Гамма-каротаж сумарної радіоактивності (ГК)



У методі ГК вимірюють інтенсивність радіоактивного випромінювання гірських порід в свердловинах за допомогою індикатора γ-випромінювання. В якості індикатора використовують лічильник Гейгера-Мюллера, або більш ефективні і сучасні сцинтиляційні лічильники.

Одержана в результаті виміру крива, яка характеризує інтенсивність гамма-випромінювання пластів уздовж стовбура свердловини, називається гамма-каротажною кривою.

Гамма-випромінювання, що реєструється при гамма-каротажі, включає випромінювання від пластів гірських порід і фонове випромінювання. Фонове випромінювання викликане забрудненням радіоактивними речовинами матеріалів, з яких виготовлений прилад, і космічного випромінювання.

При дослідженні розрізів свердловин гамма-каротажем отримують безперервну криву вимірювання гамма-випромінювання гірських порід у заданих масштабах запису та глибини.

Конфігурації кривих інтенсивності гамма-випромінювання Ig спотворюються із-за наявності інтегруючої комірки у вимірювальній апаратурі. Внаслідок цього криві Ig на діаграмах ГК набувають асиметричної форми відносно середини пласта та зсуваються у напрямку руху приладу, а максимальна величина інтенсивності Ig max занижується, особливо в пластах обмеженої потужності (Рис. 3.4).

Границі пласта підвищеної радіоактивності можна визначити з достатньою для практики точністю за точками, які відповідають початку підйому кривої ГК у підошві пласта і початку її спаду в його покрівлі.

Крива радіоактивного каротажу (будь-якого, не тільки ГК) має відхилення, не пов’язані із зміною фізичних властивостей пластів гірських порід, які називаються статистичними флуктуаціями. Статистична флуктуація – це коливання інтенсивності радіоактивного випромінювання навколо деякої середньої величини в одних і тих же умовах.

У загальному випадку інтенсивність γ-випромінювання від пластів, що реєструється, пропорційна дійсній їх гамма-активності.

Проте, при однаковій гамма-активності породи з більшою густиною відмічаються меншими показами ГК через більш інтенсивне поглинання γ -променів. Таким чином, покази ГК є функцією радіоактивності, густини гірських порід та умов вимірювань (діаметра свердловини, густини промивної рідини, її радіоактивності, товщини обсадної колони, властивостей цементного каменю та ін.).

 

Шифр кривих – в м·с/год

Рисунок 3.4 – Конфігурація кривих гамма-каротажу

 

Умовно вважають, що ефективний радіус дії установки гамма-каротажу (радіус сфери, з якої виходить 90% випромінювань, сприйманих індикатором) відповідає приблизно 30 см. Випромінювання від більш віддалених ділянок гірської породи поглинається навколишнім середовищем, не досягнувши індикатора.

Гамма-каротаж знаходить широке застосування для вивчення літології гірських порід, виділення глинистих порід, якісної та кількісної оцінки їх глинистості, при кореляції розрізів свердловин. Гамма-каротаж використовується також для виявлення радіоактивних (калієвих або уранових) і нерадіоактивних руд, включаючи і вугільні пласти.

Гамма-каротаж проводиться в будь-яких свердловинах: обсаджених, необсаджених, з розчином або без нього.

Прилади гамма-каротажу суміщають часто з іншими видами досліджень в свердловинах: гамма-гамма-каротажем (ГГК), нейтрон-нейтронним каротажем (ННК), індукційним або боковим каротажем і ін..

Недоліки методу ГК: на покази гамма-каротажу істотно впливає діаметр свердловини, товщина металевої обсадної колони і цементного каменя.

Для виявлення і виміру інтенсивності ядерних випромінювань застосовуються прилади, які називаються радіометрами.

Апаратура для радіоактивних методів геофізичних досліджень свердловин, що засновані на опромінені гірських порід джерелами гамма-квантів або нейтронів, окрім блоків для реєстрації випромінювань містить також джерела, фільтри та інші специфічні пристрої.

У процесі проведення радіоактивного каротажу переважно застосовують комплексну радіоапаратуру, яка за один спуско-підйом свердловинного приладу забезпечує одночасний запис кривих природної і штучної радіоактивності.

Апаратура складається зі свердловинного приладу і наземного пульта керування. Інформація про те чи інше випромінювання надходить від детектора у вигляді імпульсів, середня частота прямування яких перетворюється вимірювальною схемою на поверхні в постійний струм, зміна якого являє собою криву відповідного методу радіоактивного каротажу.

Незалежно від типу радіометричної апаратури й області її застосування свердловинні прилади і наземні панелі обробки інформації мають багато спільних вузлів і блоків, а тому розглянемо загальну схему одного з типів радіометричної апаратури представлену на рис. 3.1.

 

1 - детектори; 2 – пристрої узгодження; 3 – дискримінатори;

4 - перетворювач напруги; 5 - нормалізатори; 6 – змішувач;

7 – геофізичний кабель; 8 – наземний вимірювальний пульт.

Рисунок 3.1 – Блок-схема апаратури радіоактивного каротажу

 

Характеристика свердловинного приладу апаратури радіоактивного каротажуУ свердловинному приладі (див. рис. 3.1) розміщені блоки детектування каналу ГК і каналу штучної радіоактивності 1 (фотопомножувачі із кристалами для реєстрації гамма-квантів або теплових нейтронів, залежно від методу досліджень).

Невелика постійна напруга живлення свердловинного приладу подається на його виводи ЦЖК (центральна жила кабелю) і ОК (обплетення броньованого кабелю або корпус приладу). Але цієї напруги недостатньо для забезпечення нормальної роботи фотопомножувачів (напруга на анодах до 1800 В). Тому невисока напруга живлення свердловинного приладу перетворюється перетворювачем у високу стабілізовану постійну напругу живлення фотопомножувачів.

Імпульси струму помножувачів надходять на пристрій узгодження 2, де підсилюються та перетворюються в імпульси напруги. З пристрою узгодження надходять імпульси різної тривалості і амплітуди, залежно від енергії гамма-квантів, що діяли на детектор.

До того ж, на виході фотопомножувача виникають імпульси, що зумовлені можливими завадами під час роботи перетворювача, від яких треба позбавитись. Цю роль виконує дискримінатор 3, який спрацьовує тільки від імпульсів, амплітуда яких перевищує деякий поріг. Одночасно дискримінатор забезпечує формування вихідних імпульсів, однакових за амплітудою і тривалістю.

Негативні імпульси з дискримінаторів надходять на нормалізатори 5, які формують майже прямокутні імпульси певної амплітуди і тривалості.

Імпульси з нормалізаторів обох каналів надходять на змішувач 6, в якому вони змішуються, формуються за полярністю, підсилюються за потужністю й передаються по геофізичному кабелю 7 на наземний вимірювальний пульт керування 8. Цей пульт забезпечує приймання, розділення та обробку в каналах статистично розподілених імпульсів, що надходять на його вхід з кабелю.

Характеристика вимірювального пульта апаратури радіоактивного каротажу 1Р4-1П.Вимірювальний пульт апаратури 1Р4-1П (ВПРК) використовується спільно з радіометрами свердловин інтегрального рахунку, що мають від одного до чотирьох каналів, інформація від яких передається одночасно у вигляді імпульсів різної полярності та різної амплітуди. Пульт 1Р4-1П розрахований на роботу як з одножильним, так і з трижильним кабелем і каротажними станціями ЛКС і СКС. Він має високу роздільну здатність, можливість одночасної реєстрації чотирьох параметрів, можливість використання каналів як перетворювачів імпульсної інформації в аналогову.

Вимірювальний пульт 1Р4-1П (рис. 3.2) має чотири канали. Перший і другий канали реєструють імпульси негативної полярності, а третій і четвертий – позитивної полярності. Всі канали панелі ідентичні і взаємозамінні.

Для підключення до панелі свердловинних приладів, що використовують як лінію зв'язку трижильний кабель, використовуються клеми I-III,а для підключення свердловинних приладів на одножильному кабелі – клеми ЦЖК (центральна жила кабелю) і ОК (обплетення кабелю).

Розділення сигналів по полярності і попереднє їх підсилення здійснюються у вхідному пристрої 1 за допомогою вхідних трансформаторів, діодів і підсилювачів. З виходу вхідного пристрою сигнали позитивної полярності поступають на емітерні повторювачі 2 першого і другого каналів, а сигнали негативної полярності – на емітерні повторювачі 2 третього і четвертого каналів.

 

Рисунок 3.2 – Блок-схема вимірювального пульта апаратури радіоактивного каротажу 1Р4-1П

 

Розділення сигналів однойменної полярності по амплітуді виконується за допомогою амплітудних дискримінаторів 3. Дискримінатори з високим порогом спрацьовування пропускають імпульси великої амплітуди, а дискримінатори з низьким порогом спрацьовування пропускають імпульси як малої, так і великої амплітуди. При необхідності виділення імпульсів малої амплітуди включається схема блокування 4, яка на час дії великого імпульсу замикає дискримінатор з низьким порогом. Включення схеми блокування здійснюється спеціальними тумблерами. Імпульси, що пройшли через дискримінатори 3, нормуються по тривалості і амплітуді нормалізаторами 5, перетворюються інтеграторами 6 в струм, що пропорційний частоті проходження, який подається на вхід чотириканального реєстратора.

У кожному каналі пульта є пристрої регулювання рівня дискримінації, постійної часу інтеграції і установки меж вимірювання. Для калібрування вимірювальних каналів в імпульсах на хвилину панель містить калібратор 7, який перемикачем роду робіт може бути підключений до будь-якого з каналів. Калібратором служить звичайний мультивібратор з фіксованими частотами.

Живлення пульта і свердловинного приладу здійснюється від мережі змінного струму через блок живлення 8.

Пульт 1Р4-1П змонтований у вигляді окремого блоку для установки в стійку каротажних лабораторій. На лицьовій панелі пульта розміщені органи керування і контролю, клеми для підключення живлення, реєстратора, рахункового приладу і каротажного кабелю. Вхідний пристрій і вимірювальні канали виконані у вигляді змінних блоків.


Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 264;