Гамма-гамма методы (ГГМ)

ГГМ основаны на измерении интенсивности искусственного гамма-излучения, рассеянного горной породой (см. гл. 5). В качестве источников гамма-квантов исполь- зуют радиоактивные изотопы, энергия излучения которых лежит в диапазоне 20 кЭВ —

1,33 МэВ. Как известно, в этом диапазоне наиболее вероятны два вида взаимодействия гамма-квантов с веществом: комптоновское рассеяние и поглощение в результате фо-

тоэффекта, причем при энергиях больше 0,5 МэВ

фотоэффект практически не происходит. Число

рассеянных гамма-квантов Iγγ в ГГМ зависит, в ос- новном, от плотности горной породы σ, а их по- глощение — от ее эффективного атомного номера

Zэф и в меньшей степени от плотности.

Блок-схема скважинного прибора ГГМ при- ведена на рис. 7.16. Гамма-кванты 6 и 7 вылетают из источника 2 через специальное коллимационное отверстие в свинцовом или стальном экране 1, по- падают в породу и, рассеиваясь ею, изменяют на- правление. Некоторые из них (6) через второе кол- лимационное отверстие в экране попадают в детек- тор 3. При энергиях выше 0,5 МэВ их число обу- словлено, в основном, плотностью породы, при низких энергиях существенную роль играет погло- щение гамма-квантов за счет фотоэффекта. Ме-

го прибора ГГМ.

1 — экран; 2 — источник; 3 — де- тектор; 4 — блок электроники; 5 — кабель; 6—7 — рассеянные гамма- кванты; 8 — прижимное устройство

шающее влияние промывочной жидкости устраня- ют за счет прижатия прибора к стенке скважины прижимным устройством 8.

Существуют две модификации ГГМ — плот- ностная ГСМ-П и селективная ГГМ-С. В методе ГГМ-П энергетические диапазоны излучаемого и регистрируемого гамма-излучения лежат в области комптон-эффекта. В результате интенсивность вто-

ричного гамма-излучения обусловлена плотностью вещества и мало зависит от атомно- го номера (химического состава). Метод ГГМ-С основан на регистрации мягкой (низ- коэнергетической) части вторичного гамма-излучения, интенсивность которого обу- словлена, в первую очередь, атомным номером вещества, т.е. его химическим составом. Для реализации ГГМ-С применяют источники низких энергий, например, тулий, ис- пускающий кванты энергий 52 и 84 кэВ, или специальные пороговые устройства, по- зволяющие регистрировать только мягкие гамма-кванты. Влияние плотности устраня- ют применением двухзондовых устройств или учитывают за счет комплексного приме- нения ГГМ-С и ГГМ-П.

Зависимости интенсивности регистрируемого излучения от плотности и атомного номера вещества имеют инверсионный характер, т.е. с ростом плотности или эффек- тивного атомного номера (Zэф) интенсивность вторичного излучения уменьшается из- за поглощения веществом части рассеянных гамма-квантов (фотоэффект).

ГГМ обладают малой глубинностью, в связи с чем на их показания большое влияние оказывают глинистая корка и каверны. По этой же причине их нельзя приме- нять для определения параметров горных пород в обсаженных скважинах. ГГМ-П применяют для литологического расчленения разрезов скважин. В благоприятных ус- ловиях он позволяет идентифицировать угольные пласты и оценивать их зольность. Также его используют для выделения хромитовых руд среди змеевиков и серпентини- тов, колчеданных, марганцевых и железных руд, бокситов, флюоритов, полиметалли- ческих руд и калийных солей.

В нефтегазовых скважинах ГГМ-П применяют для оценки пористости горных пород при известном литологическом составе. Коэффициент пористости kП и плот- ность σ связаны следующим соотношением

s = (1 - kП )s СК + kПs Ж

где σСК , σЖ — плотность скелета горной породы и насыщающей ее жидкости соответ- ственно. Данные ГГМ-П используют, кроме того, для изучения технического состояния обсаженных скважин, в первую очередь — для контроля доброкачественности колонны и цементного камня.

ГГМ-С применяют для выделения рудных пластов и оценки их продуктивности. В нефтегазовых скважинах ГГМ-С совместно с ГГМ-П позволяет детализировать литоло- гию разреза по степени содержания в горных породах кальция, обладающего большим атомным номером. При этом выделяют известняки, доломиты, чистые и кальцитизиро- ванные терригенные разности.