Гамма – каротаж (ГК)

К радиоактивным методам каротажа относят условно все виды геофизических исследований скважин, в которых осуществляется регистрация радиоактивных излучений, независимо от природы их возникновения. В условиях скважин возможна регистрация только сравнительно жёстких проникающих излучений. Гамма метод основан на регистрации естественного гамма-излучения горных пород и руд, так как источником этого излучения является сама исследуемая среда.

· Физические основы:

- Естественной радиоактивностью называется самопроизвольный распад ядер атомов некоторых химических элементов, сопровождающийся испусканием альфа- (положительно заряженные частицы), бета- (поток быстро летящих электронов), гамма – ( короткие электромагнитные волны) излучений.

Длина пробега в воздухе:

α частицы – первые сантиметры;

β луча - первые десятки сантиметров;

γ излучения – десятки метров.

Период полураспада:

Ra – 1620 лет;

U - миллиарды лет;

Радона – 3,8 суток

Единицы измерения:

- Для характеристики радиоактивных пород используют разнообразные единицы радиоактивности.

Единицей любогорадиоактивного вещества в международной системы единиц СИ является беккерель (Бк). Он равен активности нуклида в радиоактивном источнике, в котором за 1 сек происходит распада 1 ядра атома вещества. (в 1 грамме Ra за одну секунду распадается 3,7*10¹⁰атомных ядер).

При производстве гамма- каротажа мы измеряем мощностью экспозиционной дозы (МЭД) гамма – излучения, что является отношением экспозиционной дозы к интервалу времени, за который получена эта доза. Единицей мощности экспозиционной дозы в системе СИ является ампер на килограмм (А/кг), ей соответствует возрастание экспозиционной дозы на 1 Кл/кг за 1 сек.

Мы же используем внесистемную единицу (МЭД) Рентген (Р), которая выражается в рентгенах в час (Р/час), а также в производных единицах, в нашем случае микрорентген в час (мкР/час)- одна миллионная часть Рентгена.

Между собой указанные единицы связаны соотношением:

1 мкР/час = 71,6 * 10^-15 А/кг

Радиоактивность горных пород в основном определяется содержанием радия, урана, тория и изотопа калия-40.

Назначение и решаемые задачи:

гамма-каротаж (ГК) – предназначен (по гамма-излучению радия) для выявления рудных интервалов, определения их подсчетных параметров (глубины залегания, мощности, содержания урана, линейных запасов), и принятия решений по конструкции технологических скважин, а также для литолого-стратиграфического расчленения разреза (литологический гамма-каротаж).

Типы скважинных приборов их размеры, точки записи и принцип работ

В настоящее время для Гамма-каротажа применяется два типа скважинных снарядов, КСП-60 и СПР-50.

Гамма – излучение регистрируют сцинтилляционными детекторами. Сцинтилляционный детектор представляет собой фотоэлектронный умножитель, сопряжённый с каким-либо сцинтиллятором (люминофором-ФОСФǑР), т.е. веществом, способным испускать видимое или ультрафиолетовое излучение при попадании в него гамма – квантов.

У нас в качестве сцинтиллятора, служат кристаллы йодистого натрия, активированного таллием (NaJ)Tl., размером 30*70 мм. Данные сцинтилляторы позволяют регистрировать скорость счета до 1*10⁴ имп/сек., кристаллы размером 18*30 мм до 5*10⁴ имп/сек.

Монокристаллы, используемые в блоках детектирования, должны быть прозрачными, не иметь трещин, царапин, расслоения и желтизны.

Что такое активированного таллием? Фотоны света в кристалле испускаются из определенных мест называемых центрами. Этими центрами служат атомы активаторов, искусственно введенные в кристалл йодистого натрия. (в данном случае таллия)

Возникающие в сцинтилляторе кванты света, попадая на фотокатод ФЭУ, преобразуются в электроны. Посредством динодов усиливается поток электронов, который собирается на аноде и преобразуется в импульсы напряжения.