Гамма-гамма методы ГГМ.

Основаны на изучении γ – излучения пород, облученных потоком γ – квантов.

Различают следующие модификации:

1) ГГМ-П (плотностной) при использовании жесткого γ – излучения.

Е_γ > 0,5 МэВ. Показания ГГМ-П определяются комптоновским рассеянием и зависят от плотности пород.

2) ГГМ-С (селективный) при использовании мягкого γ – излучения. Е _γ < 0,5 МэВ. Показания ГГМ-С зависят от комптоновского рассеяния и фотоэлектрического поглощения, т. е. от плотности пород и содержания в них тяжелых элементов. Причем сильнее влияние тяжелых элементов по сравнению с плотностью пород.

3) ГГМ-М по мягкой компоненте или литологический – при использовании мягкой составляющей из жесткого γ – излучения.

Показания ГГМ-М зависят как от плотности пород и их состава, так и от содержания тяжелых элементов (кальция).

Комплекс ГГМ-М и ГГМ-П используют для выделения в породах песчаников, известняков и доломитов.

Наиболее распространен ГГМ-П.

Гамма-гамма -- излучение измеряют с помощью радиометра, состоящего из:

- излучателя γ- квантов И;

- детекторов γ- квантов Д;

- расположенного между ними экрана Э для ослабления прямого γ- излучения от источника.

Для уменьшения влияния скважины радиометр прижимают к

ее стенке прижимным устройством ПУ. Излучение и прием γ- квантов осуществляется через специальные отверстия- коллиматоры К (рис. 5).

Рис. 5

Рис. 6

Интенсивность ГГМ-П J_γγ -- зависит от плотности пород δ (рис. 6, а).

Так как δ_пород > δ_{0 ,} поэтому J_γγ обратно пропорциональна δ_п..

Наибольшая ценность ГГМ-П – определение пористости пород (рис. 6,б):

;

где: – плотность породы, которую определяют по зависимости J_γγ = f ( ) и измеренному ГГМ-П значению J_γγ;

δ_ж – плотность флюида;

для пресных вод δ_{пр в} = 1,0*10³ кг/м³ ;

для минерализованных вод δ_{мин в} =(1,01-1,05)*10³ кг/м³

δ _ск – плотность скелета породы, выбирают из таблицы

Таблица

ГГМ – С и ГГМ - М используют для выделения доломитов, известняков и песчаников, так как показания их зависят от содержания в породе тяжёлых элементов, в частности кальция Са. Радиус исследования ГГМ мал ≈ 10÷15 см. Поэтому применяют ГГМ для изучения геологических разрезов необсаженных скважин, а в обсаженных скважинах - для оценки качества цементирования, определения толщины и внутреннего диаметра колонны.

Нейтронные методы

Нейтронные методы основаны на взаимодействии нейтронов с веществом. Наиболее распространенны 2 вида взаимодействий:

1) упругое рассеяние - наблюдается при столкновении нейтрона с ядром, которому он отдаёт часть своей энергии, сохраняя внутреннее состояние ядра. Наибольшая энергия теряется при столкновении с ядрами лёгких элементов, особенно с водородом, близким к нейтрону по массе;

2) поглощение или радиационный захват нейтронов, которое сопровождается излучением γ- квантов и происходит при небольших энергиях (Еγ ≈ 1 ÷ 40 эВ) по формуле

_zx^A + ₀n¹ → _zx^A+1 +i γ ;

где

_zx^A – химический элемент; _zx^A+1 – его изотоп;

А - массовое число;

z- порядковый номер;

i - число γ – квантов.

Наилучшие поглотители нейтронов: хлор, бор, кадмий, литий (Cl, B, Сd, Li).

История жизни нейтронов такова: испущенные источником быстрые нейтроны в породах замедляются при соударении с ядрами водорода до надтепловых энергий, а затем, до ещё меньших тепловых. Это этап упругого рассеяния нейтронов.

На следующем этапе радиационного захвата нейтроны поглощаются при столкновении с ядрами пород, при этом происходит γ – излучение, которое особенно велико при столкновении с Cl, B, Сd, Li.