Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский томский политехнический университет»
Институт природных ресурсов
Направление подготовки (специальность) – Технология геологической разведки
Кафедра - Геофизики
Курсовая работа на тему
“Плотностной гамма-гамма каротаж и его применение”
по дисциплине: Геофизическое исследование скважин
Выполнил студент гр.2212 ___________ Силакадзе Г.М.
(Подпись)
_____ _____________ 2015 г.
(Дата сдачи отчета)
Отчет принят:
Преподаватель ____________ Колмаков Ю.В.
(Ученая степень, ученое звание, должность) (Подпись) (Ф.И.О)
_____ _____________ 2015 г.
(дата проверки отчета)
Томск 2015 г
Оглавление
Введение 3
1. Физические основы метода 4
2. Плотностной гамма-гамма метод 5
3. Аппаратура ГГК-П 7
4.Применение плотностного гамма-гамма каротажа на практике 9
Вывод 10
Список литературы 11
Введение
При прохождении гамма – квантов сквозь среду, кванты испытывают различного рода взаимодействия с ней. Эти процессы обусловлены энергией квантов, плотности вещества, элементных номеров атомов среды. Результатом взаимодействия является изменение характеристик потока гамма-квантов.
Целью данного курсового проекта является рассмотрение физических основ метода ГГКп, применения этого метода при решении геологических и геофизических задач. В работе пойдет речь о способах возбуждения полей гамма – квантов, их регистрации и интерпретации, с получением конкретных свойств среды.
1. Физические основы метода
Методы рассеянного гамма-излучения основаны на измерении интенсивности искусственного гамма-излучения, рассеянного породообразующими элементами в процессе их облучения потоком гамма-квантов. Интенсивность этого излучения зависит от плотности и вещественного состава горных пород (рис. 1).
Рисунок 1. Общий вид зависимости интенсивности рассеянного гамма-излучения от плотности ГП
Как известно, основными процессами взаимодействия гамма-квантов с породой являются фотоэлектрическое поглощение, комптоновское рассеяние и образование электронно-позитронных пар. В методах рассеянного гамма-излучения в основном имеют место фотоэлектрическое поглощение и комптоновское рассеяние гамма-квантов породой. В зависимости от энергии гамма-квантов и вещественного состава горной породы преобладает тот или иной процесс их взаимодействия.
При взаимодействии с горной породой жестких гамма-квантов (Еу>0,5 МэВ) в начальный момент основную роль играет комптоновское рассеяние, в результате которого жесткое гамма-излучение, потеряв значительную часть своей энергии, переходит в мягкое гамма-излучение. Следовательно, в дальнейшем основную роль играет фотоэлектрическое поглощение гамма-квантов. Как указывалось выше, вероятность комптоновского рассеяния в конечном счете находится в прямо пропорциональной зависимости от плотности горной породы, а вероятность фотоэлектрического поглощения - от ее вещественного состава и особенно от содержания тяжелых элементов. Благодаря этому, регистрируя рассеянные гамма-кванты высокой энергии, получают плотностную характеристику горной породы. Суммарная интенсивность рассеянных гамма квантов зависит как от плотности, так и от вещественного состава породы. На этом и основывается ГГКп.
Вероятность взаимодействия жестких гамма-квантов с горной породой определяется числом электронов в единице ее объема, которое пропорционально плотности породы. Таким об разом, если горную породу облyчить гамма-квантами энергии не ниже 0,5 МэВ и подобрать энергетический порог дискриминации регистрируемых гамма-квантов, то по результатам измерений ГГКп можно установить плотность этих пород.
В качестве источника гамма-излучения обычно используется Cs137 с энергией 0,66 МэВ, а мягкая компонента излучения поглощается экранами из свинца и кадмия. При проведении измерений детектор гамма-излучения располагается на определенном расстоянии от источника. Расстояние от источника до детектора выбирается таким, что при увеличении плотности горных пород, зарегистрированная интенсивность гамма-квантов уменьшается, т.е. зонд является заинверсионным. С целью уменьшения влияния скважинных условий на результаты ГГКп (диаметра скважины и слоя бурового раствора) применяют устройства, прижимающие зонд к стенке скважины стороной, на которой смонированы коллимационные окна для источника и детекторов. Наличие двух зондов ГГКп разной длины позволяет максимально снизить влияние глинистой корки на регистрируемую плотность горных пород.
Энергетический порог дискриминации подбирается экспериментально в зависимости от используемой измерительной установки и исследуемого разреза скважины и принимается большим 0,2 МэВ.
Как указывалось выше, при жестком гамма-облучении суммарная интенсивность рассеянных гамма-квантов или выделенная из нее мягкая составляющая гамма-излучений зависит от плотности и вещественного состава горных порол, т. е. от литологических особенностей разреза. В этом случае плотность горных пород определяет начальное пространственное распределение гамма-квантов малых энергий, образовавшихся в результате комптоновского рассеяния из облучаемого жесткого гамма-излучения. Вещественный состав горных пород через фотоэлектрическое поглощение оказывает влияние на дальнейшее распределение мягких гамма-квантов в исследуемой среде и в конечном счете – на интенсивность регистрируемой мягкой компоненты рассеянных гамма-квантов.
Определенную погрешность в измерения ГГКп вносит естественная радиоактивность горных пород, поэтому при расчете плотности необходимо вносить поправку, основываясь на данных гамма-каротажа.
По данным плотностного каротажа можно рассчитать коэффициент пористости породы Кп (%), который связан с плотностью соотношением:
где σ - объемная плотность породы, кг/куб.м;
σм- плотность минерального скелета, кг/куб.м;
σж- плотность жидкости, заполняющей поровое пространство, кг/куб.м.