Селективный гамма-гамма-каротаж

Селективный гамма-гамма-каротаж (ГГК-С, он же Z-ГГК) основан на изучении фотопоглощения γ-квантов в горных породах. Поскольку этот эффект превалирует при низкой энергии        γ-квантов, в ГГК-С используют источники с энергией   < 0,5 МэВ. Такими источниками являются искусственные радионуклиды: Sе⁷⁵ и Hg²⁰³.Длина зонда 10–20 см.

Область применения. ГГК-С применяется, главным образом, на угольных и рудных месторождениях для определения зольности углей. Чистый уголь имеет   ≈ 6, поскольку состоит из углерода. Негорючий остаток углей (зола) состоит, в основном, из кремнезема и глинозема с примесью окислов железа,  золы составляет 12–13 единиц. Между зольностью углей   и их  существует функциональная зависимость. Поскольку метод ГГК-С чувствителен к малейшим изменениям  среды, то по его результатам можно оценить зольность ископаемых углей.

На рудных месторождениях метод ГГК-С применяют для выделения рудных интервалов в разрезах скважин. При измерении спектра рассеянного γ-излучения можно определить, каким элементом вызвано поглощение, т.е. возможно изучение вещественного состава руд.

На нефтяных и газовых месторождениях метод ГГК-С находит применение пока только при дефектоскопии обсадных колонн.

 

Нейтронный каротаж

      (стационарные нейтронные методы)

При нейтронном каротаже изучаются характеристики нейтронного и γ-излучений, возникающих при облучении горных пород источником нейтронов. В промышленности применяются стационарные и импульсные нейтронные методы исследования скважин. К стационарным относятся: нейтронный гамма-каротаж (НГК), нейтрон – нейтронный каротаж по тепловым (НК-Т) и надтепловым (НК-Н) нейтронам.

Стационарные источники нейтронов содержат смесь порошков бериллия с радиоактивным веществом, испускающим альфа-частицы (например, полоний, плутоний). При бомбардировке ядер атомов бериллия альфа-частицами радиоактивного вещества происходит ядерная реакция:

                                    ,                         (3.27)

где через  обозначен нейтрон.

 

Эти источники представляют герметические ампулы и называются ампульными, дают быстрые нейтроны с энергией                 11 МэВ; максимумы распределения по энергии приходятся на 3 и 5 МэВ. Интенсивность таких источников составляет не менее             (3 ± 4)10^–6 нейтрон/с, для чего активность Ро или Ри должна быть порядка 10¹¹ Бк.

Нейтронный источник другого типа – генератор нейтронов. Титановая или циркониевая мишень с растворенным в ней изотопом водорода тритием () бомбардируется дейтонами (ядрами тяжелого водорода ), ускоренными линейным ускорителем под напряжением около 10⁵В. По реакции  образуются нейтроны с энергией 14 МэВ. Более высокая энергия нейтронов и монохроматизм излучения являются преимуществом таких генераторов. Другое преимущество – возможность выключения источника, что повышает безопасность работ и позволяет доводить его интенсивность до 10⁸ – 10⁹ нейтрон/с.

Источники третьего типа – некоторые изотопы трансурановыхэлементов, например, калифорния (²⁵²Cf), претерпевающие интенсивное самопроизвольное деление ядер с испусканием нейтронов.

Будучи электрически нейтральными, нейтроны не испытывают действия электронной оболочки и заряда ядра, поэтому обладают большой проникающей способностью. Кроме того, при соударении с ядрами они вызывают разнообразные ядерные реакции, что делает их весьма полезными при изучении ядерного, а, следовательно, и химического состава горных пород.