Недостатки стационарных источников

Стр. 23 отс.

Возбуждение и ионизация газа

Если внешнему электроду элемента, например Li, сообщ. энергию >5,37эВ, то е^- покинет атом Li, и произойдёт ИОНИЗАЦИЯ атома Li. Энергию необходимость для отрыва е^-, называемых потенциалами ионизации и выражеют в электрон-вольтах. Эта энергия различна для различных атомов.

Атом потерявший один электрон (отриц. заряд) обладает одним избыточным зарядом и поэтому называется положительным ионом.

Атомы газа (или пара) возбуждаются или ионизируются при столкновении их с быстро летящими частицами: е^-, ₂Н⁴(d₂), протонами, нейтронами, а так же при поглощении γ-квантов.

1) Возбуждение и ионизация газа под ударами быстролетящих частиц пос. позв. ударной иоинизации.

При столкновении электрона через газ он испытывает огромное число столкновений с нейтральными атомами.

Описанный механизм ударной ионизации относится любому виду частиц: α,β.

2) Другим процессом возбуждения и ионизации газа, имеющим место в газоразрядных счётчиках является процесс поглощения атомами газа квантов: световых, ренгеновских и γ-лучей.

Электромагнитное излучение в широком диапазоне длин волн невидимы.

Поэтому все эти частицы, чтобы их «видеть» -регистр.

Основавшись на использовании различных свойств, проявляемых или при прохождении через вещество. Таким веществом являлись газы. Способность газо станов. превосх. электрического тока при воздействии на них радиоактивных излучений была использована при обнаружении последних.

Представим себе устройство из двух изолированных друг от друга пластин – электродов, к которому приложено постоянное напряжение.

При отсутствии радиоактивного излучения газ между пластинами надежно изолирует их друг от друга и стрелка гальванометра не отклоняется. В результате прохождения радиоактивного излучения через газовый промежуток в нем образуется положительные ионы и отрицательные электроны, которые под действием приложенного напряжения двигаются к электродам: положительные к отрицательному (катоду), отрицательные к положительному (аноду). Во внешней цепи потечет электрический ток и стрелка гальванометра отклоняется, что и свидетельствует о наличии радиоактивного излучения.

Рассмотрим как буде меняться количество электричества в импульсе тока в зависимости от напряжения, подводимого к источнику.

-При малых U количество электричества в импульсе («I») будет соответствовать неполному числу «е^-» дошедших до нити, т.к. часть из них (из-за слабости поля) по пути будет рекомбинировать.

-С ростом U растет и количество электронов в импульсе.

-При некотором напряжении все электроны будут попадать на нить и количество электричества в импульсе не возрастает. Наступает ток насыщения.

-При увеличении U₂>U₁ напряженность (сила) электрического поля возрастает настолько, что электроны приобретают энергию для производства ударной ионизации, идет дополнительная ионизация газа соударяющимися электронами. Т.е. дополнительно ионизация газа и вторичный электрон вновь ионизирует газ, выбирая электроны из оболочки атомов. Образуется электронная лавина и растет количество электронов. Область II Усиление потока электронов достигает десятки тысяч раз. Независимо от вида излучения α,β,ɣ. Эта область II проионизированного усиления, а счетчик называется проионизированным. С увеличением U коэффициент газового усиления возрастает.

-При U₃>U₂ коэффициент усиления зависит от начально й ионизации, чем она выше, тем усиление ниже- область ограниченной пропорциональности.

-При U₄>U₃ режим самостоятельного разряда, не зависящий от внешнего ионизатора, т.е. разряд сам себя поддерживает.

Счетчик, работающий в этом режиме- счетчик Гейгера-Мюллера или газоразрядный. У этих счетчиков величина импульса напряжения «∆I» не зависит от начально й ионизации. Эти счетчики обладают огромной чувствительностью: достаточно появиться одному электрону, как в счетчике начинается электронная лавина, а во внешней цепи пойдет импульс тока.

Для того, чтобы можно было подсчитать отдельные радиоактивные частицы, необходимо чтобы после прохождения частицы через счетчик, возникающий в нем самостоятельный разряд быстро угасал, чтобы можно было регистрировать следующую частицу. Гашение разряда происходило за счет включения в цепь последовательного со счетчиком большого перегрузочного сопротивления. Проходящий через него импульс тока вызывает падение напряжения, что приводит к падению напряжения на счетчике и разряд перемещается.

В дальнейшем физики обнаружили, что если счетчик наполнить смесью инертного газа аргона с парами спирта, то возникающий разряд быстро прекращается. Счетчики становятся самогасящимися.

Конструкция счетчика:

-стеклянный баллон

-на внутренней стенке катод из медного порошка

-от катода через стекло вывод наружу

-по центру-вольфрамовая нить диаметром 0,1 мм, конец выведен наружу

Заполнение: газовая смесь 85% аргон, 15% метиловый спирт

Система проявления является очень сильной.

Основная особенность пропорциональных счетчиков- амплитуда выходящего сигнала зависит от напряжения U на электродах. Применяются для регистрации тепловых и др. нейтронов. В качестве наполнителя используется фтористый бор ВF₃, имеющий аномальные σ=750.

Реакция: В¹⁰+n₀¹-à Li⁷+He₂⁴+ɣ

Рабочая характеристика счетчиков Г-М:

Только для подсчета отдельных частиц, проходящих через счетчик.

В геофизике такие счетчики используются для регистрации ɣ-излучения.

Недостатки газоразрядных счетчиков:

-невысокая эффективность

-ограничен срок службы (10⁸-10¹⁰ имп)

Преимущества:

-работоспособность в широком диапазоне температур

-широкое плато, что снижает требования к питающему напряжению

-амплитуда входящих импульсов достигает единиц и даже десятков вольт

Термостойкость газоразрядного счетчика типа СИ расчитана на работу до t=150-200 ⁰C и даже 250-300⁰С.

Сцинтилляционные счетчики

Это совокупность сцинтиллятора с фотоэлектронным умножителем (ФЭУ)

При падении на люминофор «1» частиц их энергия Е расходуется на ионизацию и возбуждения атомов датчика. Переход в нормальное состояние сопровождается испусканием кратковременных вспышек (10^-7-10^-9 сек).

ФЭУ представляет собой фотоэлемент с электронным усилителем, работающий по принципу вторичной эмиссии. Фотоны из сцинтиллятора падают на фотокатод «3» и вылетают из него фотоэлектроны, которые ускоряются электрическим полем и устремляются к первому диоду. Каждый электрон вырывает из диода новые электроны, число которых в несколько раз превышает число первичных электронов.

Наибольшее применение в геофизических приборах получили монокристаллы NaI (натриево-иодистый кристалл), GsI, KI.

Такие детекторы обладают повышенной чувствительностью к измерению и высокой эффективностью регистрации.

Основная особенность пропорциональных счетчиков- амплитуда выходящего сигнала зависит от напряжения U на электродах. Применяются для регистрации тепловых и др. нейтронов. В качестве наполнителя используется фтористый бор ВF₃, имеющий аномальные σ=750.

Реакция: В¹⁰+n₀¹-à Li⁷+He₂⁴+ɣ

В сцинтилляционных счетчиках используется смесь боросодержащего вещества с порошком из кристаллов ZnS(Cu), ZnS(Ag)

Сцинтилляционные счетчики- совокупность сцинтилляторов с ФЭУ

1-сцинтиллятор; 2- отражатель; 3- ФЭУ; 4- фотокатод; 5-фокусирующий динод; 6- динод; 7- собирающий электрод.

Элементы, вылетающие из фотокатода, устремляются на динод ФЭУ и выбивают некоторое количество электронов. Последним электродом служит анод.

Основные характеристики ФЭУ:

-квантовый выход; -чувствительность фотокатода; -коэффициент собирающих электронов; -число динодов; -величина отношения амплитуды полезных сигналов к шуму.

Квантовый выход- вероятность вырывания электрона по направлению на фотокатод

Чувствительность- отношение фотона (мкА) к падающему световому потоку.

Коэффициент собирания- отношение числе электронов, поступающих на динод к числу покидающих динод.

Число динодов- определяет полное усиление электронов ФЭУ и колебания от 8 до 14.

Особенность СИ счетчиков à пропорциональность А=f(Е)- энергия излучения, что позволяет оценивать энергию частиц.

С.Ц. используется: 1) для интегрального счета сцинтилляций (излучений) 2) для амплитудного анализа излучений с целью определения энергии частиц и гамма-квантов.

Типы измерительной аппаратуры

Радиометрическая аппаратура делится на радиометры для определения плотности потока ионизирующих излучений и спектрометры для измерения спектра излучений.

Радиометры состоят из 4 основных частей:

1) Индикаторной группы

2) Измерительной схемы

3) Питания

4) Управления

Индикаторная часть(группа) выполняется в виде выносного блока, называемого датчиком или зондом.

Измерительная схема и вспомогательные узлы монтируются в пульте управления, который соединяется с датчиком, экранированным кабелем.

Интегрирующая ячейка служит для преобразования импульсов в постоянный ток с последующей его регистрацией приборами: гальвонометром, самописцем или др. измерительными приборами. В ряде радиометров содержится телефон, фиксирующий излучение щелчками.

В спектрометрах находится амплитудный анализатор.

Усилитель необходим для усиления сигналов, имеющих амплитуды: 10⁴-100⁴ mV у ФЭУ.

Формирующий каскад: чтобы исключить различную форму и амплитуды импульсов- стандартизация импульсов (в прямоугольной форме).

Интегрирующая ячейка. В тех случаях, когда регистрация импульсов осуществляется гальвонометром или перед записью топоизмерительным прибором, устанавливается интегрирующая ячейка, преобразующая отдельные импульсы в постоянный ток, сила которого пропорциональна частоте поступающих сигналов. Представляет собой последовательно включенный с гальвонометром контур, состоящий из конденсатора «с» и сопротивления «R». Импульсы, поступающие с выхода формирующего каскада на конденсатор, заряжают его до потенциала U=(q*N)/C. (q- заряд импульсов, N- их число в единицу времени). Одновременно с зарядкой конденсатора непрерывно происходит его разряд через сопротивление R.

Разновидности радиометров.

В зависимости от назначение, радиометры подразделяются на полевые, скважинные и лабораторные.

К лабораторным радиометрам предъявляются наиболее жесткие требования в отношении чувствительности и стабильности, в то же время вес, габариты и питание у них не ограниченно.

Полевые радиометры должны быть компактными, легкими, обладать высокой точностью и надежностью в работе.

Скважинные радиометры рассчитаны на работу в скважинах, заполненных раствором при разных давлениях и температурах. Поэтому к ним применяются требования высокой стабильности и воспроизводимости результатов.

Полевая радиометрическая аппаратура.

Обычно полевые радиометры состоят из выносного зонда с размещенным в нем счетчиком альфа- и бетта-излучения и пульта управления, в котором размещены усилительно- регистрационная схема источник питания.

Метрологическая характеристика ядерно-геофизической аппаратуры.

Все радиометры характеризуются следующими параметрами:

- чувствительностью; -эффективностью; -натуральным фоном.

Сравнивать показания радиометров и оценивать по ним радиоактивность можно только при условии установления связи между показаниями I_рег рабочего прибора и истинной интенсивностью I измеряемого излучения. Так же связь устанавливается сравнением показаний рабочего прибора с интенсивностью излучений эталонных препараотв, радиоактивность которых известна. Эта операция называется эталонированием или градуированием аппаратуры.

Эталонирование радиометров производится либо с помощью стандартных источников ɣU₁, размещенных на определенном расстоянии (обычно 1 метр) от детектора радиометра, либо с помощью одного ɣU, при этом расстояние между источником и радиометром изменяется. В этом случае интенсивность Iɣ¹_эт излучения эталонного источника Iɣ_эт и расстоянием R от него выражается зависимостью: Iɣ¹_эт= Iɣ_эт\R

Есть и другие способы эталонирования.

По данным эталонирования для каждого прибора строят эталонированный график, т.е. зависимость I_рег от интенсивности излучения Iɣ.

Чувствительность прибора определяется по формуле:

K_s= I₀\n

Где I₀- значение эталонной дозы, n- среднее из показаний прибора в единицах шкалы.

Основная погрешность прибора:

Где δ₀- погрешность образцового источника в % (из свидетельства на источник);

δ _сл- погрешность радиометра в %.

I_гр,I_р- измеренное градуированным прибором к расчетным числам I;

n- число измерений.

Гамма- спектрометры

Для исследования спектрального состава гамма- излучения, а также для избирательной регистрации гамма-квантов определенных энергий применяются гамма- спектрометры. Наиболее распространены дифференциальные гамма- спектрометры. Дифференциальными спектрометрами измеряют гамма- излучение, энергия которого лежит в ограниченных пределах от hʋ₁ до hʋ₂.

Основной частью электронной схемы дифференциальных спектрометров на люминесцентных счетчиках является амплитудный анализатор, представляющий собой сочетание 2 дискриминаторов с различными V и V+∆V порогами срабатывания и схемы антисовпадений. Последняя характеризуется тем, что пропускает только импульсы, проходящие только через первый дискриминатор и не проходящие через второй.

Эталонирование радиометрической аппаратуры

Все радиометры характеризуются своими собственными параметрами: чувствительностью, эффективностью, натуральным фоном и т.д.

Сравнивать ионазелия таких радиометром и оценивать по ним радиоактивность можно только при условии, если предварительно была установлена связь между показаниями прибора и истинной интенсивностью измеряемого излучения.

Это осуществляется сравнением показаний прибора с интенсивностью излучений эталонных препаратов, радиоактивность которых известна.

Для эталонирования поисково-разведочных гамма- радиометров выпускают серию стандартных радиевых источников. Содержание радия, например, соответствует 0,1, 0,099, 0,96.

Интенсивность излучения их на расстоянии 1 метр соответственно равна 85, 80 и 816 мкр\ч.

Раздельное определение в породах U, Th, K.

Раздельное определение U, Th, K по данным гамма- спектрометрии основано на различии спектров гамма- излучения.

Максимальная энергия гамма- излучения урано- ториевого ряда не превышает 1,8 МэВ, в спектре Th ряда имеется линия 2,6 МэВ, энергия гамма- излучения K⁴⁰=1,5МэВ

Для количественного определения раздельного содержания в породах C_U, C_Th, C_K гамма- спектрометры регистрируют Iɣ₁, Iɣ₂, Iɣ₃ при трех различающихся уровнях дискриминации и составляют уравнения:

Iɣ₁= a₁C_U+b₁ C_Th +c₁ C_K

Iɣ₂= a₂C_U+b₂ C_Th +c₂ C_K

Iɣ₃= a₃C_U+b₃ C_Th +c₃ C_K

Где коэффициенты a,b и c – коэффициенты, равные интенсивности гамма- излучения, регистрируемые в породах с единичным содержанием U(а), Th(b), K(c) при тех же уровнях дискриминации.

При незначительном содержании в породе К⁴⁰, составляют систему уравнений

Iɣ₁= a₁C_U+b₁ C_Th

Iɣ₂= a₂C_U+b₂ C_Th

Существуют и другие способы оценки содержания радиоактивных элементов широкоопробованные практикой поиска и оценки.

Полевые радиометрические методы

Радиометрические методы изучают изменение радиоактивности горных пород:

-по маршруту

-по профилю

-по намеченной сетке

в приближенной оценке радиоактивности горных пород.

Специфика полевых наблюдений:

-требования к аппаратуре (по габаритам, весу, транспортабельности)

-учет и исключение натурального фона

-учет изменений параметров среды, отделяющих исследуемые породы от индикаторов.

Практическое распространение получила гамма- съемка (ɣС). Гамма- съемка основана на регистрации гамма- излучения вблизи поверхности земли и проводится с целью поисков и разведки месторождений U, Th, K и связанных с ними других полезных ископаемых. Выполняется в интервальной (ɣС) и спектральной (С ɣС) модификациях.

В зависимости от способов перемещения детекторов различают:

-пешеходную

-глубинную (шахты, выработки, скважины)

-автомобильную

-воздушную и морскую ɣС.

Пешеходная ɣС.

Различают 3 вида пешеходных ɣС, отличающихся густотой точек измерений:

-рекогносцированную

-маршрутную

-детальную площадную

Проводят совместно с геологической съемкой или самостоятельно на территории с известным геологическим строением. Проводят по незакрепленным на местности криволинейным маршрутам (маршрутная съемка) или по предварительно проложенным прямолинейным профилям (профильная съемка).

Благоприятные условия проведения- хорошо обнаженные территории с открытыми вторичными ореолами рассеяния искомых элементов.

Съемка включает:

1) Разбивку сети наблюдений на местности или нанесение маршрутов на карте или фотоплане под углами 60-90⁰ к простиранию проводящих толщ.

2) Контроль чувствительности аппаратуры на нейтральном пункте (КП)

3) Измерение гамма- излучения по маршруту или профилю

4) Привязка точек наблюдения и профилей

5) Детализация аномалий

6) Оценка точности съемки повторными (3-5%) измерениями по выборочным профилям или совместными измерениями по одному маршруту всеми однотипными приборами.

Съемку проводят полевыми радиометрами.

Методика измерений

Выносной датчик радиометра вплотную прикладывают к исследуемой поверхности. Через определенное время производят отсчет (наиболее часто наблюдавшееся падение стрелки)

При переходе с точки на точку датчик выдерживают на определенной высоте от земли (10-35м) и непрерывно прослушивают интенсивность излучения. В точках заметного изменения этой частоты проводят дополнительные измерения.

Маршрутная и профильная пешеходные съемки проводят в масштабе от 1:50000 до 1:5000, при этом расстояние между точками наблюдения достигает 20 метров при масштабе 1:10000 и 40-50 метров при более мелком масштабе. При больших колебаниях радиоактивности это расстояние уменьшают вдвое. Если размер аномалий не превышает n*10м², то ее сразу детализируют путем сплошного исследования площади аномалии, закрепляют на местности (камни, заломы деревьев) и продолжают маршрут.

Аномалии большего размера оставляют для последующей детальной съемки (1:1000 или 1:2000)

В процессе съемки ведут непрерывный контроль за постоянством чувствительности радиометра. С этой целью ежедневно перед началом работ, в середине дня и по окончании работ, а так же во всех сомнительных случаях, измеряют интенсивность излучения от рабочего эталона, прикладываемого к фиксированной точке радиометра.

Интерпретация результатов измерений

Эффективность регистрации гамма-излучения зависит от «глубинности» излучения. Под глубинностью в общем случае понимают максимальную глубину залегания излучающего объекта под наносами, на которой этот объект может быть обнаружен совершенной аппаратурой. Глубинность гамма-излучения зависит от радиоактивности и размеров излучающего тела, толщины и плотности наносов, перекрывающих его, наличие в них рудных ореолов рассеяния, от величины и колебаний концентрации радиоактивных элементов в породах.

В самом простейшем случае, когда рудное тело перекрыто толщей абсолютно неактивных отложений, полностью экранирующих излучение исследуемого объекта, последний выглядит так:

Формула для расчета I в пункте детектирования «Б» конического диска, покрытого слоем неактивной породы, имеет вид:

I_max=I_∞{F₂(µ₃H+ µ₂h)-cosf* F₂[(µ₂H+ µ₂h)secϕ₀]-

-F₂(µ_вH+ µ₂h+ µ₁e)+cosf₀*F₂[(µ₃H+ µ₂h+ µ₁e)sec ϕ₀]

I_∞-излучение бесконечного пространства у поверхности земли; F₂-глубина; коэффициенты µ-эффективный коэффициент ослабления гамма-излучения в воздухе, перекрывающей толще, излучающем объекте.

По измеренным значениям строят графики изменения Iɣ пород по профилю или по маршруту.

Все кривые изменения радиоактивности пород по профилям наносят на геологическую карту. Проводят линии равных значений Iɣ. Выделяют зоны повышенных значений радиоактивности (аномалий, в 2-3 раза превышающие средние значения нормального фона) и определяют их природу.

В благоприятных случаях, когда исследуемые отложения выходят на поверхность и их радиоактивность обусловлена присутствием только элементов урано-радиевого ряда, среднюю конценрацию урана Сu в породе рассчитывают по формуле:

Сu= Iɣ₀\(K*100) (U%)

где Iɣ₀- интенсивность гамма-излучения на поверхности для космического U. К- коэффициент спектральной чувствительности датчика.

Спектральная ɣС позволяет определять содержание урана U(по Ra), Th, K в породах и рудах путем регистрации излучения в областях спектра этих элементов.

N_i=K_iu*b_iu*q_iu+K_{i Th}*b_{i Th}*q_{i Th}+K_{i K}*b_{i K}*q_{i K}

K_i-градуированный коэф. U, Th, K, характеризует чувствительность радиометра; b_i-коэф., учитывающий условия измерений; q_i-содержание i-элемента в %

Аэрогамма- съемка

А\с заключается в исследовании радиоактивности горных пород радиометром, установленном на самолете или вертолете, с последующей наземной проверкой интенсивности обнаруженных аномалий. Аппаратура спектрометрическая, измеряет интенсивность ɣU в трех дифференциальных каналах и одном интегральном. По результатам измерений вычисляют содержание U, Th и K.

Метод обладает высокой производительностью и его применяют при оценке перспектив отдельных районов и на площадях, не проходимых для наземного транспорта. Наиболее эффективна А\С в районах с равнинным и слабохолмистым рельефом и сухим климатом, с удовлетворительной обнаженностью рудных тел или с осадочными отложениями до 0,5-1 метра при широком развитии первичных, механических и солевых ореолов. В районах с плохой обнаженностью пород, густыми лесами, сложным рельефом А\с менее эффективна.

Теоретические основы.

При аэросъемке радиометр регистрирует сумму 2 составляющих: излучение горных пород и фона. Излучения горных пород зависит от их радиоактивности, мощности, наносов и высоты полетов. С высотой полета эта составляющая уменьшается из-за слоя воздуха, а при ограниченном размере радиоактивности тела за счет уменьшающегося угла, под которым это тело регистрируется с самолета или вертолета. Влияние этого фактора значительно, когда размер тела r сравним или меньше высоты полета h. При r<<h этот угол и интенсивность излучения может быть сравнима с фоном.

Интенсивность излучения в центре активной зоны над фоном вмещающих пород оценивают по формуле:

Iɣ= Iɣ₀*S*(e^-µh\2Пh²)

Iɣ₀- значение Iɣ на уровне замли; S- площадь активной зоны; µ- коэф. поглощения ɣU в воздухе.

На рисунке представлено отношение Iɣ\ Iɣ₀=f(h) при разных значениях S.

На основании рисунка следует, что А\с на возможно низких высотах. Чтобы не пропустить малые аномалии, расстояние между профилями должно составлять (2\4)h.

Протяженность аномалии условно определяют как расстояние между точками аномалий на кривой Iɣ=⅟₂ Iɣ_max.

Методика исследований

Для выбора объекта гамма-съемки проводят наземную радиометрическую съемку маршрутами через 10-15 км, в результате которой знакомятся с рельефом и обнаженностью пород, наличием ориентиров, излучением общего и мнимого полей, среднего содержания U, Th и K в горных породах, выбирают несколько эталонных участков с низкой, средней и высокой активностью для определения масштаба записи по каналам содержания U, Th и K.

Исследования проводят специальными комплексными станциями, включающими многоканальный анализатор, протонный магнитометр, электроразведочную аппаратуру. Градуировки каналов прибора осуществляют на заводе с использованием градуировочных модулей, содержащих U, Th и K, а так же трех рудных модулей малого диаметра (диаметр 7см, L-31см) для настройки приборов в полевых условиях. Измерения сводятся к непрерывной регистрации гамма-излучения и высоты полета самолета по маршруту. Длина полевых маршрутов 10-30 км в зависимости от масштаба работ. Обычная съемка имеет масштаб 1:25000, реже 1:10000. Накануне съемочных маршрутов штурман наносит на карты поисковые маршруты, отмечает ориентиры, намечает способы прокладки маршрутов и привязки результатов к местности. При проведении съемки выполняют 4-5 измерений на высотах 40-50 метров по профилю, проходящему через центр полигонного участка. Один из эталонных участков используется для контрольного маршрута и замеры в нем осуществляются дважды в день до и после выполнения съемочных маршрутов.

Обработка и интерпретация данных.

1) Определение цены деления каналов по измерениям на эталонных участках и построение шкал для каналов спектрометра.

2) Усреднение записей каналов- сглаживание.

3) Считывание с лент и определение показаний каналов и нанесение их на схемы маршрутов.

4) Построение карт содержаний U, Th и K, доз гамма-излучения и магнитного поле

В качестве аномалий выделяют интервалы диаграмм, в которых показания хотя бы одного из каналов превышают средний фон более 1,3σ. Далее строят карты равных значений интенсивности излучения, концентраций U, Th и K. По ним уточняют положение аномального участка. На следующем этапе выделяют аномалии наиболее перспективные для наземной проверки.

Пример аэросъемки в Намибии, где велась разработка медных и редких металлов.

S- 800км²

h- 80 м

R- 200 м

Магнитная съемка, гамма- спектрометрия.

Использовались программы РГГРУ для получения глубинных геомагнитных разрезов

Далее расчет параметров: U\Th; U\Th+K выделены 4 перспективных площади, перспектива предотвратить бурение скважин.

Здесь:

1) Точная детальная аэромагнитная разведка на основе картирования магнитно- анизотропных горных пород, что является преимуществом по сравнению с рудной с\р из-за малых глубин залегания целевых объектов, слабо дифференцированных по плотностным и скоростным параметрам.

2) Гамма-спектрометрическая съемка.

3) Финал- локализация перспективных участков для поиска урановых руд.

Критериями оценки перспективных аномалий являются:

1. Концетрация U (Ra) более чем на 3 σ превышающая min аномальные показания сигнала, что соответствует содержанию U (Ra) в различных районах (3-7)*10⁴%.

2. Значения Th/U>1 для урановых и Th/U>5 для торневых и редкоземельных аномалий.

3. Значения U/K≥5

4. Относительная интенсивность U (Ra) в суммарном jU не менее 50 %. (Пример по Намибии)

Автомобильная съемка.

Проводят автогамма-спектрометрами, установленными на автомобиле высокой проходимости или на гусеничном транспорте. Съемку проводят на участках с уклоном ≤ 15⁰. Наиболее благоприятны равнины или холмистые не заболоченные и не занятые лесом с уклоном до 5-8⁰.

Метод применяется при проверке аэроаномалий, а также для детальной съемки масштаба: 1:2000 и 1:5000 в комплексе с пешеходной съемкой на участках, недоступных автотранспорту. Физические свойства близки к аэросъемке.

Порядок работы автомобильной съемки следующий:

1. Подготовка топоосновы с расположением дорог, ориентиров и аэроаномалий.

2. Проведение автоспектрометром контрольного маршрута.

3. Установка вблизи аномалии топопривязчика и его ориентирование.

4. Поиск эпицентра аномалии путем прохождения нескольких маршрутов на скорости 5-10 км/ч от ориентира до аномалии и далее до выхода на фоновые значения.

5. Оконтуривание аномалии в масштабах 1:2000-1:10000 в зависимости от ее размеров.

6. Закрепление аномалии на местности, j-измерения в местах отбора проб.

Площадную съемку проводят по правильной сети профилей с расстоянием между ними от 20 м (м 1:2000) до 250 м (м 1:25000). Для контроля качества съемки проводят повторные заезды по профилям на 5-10 % профилей.

Обработка и интерпретация результатов:

Аналогична таковой при аэросъемке:

- Усреднение диаграмм всех каналов

- Разбивка профиля на отрезках (50 – 250 м) с постоянными показателями

- Выделение перспективных аномалий с последующей проверкой.

Радиометрические исследования морского дна.

При помощи морской радиометрии решаются следующие задачи:

1. Изучение геологического строения морского дна, проведение границы между различными комплексами пород

2. Осуществление поисков полезных ископаемых в области шельфа

3. Выявление тектонических поднятий, проявляющихся в современных тектонических движениях

Задача изучения донных грунтов отличается от аналогичной задачи для дневной поверхности тем, что водная среда деформирует первичный j-спектр.

Аппаратура для морской съемки близка к такой же, как для сухопутной съемки, но должна удовлетворять следующим требованиям:

1. Осуществлять измерения малых доз радиоактивностей на разных глубинах при движении судна

2. Обеспечивать надежность детекторов и схем (нечувствительность к ударам, вибростойкость, помехоустойчивость, стабильность в течение 24 ч без регулировки и подъема на борт)

3. Обладать достаточной герметичностью и прочностью контейнера, позволяющей проводить исследований на ходу судна при давлении в 300 атм

Отечественные морские радиометры, использующие в качестве датчика NaI(Tl) с ФЭУ размером 80*80 мм (радиометры МОРС-59, МОРС-62, МГР и др.)

Методика радиометрической съемки морского дна

Состоит из 3^х этапов:

1. Рейсов радиометрической съемки с регистрацией j- интенсивности донных грунтов

2. Геологической документации района съемки

3. Анализа материалов и построений карт радиоактивности донных грунтов

Эффективность применения подводной съемки морского дна определяется особенностями геологического строения исследуемого участка. С этой целью предварительно проводится изучение физико-географических, геологических и других особенностей района, учитываются данные:

- Гидрографии

- Рельефа дна

- Мощности и состава осадков

- Возможности стоянки судна

Одновременно подготавливаются рабочий планшет, на котором кроме сетки для радиогеофизической привязки находятся изобаты и подробная ситуация дна. На планшетах намечаются опорные радиогеофизические пункты с учетом рельефа и навигационных знаков.

Непосредственное изучение радиометрической характеристики района начинается с отработки рекогносцировочной сети профилей. На основании анализа среднефоновых значений интенсивности, величины и положения аномальных зон проводится первичная геологическая документация исследуемого района и эхометрические наблюдения.

Основным условием проведения геологического картирования морского дна являются устойчивые движения прибора по грунту.

Практикой установлено, что соотношение длины косы и глубины моря должно быть 1:10, так на глубинах до 10 м следует применять косу длиной 100 м. Скорость движения судна выдерживается в пределах 5-10 узлов. Обычно за световой день покрываются до 100 км профиля.

Геолого-геофизические морские исследования имеют ряд специфических особенностей, отличающих их от исследований на суше. Морское дно покрыто толщей воды и современными осадками.

Современные осадки усложняют работу не только из-за своего присутствия, но главным образом из-за физического состояния. В условиях моря уплотнение осадков происходит значительно медленнее, чем на суше, они ближе к «плавунам», которые встречаются при бурении. Поэтому, современные осадки не только не позволяют выделить какой-либо пласт, но и создают трудности при картировочном бурении на море. В связи с этим, обнаружение в современных осадках признаков, позволяющих судить о строении и составе подстилающих пород представляет значительный геологический интерес.

Рассмотрим в качестве примера результаты радиометрической съемки на подводном склоне Каспия, прилегающего к Азербайджану.

Район исследований: о. Песчаный (на севере), где находятся нефтяные месторождения и байка Макаров на юге. (рис.)

Зона пониженных значений интенсивности излучения (2,5 мкр/ч) расположена южнее о. Песчаный имеет ту же ориентацию, что и структура, выделенная по сейсморазведке.

Снижение интенсивности в сводовой части структуры составляет около 1 мкр/ч. Граница смены песчаных и илистых грунтов ведет к более резкой смене уровня интенсивности излучения. На фоне g^- поля с интенсивностью 4 мкр/ч четко отличается тремя изолиниями (3,5 мкр/ч, 3 мкр/ч, 2,5 мкр/ч) зона пониженных значений излучения, хорошо увязанная со сводом структуры, выделенной по геофизике.

Таким образом, гамма-поле позволяет проводить дифференциацию осадков района исследований определять их литолого-фациальную характеристику. Указанная характеристика фажна при проведении различных операций на море: строительство сооружений и т.д. Комплекс непрерывных радиометрических наблюдений, совместно с другими методами (акустический, электроразведочный) с одновременным отбором грунта по ходу судна может дать более уверенные данные при изучении современных морских грунтов и позволяет установить распределения осадков по следующей площади.

Эманационная съёмка (радонная съёмка)

Заключается в исследованиях по площади или по маршруту распределения концетраций радиоактивных эманаций в горных породах, почвах, рудах и атмосферном воздухе. ₈₈Ra²²⁶®₈₆Ru²²²+₂He⁴+Q Ra – газ без цвета и вкуса, ρ=9.9 кг/м³.

Ra²²²®Po²¹⁸+₂He⁴ T1/2= 3.8 суток.

Различают радоновый, тороновый и антиноновый методы. Два последних из-за T1/2=4-51 сек применяются редко. Основным методом эманационной съемки является радоновый. Благодаря повышенной глубинности и очень высокой чувствительности ЭС является одной из основных и старых методов поиска и разведки радиоактивных элементов.

Ra – растворим в воде, сорбируется на различных растворителях.

Физические основы. Образуется при распаде р.и. разообразные эманации радона выделяются из структур твердых минералов за счет энергии отдачи, приобретенных атомов в результате a-распада, имитируя поступление 1 поровое пространство породы, заполненное воздухом или жидкостью. В дальнейшем эти дифуцидируют и переносятся водными и газовыми потоками, образуя вокруг радиоактивных источников эманационные ореолы.

Радон при T1/2=3.82 суток мигрирует на большие расстояния, достигающие сотни метров, чем и объясняется повышенная глубинность эманационной съемки. Обычно при ЭС исследуется содержание эманаций в почвенном воздухе. Связь между концетрацией С_Rn в почвенном воздухе, концетрацией С_Ra в породе (в г. на 1 г породы) коэффициентом эманирования К_Э и плотностью «8» на достаточно больших глубинах определяется: С_Rn=С_Ra*σ*К_Э/К_П. К_Э – интенсивность выделения эманаций от породы; С_Ra – в породе (в граммах на 1 г породы); σ – плотность породы.

Газообмен между почвой и атмосферой приводит к тому,что часть радона, образующегося в горных породах на h<5м, выделяется в атмосферу. Начиная с этой глубины с приближением к поверхности концетрация Ra в почвенном воздухе уменьшается. Rn, образующийся на h>5v не достигает поверхности из-за T1/2. Поэтому c h= 5м концетрация становится постоянной.

Интенсивность утечки эманаций в атмосферу зависит от смачиваемости почвы, промерзания, наличия снежного покрова, уменьшения атмосферного давления, что способствует их концетрации в почвенном воздухе.

Изменение метеоусловий во времени сопровождается резкими колебаниями активности почвенного воздуха. На глубинах < 5м концетрация эманаций может изменяться в сотни раз. Однако, с глубиной колебания затухают, поэтому отбор проб почвенного воздуха при съемке берут с глубин не менее 100 см.

Глубинность определяется из решения уравнения диффузии для газов

Решение: n=xn₀e¯√λ/D λ-постоянная распада Rn

x- распределение эманаций, n – концетрация эманаций почвенного воздуха, n₀- на поверхности

Методика исследований заключается в отборе проб почвенного воздуха в намеченных точках и в измерении радиоактивности этих проб с последующим расчетом концентраций. Пробы отбирают специальными зондами – металлическим стержнем с боковыми прорезями, забивая в почву на 1 м. Воздух откачивают поршневым насосом.

Анализ проб почвенного воздуха производят непосредственно на точках измерений. Для этих целей применяют полевой эманометр СГ-11: с камерой эманометром поршневым насососм, смонтированным на треноге.

По профилю в нескольких точках забивают э. зонды. Между ними устанавливают эманометр. Резиновой трубкой соединяют с одним из зондов и прокачивают 4 л воздуха (несколько качаний) через камеру, чтобы заменить атмосферный воздух, находящийся в камере и соединительной системе.

По истечении времени после отбора пробы 2-3 раза отсчитывают ионизиц. ток «i», по величине которого рассчитывают концетрацию Rn0 определяют:

С_Rn= ij10³/V_K [порц/л] или С_Rn=ij10³/V_K [эман]

Где I – ток, j – чувствительность, установленная при эталонировании (чувствительность прибора), V_K – объем камеры.

Обработка результатов и интерпретация.

1) По результатам измерений строится карта равных концетраций Rn в почвенном воздухе

- карты профилей

- градиент распределения Rn по разрезу скважины

2) Выделение участков повышенных аномалий

3) Одной из основных задач интерпретации является выяснение условий образования аномалии:

- рудные А®скопление радиоактивных элементов

- ореольные А®наличие ореолов вблизи рудного тела

- аномалии, связанные со скоплением эманаций над газонепроницаемыми пластами.

При поисках и разведке радиоактивных руд наибольший практический интерес представляют рудные и ореольные аномалии.

Изучение материалов съемки начинают с оценки максимальной концетрации эманаций в районе аномалий.

- тысячи эманов – высокая

Аномалии экранирования в 2-3 раза – десятки эманов.

Далее устанавливают площадное распротсранение аномалий:

Рудные и ореольные А имеют площадное распространение. Для аномалий экранирования – локальные распространения. Для выяснения условий образования аномалий проводятся исследования изменений концетрации эманаций в наносах с глубиной, проводимые в мелких скважинах, а также изучение изменения в зависимости от объема выкаченного воздуха. По полученным данным строят графики зависимости C_Rn,эман.

Применение эманаций:

1) Изменение содержания Rn в термальных источниках и почвенном воздухе связаны с сейсмическими явлениями и вулканической деятельностью. Предполагают, что до землетрясения возрастает давление в очаге, развиваются системы трещин, что сопутствует усилению выделения газа в т.ч. Rn и ускоряет его движение по трещинам. Поэтому проводят мониторинг Rn.

2) Известны случаи, когда аномалии были, а землетрясения – нет (Япония).

3) Прогноз оползней, активация грязевых и магматических вулканов.

Изучение распространения Rn в Краснодарском крае

Картирование участков Краснодарского края проводилось с целью выявления повышенного поступления Rn в среду обитания, определения аномалий и зон разломов.

Абинский район характеризуется активными геологическими формациями. Его территория пересекается крупными разломами: Кавказским, Ахтырским, Тырнаузским и множеством мелких. Южная часть Абинского района больше активна по его содержанию в почвенном воздухе и как следствие в воздухе помещений. Например пункт наблюдения в ст. Холмской имеет резкие перепады от малых значений к большим, что может свидетельствовать, что пункт находится в нефтегазосодержащей полосе – радон сопутствует газоносности, поэтому слежение за содержанием Rn в почве газоносных районов целесообразно.

В связи со строительством нефтеперерабатывающего КТК и газопровода «Голубой поток» по территории края проводилась эманационная съемка (Бжид-Джубга). В п. Джубга датчики закапывались в глубину 60 см с шагом 10 м. Построено 26 профилей и таким образом проводилось площадное картирование берегового участка газопровода «Голубой поток».

Повышенные газовыделения обнаружены на разломах. Ширина на т.2 свидетельствует об увеличении аномалии за счет более мелких трещин.

Радоновые картирования необходимы при строительстве техногенных и жилых корпусов, это важно для экологии городов и населенных пунктов, возможности прогнозирования опасных тектонических явлений.

Исследование естественной g-активности горных пород в скважинах.

Сущность ГМ сводится к измерению по разрезу скважины интенсивности Jg естественного излучения пород, по величине которой судят о содержании радиоактивных элементов в породах. В отличие от ранее рассмотренных методов съемки ГМ скважин позволяет проводить количественные определения концетрации элементов в рудном теле и точно определять толщину таких тел. В этом заключается основное достоинство метода.

Теоретические основы g-метода были заложены Г.В. Горшковым, который в 1934 г. рассчитал интенсивность излучения внутри цилиндра в материале с равномерно распределенным радиоактивным веществом.

Наиболее полными являются решение задач распределения интенсивности излучения по оси обсаженной скважины, пересекающей пласт повышенной радиоактивности:

1) С учетом поглощающих характеристик и радиоактивности гильзы прибора, бурового раствора, обсадных колонн и цементного кольца

2) С учетом толщины пласта и поглощающих характеристик бурового раствора.

На основании расчетов определены интенсивности излучения в условиях скважины (в точке М, отстоящей от dV на R.

Показания ГМ зависят от радиоактивности и плотности горных пород вблизи прибора (радиометра), толщины исследуемого пласта, диаметра и флюида, заполняющего скважину, а также параметров аппаратуры.

На рисунке приведены теоритические кривые(диаграммы) изменения показаний ГМ:Jg c глубиной Z против пластов (высокоактивных) толщиной h, залегающих среди менее активных пород.

Для пластов h>1 м максимальные показания Jmax против центральной части пласта не зависят от его толщины и равны интенсивности против пласта неограниченной толщины. Для пластов h<1м показания Jg снижаются и тем сильнее, чем меньше толщина пласта.позволяет рассчитать J¥. Кривая ГМ симметрична относительно середины пласта и границы пластов, мощность которых > 1м, приурочена к точкам кривой,в которых интенсивность равна ½ Jmax.

Показания Гм зависят от диаметра скважины, плотности промывочной жидкости, толщины рьсадной колонны и цементного кольца. Для исключения этих влияний вводят соответствующие поправки, полученные экспериментальным путем.

Методика измерений. После спуска скважинного ____ до нижней границы исследуемой зоны и проверки режима аппаратуры начинают подъем прибора с непрерывной регистрацией излучения. Скорость прибора зависит от решаемой задачи и чувствительности прибора.

Вставка 1.Количественная оценка радиоактивности по результатам измерений в выработках.

В горных породах количественная оценка радиоактивных элементов возможна на поверхности и в любой горной выработке, но при следующих условиях:

Jgф определяют дважды: с экраном и без.

Без экрана:

С экраном:

m - коэффициент поглощения излучения в фильтре, x – мощность фильтра.

Разность результатов:

Зависит только от интенсивности излучения пород.

Искомая концентрация рассчитывается по формуле:

C – коэффициент пропорциональности или коэффициент экрана, определнным на модели пласта с известным содержанием радиоактивных элементов.

На первых этапах поисково-разведочных работ роль методов в общем комплексе как правило непрерывно меняется. Например, в начальной стадии поисковых работ основным методом может быть аэро гамма съемка, позволяющая быстро исследовать большие площади, выяснить наличие в них аэрогамма аномалий и дать предварительное заключение о перспективности района исследований. Аэрогамма съемка обычно сопровождается магнитной съемкой,данные которой позволяют более однозначно оценить перспективность района. Для оконтуривания выделенных аномалий и оценки их перспективности аэрогамма съемка на этой стадии дополняется пешеходной или автомобильной гамма съемкой. Для выяснения толщины покрывающих отложений и ее изменения по площади в наиболее интересующих участках проводятся электроразведочные работы.

При разведочных работах основной может стать пешеходная гамма съемка, сопровождающаяся в местах повышенной толщины наносов радиометрическими исследованиями специально пробуренных скважин.

При детальной разведке и разработке рудных тел основными могут оказаться радиометрические опробывания и радиометрические исследования скважин.

При выборе рационального комплекса методов следует исходить из конкретной геологической обстановки и задач исследований.

Из геологических факторов существенное влияние на эффективность всех видов съемки оказывает тектоническое строение и неоднородность исследуемых отложений в пределах изучаемого участка. Поэтому изучение возраста, состава, происхождения и тектонического строения пород, развитых на исследуемой площади является необходимым элементом поисково-разведочных работ, сопровождающих весь процесс радиометрической съемки.

Из геоморфологических факторов на эффективность радиометрической съемки основное влияние оказывает обнаженность коренных пород и рельеф исследуемой местности, тесно связанные друг с другом. Степень обнаженности коренных пород предопределяет возможность применения тех или иных методов съемки, характеризующихся определенной глубинностью. Например, все виды гамма-съемки, глубинность которых ограничена 1,5-2 м достаточно эффективны только на участках с хорошей обнаженностью, приуроченной, как правило, к районам горного рельефа.

От рельефа местности в значительной степени зависит эффективность аэрогамма-съемки и автомобильной съемки. В горных районах из-за отсутствия развитой сети дорог и опасности полетов эффективность этих методов резко снижается.

Гидрогеологические факторы оказывают решающее влияние на процессы формирования и разрушения месторождений радиоактивных элементов и их ореолов рассеяния. Районы с хорошо развитой гидросетью благоприятствуют развитию ореолов рассеяния, благодаря чему повышается глубинность методов съемки. Однако, наличие обильных, особенно сезонных вод может привести к вымыванию ореолов рассеяния, что затрудняет поиски.

Большое значение при выборе рационального комплекса методов радиометрической съемки имеют экономические факторы, определяемые производительностью того или иного метода. В этом отношении наиболее эффективными являются аэрогамма и автомобильная гамма-съемки. Они широко используются на первой стадии поисковых работ. Далее следуют радиометрические исследования скважин и шурпов.

Исходя из этого, рациональный комплекс радиометрических исследований в порядке смены основного метода при переходе от одной стадии поисково-разведочных работ к следующей строят по следующей схеме:

Аэросъемка с магнитной съемкой®g-съемка по ореолам®бурение и радиометрические исследования скважин.

Применение ГМ для выделения пластов переменной литологии.

1) Выделение и корреляция пластов в обсаженных и необсаженных скважинах

2) Приведение измерений к разрезу.

При каротаже осадочных пород на диаграмме отражается главным образом содержание глинистого материала, т.к. р.и. обычно концетрируются в глинах и сланцах. Практические ГК выделяет глинистые пласты в скважинах, которые являются индикатором экраном при движении флюидов, при разработке месторождений.

Исследования ГМ позволяют выделять:

- Среди известняков и доломитов с высоким ρп ангидриты, характеризующиеся низкой радиоактивностью

- Отложения калийных солей, повышенная радиоактивность

- Песчано-глинистые отложения в разрезе, повышенная радиоактивность

- Проницаемые песчаники – пониженная радиоактивность.

Корреляция по данным g-метода имеет следующие преимущества:

- Независимость Jg от характера жидкости и газа, заполняющих поровое пространство горных пород, что позволяет надежно коррелировать материалы для площадной и региональной коррекции.

Оценка степени заглинизированности горных пород.

Исследования отечественных геофизиков показали, что в тех случаях, когда степень заглинизированности осадочных горных пород связана с содержанием в них глинистой фракции, характер связи Jg и Сгл имеет следующий характер: с увеличением Сгл Jg возрастает, причем в области высоких Сгл скорость возрастания убывает. В качестве примера измерений Jg выбирается параметр:

Глинистость пластов связана с их проницаемостью. Изменение Сгл по площади дает качественную характеристику проницаемости пластов. Между Кп и Сгл также существует зависимость, которую представляют как ∆ Jg=f(Кп),то есть оценивают коллекторские свойства пластов.

Определение возраста горных пород

При образовании минералов, слагающих горные породы, в них входит некоторое первоначальное количество N0 того или иного радиоактивного элемента. В процессе последующей «жизни» породы этот элемент распадается с постоянной скоростью и его содержание непрерывно уменьшается. Зная скорость распада радиоактивного элемента и соотношение его начального N0 и конечного N содержания можно вычислить время t, прошедшее с момента образования породы. Конечное содержание N радиоактивного элемента определяется химичесикм или радиохимическим анализом. О начальном содержании N0, суммы по количеству Ncт стабильно накопившемуся протона, являющегося конечным продуктом распада данного радиоактивного элемента.

N0=N+Nст

Подставляя выражение N0 в формулу радиоактивного распада

N=N0*e^-λt

Вычисляют возраст породы:

Nст=N(e^λt-1)

λ- постоянная распада р.и.

Логарифмируя Nст/N получим:

t=2,3/λ lg(1+Nст/N) [лет]

Нейтронный гамма-каротаж (НГК)

НГК осуществляется при помощи скважинного прибора включающего нейтронный источник и расположенный на расстоянии длины зонда «Ь> индикатор у-излучения.

Зонд «1» имеет размер (для исследования нефтяных и газовых скважин) от 35 см (малый зонд) до 50 см (большой зонд). С увеличением размера зонда глубинность исследований возрастает.

счетчик

свинцовый экран

парафиновый экран или стальной.

Радиус исследований НГК порядка 20-30 см, уменьшается с повышением объемного водородосодержания горных пород и содержания в них элементов с высоким сечением захвата тепловых нейтронов. По разрезу скважины низкопористых чистых песчаниках, плотных, карбонатных, газонасыщенных пластах показания НГК выше чем в высокопористых породах, насыщенных жидкими флюидами (вода, нефть), глинах.

Зависимость показаний НГК от водородосодердания имеет вид:

НГК

1. Физика метода

Взаимодействуя с ядрами среды, замедляются до v (2.2*10⁵ см/сек), поглощаются и рассеиваются ядрами элементов горных пород. При наличии ядер с аномальным сечением захвата, поглощаются, испуская g-кванты. Jg регистрирует g-кванты от захвата ядрами тепловых нейтронов, распределенными в однородной среде.

, где L-размер зонда НГК, Ls – длина замедления нейтронов тепловой скорости.

После поглощения нейтронов и испускания квантов последние распространяются в среде.

n(z) – распространение нейтронов

m - коэффициент поглощения

i – среднее число квантов на захват нейтронов в степени dv

x – расстояние от элементарного объема регистрации квантов до индикатора

2. Скважинный прибор

Могут быть 2 зонда: L5-50 см, Lм-35 см

Запись диаграмм проводится от забоя скважины до кровли изучаемого горизонта. Запись в ИМЧ/мин либо в условных единицах при эталонировании в однородной среде.

Скважина искажает запись, поскольку оказывает влияние цемент, заполненность колонны, колонна, НКТ.

Конфигурация кривых Jng

1. Распределение Jng в средах:

В однородной среде интенсивность Jng

, где

n(z) – распространение нейтронов

m - коэффициент поглощения

i – среднее число квантов на захват нейтронов в степени dv

x – расстояние от элементарного объема регистрации квантов до индикатора.

- при размере зонда Ln>20 -30 см увеличение W(Ls¯) Jng¯

- при Ln<20-30 см с увеличением W Jng­

При увеличении σ захвата (Cl, B, Mn) Jng­

2. Конфигурация кривых.

- при пересечении пластов толщиной h≥2Ln, точки перегиба аномалии смещаются в зависимости от среды(пласта) и размера зондов и могут либо превышать толщину пласта, либо быть меньше ее на о,5 Ln. Но на практике эти искажения не существенны, поскольку обычно привязка диаграмм определяется по диаграммам других методов, например электрометрии (малый зонд 0,5-1 м).

3. Количественная обработка НГК.

Регистрация НГК определяется

Первые два слагаемых – гамма-излучение пород и скважины.

Измеряется и представляет интерес только Jgп, остальные измерения только искажают полезный сигнал. Поэтому:

Jф – регистрируется при ГК и может быть выражена из Jng

Jgg - рассеяное, неизвестно как и влияние Jng скважины, бурового раствора.

Для исключения влияющих факторов(помех) используются разные излучения в исследуемой породе или модели с известным минеральным составом и коллекторскими свойствами.

при одних и тех же констукциях скважины.

В качестве опорных пластов используются:

- плотные неглинистые породы Кп<3% (известняки, доломиты, ангидриты)

- гипсы, глины W≈44%

- породы содержанием «В» >2-3 %

- каверны диаметром более 60 см

- специальные модели (бак с водой или раствором).

c установкой «м» или без установки фильтра – Cd, Pb.

На величину Ing основное влияние оказывает хлоросодержание пород, пропорциональное при данной минерализации вод коэффициенту открытой пористости.

Т.о. на показания НГК влияют водородосодержание и хлоросодержание, причем, по-разному:

• При повышении «wв», Ing уменьшается

• При повышении содержания NaCl - увеличивается

В качестве фильтра в приборе используется свинец, который хорошо поглощает g-кванты.

При обсадке скважины (наличие колонны, цемента) регистрируемая интенсивность Ing снижается. Степень снижения зависит от толщины стенок колонны, цемента, от соотношения диаметров колонны и прибора.

На показания НГК и вообще всех нейтронных методов влияет зона проникновения фильтрата промывочной жидкости. Поэтому наиболее

эффективны исследования НГК в неперфорированых скважинах с

устоявшимся режимом течения жидкости и газа, либо при измерениях в эксплуатационных скважинах без остановки их работы.

Вставка 1.

Возможность НГК по разделению на нефтяные и газонасыщенные части пласта определения их различия в объемном содержании водорода. Газонасыщенный пласт отличается от нефтенасыщенного и водонасыщенного меньшим содержанием водорода и меньшей плотностью, что приводит к повышенным показаниям НГК против газонасыщенной части разреза. Под ГНК понимают граница, выще которой в нефти содержится свободный газ (≥80%), ниже этой границы получают нефть без свободного газа. Это имеет большое значение при эксплуатации нефтегазовых залежей, позволяет увеличичивать потенциал нефтяных пластов (их дебет), проводить системный котроль за продвижением нефти и газа, что увеличивает нефтеотдачу пластов (пример IV горизонта).

Вставка 2.

Количественная оценка пластов

Оценка путем калибровочной зависимости.

зависимость строится для:

- стандартной аппаратуры (НГГК-62, РРСТ-1,3, РКМ-4) с размером зондов 50,60,70 см при Кп≥15%, в качестве опорного пласта принимаем Кп=100% при пластовом давлении= 100 атм, t=20^oC

- литологических_____ опорных и исследуемых пластов _____

- отличие пластовых условий от 100 атм более чем на 20 учитывается путем перестройки q(Кг) зависимости и строится кривая Кг.

Если Кг опорного пласта меньше 95% то показания для Кг=100% будет Jг=Jг.оп.-Jн(1-Jоп)/Jоп

Технология:

1) Производится разделение пластов на классы по коллекторским свойствам с близкими значениями Кп, Сгл.

2) Определяются (выбираются) опорные пласты

3) На каждой группе пластов определяется среднее значение Jнгк

4) Для каждой группы пластов определяется связь J(Кг)

5) По построенной палетке устанавливается q(Кг)

6) В глинистых пластах величина Кг определяет объемную Кг глинистого пласта Wкг=К1*Кп

7) При отсутствии опорных пластов используют плотные пласты при оценке Кг эф.

НГК-2з

При отсутствии в разрезе пластов с известным насыщением и определенными коллекторскими свойствами применяется метод двух зондов НГК, который позволяет выделять газонасыщенные пласты, если Кг> 50%.

В этом случае Кг рассчитывается по разности аномалий, зарегистрированных на двух зондах. Разница в показаниях обуславливается зависимостью интенсивности g-излучения от длины зонда L. Jx=Joe^-kb=Joe^-e/M, где

М – длина миграции

Ls – длина замедления нейтронов

Ld – длина диффузии тепловых нейтронов

Lg - длина пробега g-квантов