Плотностной гамма – гамма – каротаж

Плотностной гамма–гамма–каротаж (ГГК–П) основан на изучении комптоновского рассеяния γ – квантов в горных породах. Поскольку этот эффект наблюдается при достаточно высокой энергии γ – квантов, то в ГГК–П используют источники с энергией Е_γ > 0,5 МэВ. Такими источниками являются искусственные изотопы Со⁶⁰, Сs¹³⁷ и естественный ЕРЭ – Rа²²⁶, который дает целый спектр γ – квантов с энергиями от 0,35 до 1,76 МэВ.

Область применения. ГГК–П находит применение при исследовании нефтяных, газовых, углеразведочных и рудных скважин.                                              

Плотность породы определяют по результатам плотностного ГГК. При этом аппаратуру градуируют на эталонных образцах с известной плотностью. Современная аппаратура позволяет получать диаграммы ГГК–П, масштаб которых сразу разбит в единицах плотности.

На нефтяных и газовых месторождениях ГГК–П применяют для дифференциации разрезов скважин по плотности и для определения пористости пород – коллекторов. Длина зондов от 20 до 50 см.

ГГК–П применяют также для определения высоты подъема и наличия пустот в цементном камне, поскольку плотность цементного камня 2,2 г/см³ а жидкости, заполняющей пустоты в нем, 1,0–1,2 г/см³.

Рисунок 6.  Вероятность различных видов взаимодействия гамма – излучения с веществом.

На месторождениях ископаемых углей ГГК–П применяют для выделения угольных интервалов. Поскольку плотность углей (σ_у =1,15–1,75) г/см³ намного меньше, чем плотность песчано–глинистых вмещающих пород (σ_вм = 2,5–2,7) г/см³, то над угольными интервалами интенсивность рассеянного γ – излучения значительно повышается. Границы угольных пластов определяют по правилу полумаксимума аномалии.

Селективный гамма–гамма–каротаж.

Селективный гамма–гамма–каротаж (ГГК–С, он же Z–ГГК) основан на изучении фотопоглощения γ – квантов в горных породах. Поскольку этот эффект превалирует при низкой энергии γ – квантов, в ГГК–С используют источники с энергией Е_γ < 0,5 МэВ. Такими источниками являются искусственные радионуклиды: Sе⁷⁵ и Hg²⁰³.Длина зонда 10–20 см.

Область применения. ГГК–С применяется, главным образом, на угольных и рудных месторождениях.

На угольных месторождениях ГГК–С используют для определения зольности углей. Чистый уголь имеет Z_эф≈6, поскольку состоит из углерода. Негорючий остаток углей (зола) состоит, в основном, из кремнезема и глинозема с примесью окислов железа, Z_эф золы составляет 12–13 единиц. Между зольностью углей А^с и их Z_эф существует функциональная зависимость. Поскольку метод ГГК–С чувствителен к малейшим изменениям Z_эф среды, то по его результатам можно оценить зольность ископаемых углей.

На рудных месторождениях метод ГГК–С применяют для выделения рудных интервалов в разрезах скважин. При измерении спектра рассеянного γ–излучения можно определить, каким элементом вызвано поглощение, т.е. возможно изучение вещественного состава руд.

На нефтяных и газовых месторождениях метод ГГК–С находит применение пока только при дефектоскопии обсадных колонн.