучается α,β,ɣ -частицы. α,β – излучения имеют малую проникающую способность (в ГП), т.к. они имеют заряды. α – частицы являются заряженными частицами положительно заряженное ядро гелия.
β - отрицательная частица (электрон).
α и β излучения проникают в ГП на доли миллиметра.
Гамма – излучение –это поток жестких электромагнитных волн(высокой энергии), которые имеют свойства квантовых частиц. Гамма – частицы не имеют электрических зарядов. Проникающая способность очень высокая. Проходя через слой бетона толщиной в 70 см энергия гамма квантов ослабляется не более чем в 2 раза.
В гамма-методе изучается содержанием радиоактивных солей и изотопов в ГП, которые имеют большой период распада – это время в течение которого происходит один распад полного количества элемента в ГП.
Период распада варьируется минимальной доли секунды до -1.5 млрд. лет.
Большим периодом распада обладают уран, торий, радиоактивный изотоп калия К40, таким образом изучая естественную радиоактивность, изучают концентрацию этих элементов в ГП.
Наибольшее содержание подобных элементов фиксируется в магматических ГП более молодых. Среди магматических пород наибольшей радиоактивностью обладают кислые магматические породы; А в основных, ультраочиовных наименьшей.
В осадочных ГП естественная радиоактивность обусловлена содержанием радиоактивных минералов в мелета ГП и их концентрациях в цемент материале. Содержание радиоактивных элементов в нефти, газе и воде в 1500 рад меньше чем в скелете ГП на территории западной Сибири в осадочных ГП наибольшей радиоактивности обладают глины, Меньшая радиоактивность в песках. В песчаниках Западной Сибири наблюдается большая концентрация радиоактивных солей. Это объясняется тем что в их глинистом цементе песчаников наблюдается повышенное содержание радиоактивного изотопа К40. Самая низкая радиоактивность в известняках. Некоторое повышение радиоактивности наблюдается в метаморфических ГП. Они более уплотнены меньше пористость, удельная концентрация солей сравнительно высокая. Естественная радиоактивность ГП измеряется скважинными радиометрами..
Метод измерения называется гамма – метод.
Радиометр состоит из скважины снаряда и подземной части. Корпус скважины снаряда желательно выполнять из алюминиевого корпуса. Чем меньше плотный корпус тем меньше ослабляются ɣ -кванты приходящие из ГП.
ɣ- кванты с ГП поступают на детектор – преобразователь. Он может быть счетчик Гибера – Мюлера, сцинтилляционный или полупроводниковый. преобразуются в слабый электрический сигнал, который усиливается в 2 и поступает в коммутатор 3, преобразуется в прямоугольную форму, затем усиливается на линию связи 6 и передается на геофизический кабель. На скважинный прибор подается ток с напряжением 100В. Он преобразуется в более высокого напряжения 5 и поступает на детектор.
Геофизический кабель обладает высоким сопротивлением емкости и индуктивностью. Из-за этих характеристик сигнал ослабляется и преобразуется (из прямоугольного в остроугольный). Усилителе 7 наземной панели усиливается и на дискриминаторе 8 преобразуется в прямоугольную форму. В кормамуаторе 9 сигнал стандартизируется по форме, длительности и амплитуде и поступает на интегратор 10. Интегратор 10 представляет собой электрический конденсатор с параллельно подсоединенным резистором. При поступлении импульсов на конденсатор он начинает заряжаться, величина потенциала заряда пропорциональна количеству импульсов одновременно конденсатор начинает разряжаться. Ток разряда пропорционален количеству гамма –квантов поступающих на детектор и поступает на регистратор 11.
Результаты исследования гамма методом представляют в виде зависимости импульсов в минуту на 1 ом шкалы или грамм- эквивалент радиоактивного вещества в м3 ГП на 1 см шкалы. Форма записи ɣ метода:
Диаграмма иззубрена, дифференцирована
показания подвержены статистической
флюктуации (колеблется около среднего
значения).
Флюид содержащийся в межпоровом пространстве ГП практически не оказывает влияния на показания ɣ метода потому что концентрация радиоактивных солей, элементов и изотопов в них в 1500 раз меньше, чем в ГП.
В нефти содержится радиоактивные частиц несколько больше чем в пластовой воде. Диаграмма смещается но направлению движения скважинного прибора. Смещение объясняется инерционность работы интегрирующего контура наземной панели (радиометра). Если пористость и глинистость насыщенных пластов одинаковы, то поля идентичны.
Границы пластов по ɣ-методу определяется по началу подъема и по началу спада кривой. На показания ɣ-метода оказывают влияние радиоактивность промывочной жидкости, стальной колонны, цементного камня и их разно полагающие свойства.
Для оценки радиоактивности ГП в абсолютных единицах на зарегистрированные показатели нужно вводить поправки на влияние перечисленных факторов. Для этого необходимо проводить дорогостоящие дополнительные исследования поэтому в интерпретации ɣ-метода применяются относительные параметры :α (относительная единица)
α = I ɣ иссл. пласта/I ɣ опорного пласта
ɣ среднее показания пластов, ɣ - методов против пласта
В качестве опорного пласта выбираются пласты которые имеют региональное распространение с выдержанными свойствами и известной радиоактивностью также пласты показывают реперными ( отмеченными)
Обчно в Западной Сибири в качестве ренера берут пласт глины.
По полученным значениям α и анализа керна строят зависимости
ɣ- метод проводится в основном снизу вверх со скоростью до 400 м/час, если применяться сциптиляционный датчик, ели датчик Гибера – Мюлера- то 180-200 м.
позволяет решать следующие задачи
Выделять глинистые пласты
Пласты с содержанием глинистого материала
Плотные пласты
Определять литологическое строение разреза скважины
Оценивать глинистость, определять пористость пород.