Гамма-каротаж спектральний (гк-с)

У методі ГК-С міряють у вздовж стовбура свердловини зміну інтенсивності гамма-квантів із заданою енергією.

За вихідним дискретним (лінійному) спектром енергій γ-випромінювання можна встановити ізотопний склад і число радіоактивних ядер. Характерними значеннями в спектральному складі γ-випромінювання осадових гірських порід відмічаються: радій – (0,6; 1,76 МеВ); торій – 0,9; 1,6; 2,6 МеВ); калій – (1,46 МеВ) (Рис. 3.5). У зв’язку з цим для оцінки вмісту в породах радію, торію і калію потрібні тільки результати вимірювання інтенсивності природного γ-випромінювання гірських порід в трьох певних енергетичних діапазонах.

Таким чином, γ-спектрометричні дослідження свердловин можуть бути зведені до одночасної реєстрації трьох кривих інтенсивності γ-випромінювання при різних рівнях дискримінації або в різних енергетичних діапазонах. Енергетичні інтервали спектра γ-випромінювання при замірах вибирають так, щоб на кожному з них переважало γ-випромінювання енергії одного з елементів, що визначаються, наприклад: калієвий канал – 1,3-1,6 МеВ; урановий (радієвий) канал – 1,65-1,95 МеВ; торієвий канал – 2,4-2,8 МеВ.

Рисунок 3.5 – Графік зміни вкладу радію (1), торію (2) та калію (3) в загальну гамма-активність гірських порід

Для кількісної оцінки вмісту різних радіоактивних елементів вирішують систему рівнянь, число яких рівне числу елементів, що визначаються. Для осадових гірських порід це буде система з трьох рівнянь:

N₁=а₁С_К+b₁С_Ra+с₁С_Th (3.9)

N₂=а₂С_К+b₂С_Ra+с₂С_Th (3.10)

N₃=а₃С_К+b₃С_Ra+с₃С_Th (3.11)

де N₁, N₂, N₃ – число імпульсів, що визначаються, в трьох енергетичних діапазонах γ-спектру; С_К, С_Ra, С_Th – вміст калію, радію і торію в об’єкті дослідження; а_і, b_і, і с_і – градуювальні коефіцієнти, що є швидкостями рахунку в і-тому каналі “вікні” спектрометра на одиницю вмісту К, Ra та Th.

Значення градуювальних коефіцієнтів визначаються при γ-спектрометрії об’єкту з відомим вмістом К, Ra та Th. Це можна здійснити 2 шляхами:

• вимірюванням на насичених моделях пластів, що містять мірну кількість якого-небудь одного типу природних γ-ипромінювачів (стандартний зразок з відомою концентрацією природних радіоактивних елементів);

• зіставленням результатів інтерпретації вимірювань свердловин з даними аналізу керна на вміст природних радіонуклідів.

Для досліджень енергетичного складу природного γ-випромінювання використовують гамма-спектрометри інтегральні та диференціальні.

Інтегральні спектрометри реєструють γ-випромінювання з енергією, що лежить вище (або нижче) за задане порогове значення.

Диференціальні спектрометри вимірюють γ-випромінювання в строго обмежених енергетичних інтервалах, укладених між пороговими значеннями.

Метод ГК-С дозволяє вирішувати конкретні задачі загальної і прикладної геології, а саме:

• з’ясовувати механізм і швидкість вивітрювання гірських порід за станом радіоактивної рівноваги в ряду “уран-торій”;

• вивчати геохімічну циклічність, відновлювати умови осадконакопичення гірських порід і проводити кореляцію “німих” товщ;

• з’ясовувати фаціальні характеристики і інтенсивність тектонічних рухів структур, сприятливих для акумуляції нафти і газу;

• вивчати особливості і генезис вивержених і метаморфічних гірських порід;

• виділяти у вапняках вторинні доломіти, визначати глинистість і нерозчинний залишок,

• встановлювати мінеральний склад глинистих порід.