Гамма-гамма методы (ГГМ)

ГГМ основаны на измерении интенсивности искусственного гамма-излучения, рассеянного горной породой. В качестве источников гамма-квантов используют 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 фотоэффекта, причем при энергиях больше 0,5 МэВ фотоэффект практически не происходит. Число рассеянных гамма-квантов Iгг в ГГМ зависит, в основном, от плотности горной породы у, а их поглощение — от ее эффективного атомного номера Zэф и в меньшей степени от плотности. Блок-схема скважинного прибора ГГМ при — ведена на рис. 2. 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 коллимационное отверстие в экране попадают в детектор 3. При энергиях выше 0,5 МэВ их число обусловлено, в основном, плотностью породы, при низких энергиях существенную роль играет поглощение гамма-квантов за счет фотоэффекта. Мешающее влияние промывочной жидкости устраняют за счет прижатия прибора к стенке скважины прижимным устройством 8. Существуют две модификации ГГМ — плотностная 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 Диаграммы ГМ. а-диаграмма содержания радиоактивных элементов в горной породе; б — фактическая диаграмма ГМ Рис. 2 Блок-схема скважинно — го прибора ГГМ. 1 — экран; 2 — источник; 3 — детектор; 4 — блок электроники; 5 — кабель; 6−7 — рассеянные гамма — кванты; 8 — прижимное устройство гамма-излучения обусловлена плотностью вещества и мало зависит от атомного номера (химического состава). Метод ГГМ-С основан на регистрации мягкой (низкоэнергетической) части вторичного гамма-излучения, интенсивность которого обусловлена, в первую очередь, атомным номером вещества, т. е. его химическим составом. Для реализации ГГМ-С применяют источники низких энергий, например, тулий, испускающий кванты энергий 52 и 84 кэВ, или специальные пороговые устройства, позволяющие регистрировать только мягкие гамма-кванты. Влияние плотности устраняют применением двухзондовых устройств или учитывают за счет комплексного применения ГГМ-С и ГГМ-П. Зависимости интенсивности регистрируемого излучения от плотности и атомного номера вещества имеют инверсионный характер, т. е. с ростом плотности или эффективного 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 применять для определения параметров горных пород в обсаженных скважинах. ГГМ-П применяют для литологического расчленения разрезов скважин. В благоприятных условиях он позволяет идентифицировать угольные пласты и оценивать их зольность. Также его используют для выделения хромитовых руд среди змеевиков и серпентинитов, колчеданных, марганцевых и железных руд, бокситов, флюоритов, полиметаллических руд и калийных солей. В нефтегазовых скважинах ГГМ-П применяют для оценки пористости горных пород при известном литологическом составе. Коэффициент пористости kП и плотность у связаны следующим соотношением у = (1? k)*у + k*у где уСК, уЖ — плотность скелета горной породы и насыщающей ее жидкости соответственно. 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 литологию разреза по степени содержания в горных породах кальция, обладающего большим атомным номером. При этом выделяют известняки, доломиты, чистые и кальцитизированные терригенные разности.

Блок-схема скважинного прибора ГГМ: 1 — экран; 2 — источник; 3 — детектор; 4 — блок электроники; 5 — кабель; 6−7 — рассеянные гамма-кванты; 8 — прижимное устройство.