58. Ядерно-геофизические методы гис. Физические основы и области применения гамма-каротажа (гк). Спектрометрия ядерных излучений.

Я-Г методы основаны на исследовании хар-тик ионизирующего излучения, кот-ое возникают в г.п. в ходе ядерных реакций. Применяются и в обсаженных скважинах.

ГК. Основан на измерении естествен. радиоактивности г.п., когда присутствуют естеств. р.а. эл-ты (ЕРЭ) - 232 U, 238 Th, 40 K.

Gamma-излучен. - коротковолновое (< 10^-10 м) э/м излучение.

2 модификации ГК: интегральная (просто ГК) и спектрометрическая (ГК-С).

Интегральный ГК основан на регистрации gamma-излучения г.п. и оценивает содержание ЕРЭ. Для осадочн. г.п. gamma-активность растет при увеличении глинистости. У магматич. г.п. р.активность уменьшается от кислых к УО. На практике естеств. р.а. - это мощность экспозиционной дозы (уровень радиации, доза отнесенная к единице времени) [Igamma] = мкР/ч. Калибруют аппаратуры ГК точечным радиевым эталоном. ГК применяют для расчленения геол. разрезов, корреляции отложений.

Блок-схема проведения ГК.

РИСУНОК 58.1.

Д - детектор gamma-излучения (сцинтилляционный или газоразрядный).

УС - усилитель.

ИВП - источник высоковольтного питания.

БП - блок питания.

С и L - делают развязку информацион. и питающей цепи (конденсатор и катушка индуктивности).

ААИ - анализатор амплитуды импульсов.

ИСС - измеритель скорости счета.

РЕГ - регистратор.

ГК-С основан на рег-ции энергетич. хар-тик естествен. gamma-излучения, что позволяет определить состав ЕРЭ, кот-ый устанавливает условия образование г.п., направление и глубину их метаморфизма, а, значит, их потенциальную рудоносность. ГК-С оценивает нефтегазоносность осадочн. г.п. и осуществляет их корреляцию.

59. Взаимодействие гамма-квантов с веществом. Физические основы и области применения гамма-гамма каротажа (ггк).

ВИДЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ:

1) Фотоэффект характерен для gamma-квантов невысоких энергий (Egamma < 100-150 кэВ).

Gamma-квант взаимодействует с атомом, поглощаясь и передавая свою энергию электрону (на внутренней орбите атома). Электрон покидает атом, его место занимают электроны с внешних орбит. При переходе с внешней на внутрен. орбиту электрон излучает энергию в виде характеристического рентгеновского излучения (по нему определяют в атоме какого вещ-ва произошло взаимодействие).

2) Комптон-эффект (Egamma < 120 кэВ). Носит характер упругого соударения, при кот-ом gamma-квант теряет часть энергии и изменяет траекторию движения.

3) Образование электронно-позитронных пар (Egamma >1 мэВ).

Gamma-квант в сильном поле ядра превращается в электронно-позитронную пару.

ГГК основан на изучении пар-ов, кот-ые характеризуют взаимодействие gamma-излучения с г.п.

2 модификации: ГГК-П (плотностной) и ГГК-С (селективный).

ГГК-П (Egamma > 500 кэВ).

Основан на комптон-эффекте. Его вероятность пропорциональна содержанию электронов в единице объема вещ-ва, т.е. фактически плотности вещ-ва. Применяют для расчленения разрезов по плотности, определения пористости, опробования руд тяжелых эл-ов.

Зонды ГГК (их разница в длине): 4пи-геомитрии - исследуется "все" пространство окружающее зонд,

2пи-геометрии - полупространство, коллемированные - огранич. объем пространства.

Самые эффективные - двухзондовые коллемированные (световые).

ГГК-С. Г.п. облучаются gamma-квантами низких энергий (Еgamma < 120 кэВ), когда преобладает фотоэффект. Метод чувствителен к содержанию в рудах тяжелых эл-ов (с высокими знач. Zэф. - эффективный заряд ядра атома). На показания ГГК-С влияет плотность г.п. Ее влияние ослабляют измерениями в зоне инверсии или применяют двух зондовые конструкции, в кот-ом один зонд работает в доинверсионной, а другой в заинверсионной обл.