46,Фильтрационные потенциалы и их связь с фес горных пород.

При фильтрации жидкости, в частности, водного раствора-электролита через капилляр конечной" длины между концами капилляра возникает фильтрационная э.д.с. (потенциал течения) Еф, определяемая уравнением Гельмгольца: , где - соответственно диэлектрическая проницаемость, удельное сопротивление, абсолютная вязкость фильтрующейся жидкости; Δр — перепад давления между концами капилляра.

Сопоставление Еф с параметром knp позволяет установить следующее . При фильтрации раствора электролита, не содержащего глинистых частиц, в широком диапазоне knp наблюдается рост Еф с увеличением Кnp. При фильтрации глинистого раствора характер связи между Еф и Кnp меняется с переходом от неколлекторов к коллекторам. Причем наклон графика при аппроксимации зависимости Eф=f(lgKnp) прямой меняется на обратный с уменьшением водоотдачи (ВО) глинистого раствора, т. е. с повышением качества глинистого раствора. Для некоторых промежуточных значений ВО величина Еф остается практически постоянной при изменении knp в широких пределах. Фильтрационная составляющая аномалии СП в коллекторе

Еsф является алгебраической разностью Еф.гк — Еф.вм э.д. с. фильтрации в глинистой корке, возникшей на границе скважина — пласт — коллектор и во вмещающих породах, например, глинах.

47, Типы взаимодействия гамма-квантов в горных породах.

Гамма-излучение ослабляется в породах вследствие: фотоэффекта; комптоновского эффекта; образования пар; фотоядерных взаимодействий.

При фотоэффекте гамма-кванты взаимодействуют с электронной оболочкой атома. Возникающий фотоэлектрон уносит часть энергии гамма-излучения E=hv—Ео, где Ео— энергия связи электрона в атоме. Процесс идет при Е не более 0,5 МэВ. В результате фотоэффекта также возникает рентгеновское излучение. Сильная зависимость от Z позволяет использовать фотоэффект для количественного определения содержаний тяжелых элементов в горных породах (рентген-радиометрический и селективный гамма-гамма-методы).

При комптоновском эффекте гамма-излучение взаимодействует с электронами, передавая им часть энергии, и затем распространяется в горной породе, испытывая многократное рассеяние с изменением первоначального направления движения. Этот процесс возможен при любых энергиях гамма-квантов иявляется основным при 0,2<Е<3 МэВ, т. е. именно в области спектра первичного излучения естественно-радиоактивных элементов.

Процесс образования электрон-позитронных пар, возникающих из фотонов в тюле ядер атомов, наиболее вероятен для пород, содержащих тяжелые элементы при энергиях не менее 1,02 МэВ.

Таким образом, при различных энергиях гамма-кванты взаимодействуют преимущественно с различными мишенями: атомами, электронами, атомными ядрами.

48. Физический смысл закона радиоактивного распада.

Закон радиоактивного распада естественных и искусственных радиоактивных ядер (Э. Резерфорд и Ф. Содди, 1902 г.) описывает- зависимость между количеством распадающихся и имеющихся радиоактивных атомов. В дифференциальной форме он имеет вид dN/dt = — λN, где dN — число распадающихся ядер из общего количества N за время dt; λ — постоянная, характеризующая скорость распада данного элемента. Величина A=λN определяет число распадов в единицу времени и называется активностью.

После интегрирования получаем экспоненциальный закон изменения количества радиоактивных атомов во времени: N(t) = No exp(-λt), где Nо – число атомов в момент t=0.

Кроме постоянной распада λ при описании явлений радио-активности широко используется период "полураспада T_1/2 — время, за которое No убывает наполовину. С постоянной распада T_1/2 связан соотношением T_1/2=0,693λ. Фундаментальное свойство постоянной распада λ —независимость ее от каких-либо природных факторов (термобарические условия, изменения напряженностей физических полей). Поэтому период полураспада служит абсолютной мерой длительности геологических процессов (это свойство используется в ядерной геохронологии).

49.Связь гамма-активности с другими петрофизическими характеристиками горных пород.

Ослабление интенсивности dJ широкого пучка гамма-излучения в плоском слое вещества толщиной dx описывается дифференциальным уравнением, аналогичным закону радиоактивного распада: , μ – линейный коэффициент ослабления. В интегральной форме: Для точечного изотропного источника:

Пока сечение фотоэффекта мало, определяющим фактором является электронная плотность вещества, которая, в свою очередь, определяется плотностью среды. С увеличением сечения фотоэлектрического поглощения (в соответствии с уменьшением энергий гамма-квантов) амплитуда спектра убывает и определяется уже не только плотностью, но и эффективным атомным номером вещества (индексом фотоэлектрического поглощения). Поэтому спектрометрическая регистрация позволяет определять не только плотность породы, но и ее эффективный атомный номер (литологический тип породы).