Краткие теоретические основы гамма-метода.

Радиоактивный коротаж, основанный на измерении естественной гамма-активности горных пород, называется гамма-каротажем (ГК). Регистрируемое при этом естественное гамма-излучение определяется содержанием в породах природных радиоактивных элементов – радионуклидов, среди которых основную роль играют уран (²³⁸U, ²³⁵U ), торий ( ²³²Th ) и продукты их распада, а также радиоактивный изотоп калия ( ⁴⁰K ). У магматических пород, в целом отличающихся повышенной естественной радиоактивностью, она закономерно уменьшается от кислых разностей к ультраосновным. Среди осадочных пород максимальной естественной радиоактивностью, как правило, обладают глины, минимальной – чистые (не глинистые) разности песков, песчаников, известняков. Исключение составляют некоторые разновидности полимиктовых песчаников, чья повышенная естественная радиоактивность может быть обусловлена присутствием в них калиевого полевого шпата, битуминозные породы, фосфаты и некоторые другие породы. Можно считать, что радиоактивность большинства осадочных пород находится в прямой зависимости от их глинистости.

В современной аппаратуре ГК в качестве детекторов гамма-излучения обычно используются сцинтилляционные счетчики на основе монокристалла NaJ (Tl) или CsJ (Na) в сочетании с фотоумножителями (ФЭУ). Скважинным радиометром измеряется скорость счета, т.е. количество гамма-квантов. Зарегистрированных детектором за определенный интервал времени. Переход от скорости счета в имп/мин к естественной радиоактивности, которая в СИ должна измеряться в А/кг (на практике обычно используют мкР/ч), осуществляется по результатам эталонировки радиометра с использованием эталонных источников гамма-излучения.

 

 

Рис. 6.1. Схема проведения ГК

 

Схема проведения ГК показана на рис.6.1, где 1-скважинный прибор ГК, 2 – каротажный кабель, 3- детектор гамма-излучения. 4- высоковольтный источник питания, 5- усилитель, 6- ампли­тудный дискриминатор, 7- формирователь импульсов, 8- измеритель ско­рости счета, 9- регистрирующий прибор. Амплитудный дискриминатор отсеивает малоамплитудные шумовые импульсы, формирователь стандарти­зирует импульсы по амплитуде и длительности, а измеритель скорости счета, важной частью которого является интегрирующий каскад, преобразует последовательность импульсов в постоянное напряжение (или ток), пропорциональное частоте их следования.

При проведении ГК важное значение имеет правильный выбор скоро­сти каротажа V и постоянной времени интегрирующего каскада - τ_и. При из­лишне большой величине произведения V×τ_и кривые ГК искажаются, при этом амплитудные значения уменьшаются, аномалии "расплываются" и становятся асимметричными, смещаясь по направлению движения скважинного прибора. Если τ_и излишне мало и V×τ_и - меньше оптимального, кривые, искаженные статистическими флуктуациями, становятся изрезан­ными, при этом может отсутствовать их повторяемость. Результаты измерения естест­венной радиоактивности пород относят к точке, соответствующей середине детектора, являющейся точкой записи.