10.2 Фізичні основи ггк-г

Методи розсіяного гамма-випромінювання базуються на вимірюванні інтенсивності штучного гамма-випромінювання, розсіяного породоутворюючими елементами в процесі їх опромінювання потоком гамма-квантів. Інтенсивність цього випромінювання залежить від густини і мінерального складу гірських порід (Рис. 10.3).

Рисунок 10.3 – Загальний вид залежності інтенсивності розсіяного гамма-випромінювання від густини гірської породи

Як відомо, основними процесами взаємодії гамма-квантів з породою є фотоелектричне поглинання, комптонівське розсіювання і утворення електрон-позитронних пар.

В методах розсіяного гамма-випромінювання, в основному, присутнє фотоелектричне поглинання і комптонівське розсіювання гамма-квантів породою. В залежності від енергії опромінених гамма-квантів і мінерального складу гірської породи переважає той чи інший процес взаємодії їх з породою.

При взаємодії з гірською породою жорстких гамма-квантів (Е>0,5 МеВ) в початковий момент головну роль відіграє комптонівське розсіювання, в результаті якого жорстке гамма-випромінювання, втративши значну частину своєї енергії, переходить в м’яке гамма-випромінювання. Тобто, в подальшому головну роль відіграє фотоелектричне поглинання гамма-квантів. Виходячи з вищевказаного, ймовірність комптонівського розсіювання в кінцевому результаті прямо пропорційно залежить від густини гірської породи, а ймовірність фотоелектричного поглинання – від її мінерального складу і особливо від вмісту тяжких елементів. Завдяки цьому, реєструючи розсіяні гамма-кванти високої енергії, отримують густинну характеристику гірської породи, а сумарна інтенсивність розсіяних гамма-квантів залежить як від густини, так і від мінерального складу породи.

Ймовірність взаємодії жорстких гамма-квантів з гірською породою визначається числом електронів в одиниці об’єму , яке пропорційне густині породи. Таким чином, якщо гірську породу опромінити гамма-квантами енергії не нижче 0.5 МеВ і підібрати енергетичний поріг дискримінації гамма-квантів, які реєструються, то за результатами вимірювань ГГК-Г можна встановити густину цієї породи.

Енергетичний поріг дискримінації підбирається експериментально в залежності від вимірювальної установки (свердловинного приладу), який використовується, і досліджуваного розрізу свердловини.

Тобто, виходячи з вищевказаного, при жорсткому гамма-опроміненні гірських порід сумарна інтенсивність розсіяних гамма-квантів або виділена з неї м’яка частина гамма-випромінювання залежить від їх густини і мінерального складу, тобто літологічних особливостей.

У даному випадку густина гірських порід визначає початковий розподіл гамма-квантів малих енергій в просторі, які утворюються в результаті комптонівського розсіювання з випромінюваного жорсткого гамма-випромінювання. Мінеральний склад гірських порід через фотоелектричне поглинання виявляє вплив на подальший розподіл м’яких гамма-квантів в досліджуваному середовищі і в кінцевому результаті визначає інтенсивність м’якої компоненти розсіяних гамма-квантів, яка реєструється.