Методы естественной радиоактивности горных пород.

Понятие о радиоактивном распаде, естественная радиоактивность горных пород. Взаимодействие γ - излучения с веществом. Индикаторы γ - излучения. Принципиальная схема приборов для изучения естественной радиоактивности пород в скважинах.

Кривые естественной радиоактивности в пластах различной мощности. Геологическая интерпретация кривых диаграмм естественной радиоактивности.

Методы искусственного поля радиоактивности. Нейтронные методы. Распространение нейтронов в горных породах, процессы замедления и поглощения нейтронов, радиационный захват. Нейтронные свойства основных породообразующих элементов. Источники нейтронов. Сущность методов нейтрон-нейтронного по надтепловым нейтронам, нейтрон-нейтронного по тепловым нейтронам, нейтронного гамма-метода. Зависимость показаний нейтронных методов от длины зонда и свойств горных пород. Изображение результатов исследования нейтронными методами, их геологическое истолкование и область промышленного использования.

Другие ядерные методы исследования скважин. Метод рассеянного гамма-излучения. Физические основы метода. Зависимость показаний от длины зонда, свойств горных пород и диаметра скважин. Радиус исследования. Решаемые задачи. Импульсные нейтронные методы. Импульсный генератор нейтронов. Геологическое истолкование получаемых результатов. Непрерывная и "точечная" регистрация. Метод наведенной активности. Сущность и область применения методов радиоактивных изотопов. Типы современной аппаратуры для производства радиометрических исследований. Меры по охране труда и безопасности работ.

Изучение раздела радиометрии скважин с основ природы γ^-, β^-, α^-и нейтронного излучения и их взаимодействия с веществом. Это поможет понять физическую природу явлений, лежащих в корне радиоактивных методов исследований, скважин. Рекомендуется обратить внимание на индикаторы излучения, поскольку физические основы радиометрии тесно связаны с разнообразным взаимодействием элементарных частиц с веществом. В методе естественной радиоактивности требуется разобрать основы теории и методики результатов скважинных исследований, обращая внимание на возможность широкого использования этого метода для изучения литологии разреза скважин, определения глинистости пород. Одним из возможных путей значительного повышения геологической эффективности методов естественной радиоактивности представляется использование гамма-спектральной чувствительной аппаратуры.

При проработке физических основ нейтронного-гамма метода следует остановиться на связи излучения радиационного захвата с водосодержанием горных пород. Следует заметить, что влияние гео-материи и водосодержания сред на характер распределения поля тепловых нейтронов в скважине изучено лишь для некоторых частных случаев и интерпретация диаграмм сводится к введению эмпирических поправок в величину наблюдаемой интенсивности излучения. При изучении нейтрон-нейтронных методов рекомендуется внимательно разобраться в различии регистрируемых эффектов, получаемом за счет хлоросодержания среды, и сравнить эти эффекты с регистрируемыми нейтронными гамма-методами.

Изучение нейтронных методов нужно завершить модификациями этих методов, основанных не на стационарном радиоактивном поле, В них измерения проводятся в импульсном режиме с использованием импульсных скважинных генераторов нейтронов.

При рассмотрении гамма-гамма методов рекомендуется на основании изучения процесса взаимодействия гамма излучения с веществом сначала остановиться на возможности определения плотности пород по величине наблюдаемого рассеянного излучения. Метод наведенной активности следует рассмотреть с точки зрения возможностей изучения с его помощью вещественного состава. Метод изотопов (модификация метода меченых атомов) используется преимущественно для обнаружения возможности проникновения одного вещества в другое. Поэтому и задачи, решаемые этим методом, широки: от определения эффективной пористости, проницаемости горных пород до контроля технического состояния скважин.

Необходимо обратить особое внимание на вопросы техники безопасности при работе с изотопами.

Регистрация диаграмм радиометрии ведется теми же регистрационными приборами, что и в методах электрометрии. Для получения непрерывной кривой, показывающей изменение среднего значения интенсивности измеряемого излучения по оси скважины, перед регистрирующим прибором в схеме радиометрического канала ставится интегрирующая ячейка. Устройство аппаратуры для регистрации диаграмм стандартных методов радиометрии скважин следует начать с изучения сдвоенного двухканального прибора с наземным пультом управления. Этот комплект аппаратуры позволяет производить одновременную регистрацию диаграмм гамма- и нейтронного гамма- методов.

Важным вопросом при радиометрии скважин является эталонировка и установка масштабов регистрируемых кривых.

Разбирая вопрос методики проведения работ на скважинах, необходимо остановиться на технике безопасности и охране труда.

 

Контрольные,вопросы и задания.

1. Какие радиоактивные излучения используются в практике промысловой геофизики для изучения разрезов скважин?

2. Как взаимодействуют с веществом гамма- и нейтронное излучения?

3. Каковы преимущества и недостатки сцинтилляционных счетчиков по сравнению с газоразрядными?

4. Изложите сущность метода естественной радиоактивности.

5. Как влияют скважинные условия на характер кривой гамма - метода?

6. Какие задачи решает гамма-спектрометрия естественного излучения?

7. Назовите существующие модификации нейтронных методов. Какие эффекты изучаются каждым методом?

8. Как устроены нейтронные зонды? Как влияет размер нейтронного зонда на характер кривых нейтронных методов? Что такое область инверсии?

9. Какие эффекты регистрируются нейтронным гамма-методом? Как влияют водородо- и хлорсодержащие среды на показания этого метода?

10. Изложите приемы обработки диаграмм нейтронного гамма-метода.

11. В чем сущность нейтрон-нейтронных методов по тепловым и по надтепловым нейтронам?

12. Приведите схему скважинного импульсного нейтронного генератора. В чем преимущества и недостатки импульсного нейтронного генератора по сравнению с стационарными изотопными источниками?

13. Какова физическая сущность и какие задачи решаются гамма-гамма методом?

14. Какие задачи решаются методом радиоактивных изотопов?

15. Начертите блок-схему стандартной радиометрической аппаратуры.

16. Какие изменения претерпевает схема стандартной радиометрической аппаратуры при переходе к регистрации диаграмм гамма-гамма метода, метода радиоактивных изотопов, метода наведенной активности, нейтронных методов?

17. Опишите методику эталонирования радиометрической аппаратуры. Как устанавливаются масштабы записи диаграмм ГМ и НГМ?

 

РАЗДЕЛ 4.

ДРУГИЕ ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДО ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗРЕЗОВ СКВАЖИН.

 

Термические методы исследования скважин, их.роль и назначение. Термометры, их действие и конструкция. Метод естественного теплового поля. Условия и методика регистрации термограмм. Метод изучения локальных тепловых полей. Метод искусственного поля, методика проведения исследований скважин. Изображение и истолкование результатов. Использование методов термометрии для контроля за разработкой газовых месторождений и подземных газовых хранилищ.

Акустический метод. Характер распределения упругих волн в горных породах. Связь между геологическими факторами и условиями распределения упругих волн: скоростью, поглощением энергии. Принципиальная блок-схема аппаратуры. Истолкование результатов.

Кавернометрия скважин. Устройство каверномера. Обработка диаграмм.

Инклинометрия. Сущность. Устройство инклинометра. Построение инклинограммы. Геохимичзские методы исследования скважин. Газометрия скважин. Методика непрерывной регистрации содержания газа в буровом растворе. Люминисцентный метод. Оформление результатов исследования и их интерпретация.

Метод продолжительности проходки. Способ регистрации, изображение и геологическая интерпретация диаграмм.

Методы термометрии по характеру теплового поля делятся на два (естественное и искусственное) поля. Задачи, решаемые при этом различны. Основное внимание из термических методов изучения разрезов скважины следует обратить на способы определения характеристик естественного теплового поля Земли, таких как геотермический градиент, геотермическая ступень, величина теплового сопротивления пород, а также возможности повышения геологической эффективности методов при переходе на измерение температур с помощью дифференциальных термометров.

При изучении аппаратуры следует ознакомиться со схемами обычных и дифференциальных термометров, работающих на трехжильном и одножильном кабеле, а также методику регистрации термограмм.

В последние годы приобретают большое значение методы, основанные на изучении упругих свойств горных пород (акустический метод). Скорость распространения упругих волн в горных породах зависит не только от их минерального состава, но и от пористости пород и формы порового пространства. Эти же факторы влияют на затухание упругих волн. Известны две модификации ультразвуковых исследований: по скорости (интервальному времени) распространения упругих колебаний и по их затуханию. Обе модификации позволяют выделить и оценить пористость пластов коллекторов. Находит широкое применение акустический метод для контроля степени схватывания цемента затрубья с горной породой и колонной.

Метод кавернометрии дает возможность не только получать необходимые сведения о техническом состоянии скважин, но и детально расчленить разрезы скважины по литологии вскрытых пород, выделять коллекторы и глинистые покрышки. Геохимические методы являются прямыми методами поисков залежей нефти и газа, вскрытых бурящимися скважинами. Они подразделяются на две модификации: газометрия скважин и люминисцентно-битуминологический анализ. Газометрия, в свою очередь, может производиться путем непрерывной регистрации газосодержания в буровом растворе или покомпонентным анализом газа в определенных участках разреза скважины, как в процессе бурения скважины, так и после завершения бурения.

При изучении методов продолжительности проходки обратите внимание на то, что с помощью этого метода возможно получить данные о разрезе скважины непосредственно в процессе бурения.

 

Контрольные вопросы и задания.

 

 

1. В чем сущность метода естественного теплового поля?

2. В чем сущность метода искусственного теплового поля?

3. Изложите принцип интерпретации термограмм метода искусственного теплового поля.

4. Как устроены термометры, работающие на трехжильном и одножильном кабеле? Начертите схему, объясните принцип действия.

5. Какие геологические задачи решаются методом термометрии скважин?

6. Какова схема распространения упругих волн в породах и скважине? Какие волны и при каких условиях наблюдаются?

7. Как определяется скорость распространения упругих волн по диаграммам ультразвукового метода?

8. Что такое коэффициент затухания (поглощения) упругих волн?

9. Какие механические свойства пород влияют на время их разбуривания?

10. Как регистрируется продолжительность или скорость проходки скважины?

11. С какой целью проводится кавернометрия скважин?

12. Какие параметры регистрируются при инклинометрии скважин?

13. В чем сущность газометрии?

14. Опишите устройство и принцип действия хромотермографа. Для каких целей он используется?

15. Как интерпретируются диаграммы газометрии?

16. Как изображаются результаты инклинометрии, как они используются при геологических построениях?

 

РАЗДЕЛ 5.