Gammakvantide vastastikune mõju ainega. Gamma kvantide summaarne lineaarne sumbumiskoefitsient aines Gamma kvantide õhuga kokkupuute tunnuste arvutamine

Gammakvantide vastastikmõju ainega erineb põhimõtteliselt laetud osakeste vastastikmõjust.

Esiteks ei ole aeglustamise kontseptsioon gammakvantide puhul kohaldatav. Nende kiirus ei sõltu energiast ja on umbes 300 000 km / s. Lisaks pole neil laengut ja seetõttu ei koge nad aeglustuvat Coulombi interaktsiooni.

Sellest hoolimata võib efektiivne interaktsioon r-kvantide puhul ilmneda juba angströmi kümnendike kaugusel (1A \u003d 10-8 cm). Selline vastasmõju toimub r-kvandi otseses kokkupõrkes aatomi elektroni või tuumaga. Gamma - kvant oma elektromagnetväljaga saab suhelda nende osakeste elektrilaengutega ja kanda need kogu energia või osa sellest üle.

Joonis: 7.2.

Gammakvantide tekitatud spetsiifiline ionisatsioon on ligikaudu 5 × 104 korda väiksem kui alfaosakeste spetsiifiline ionisatsioon ja 50 korda väiksem kui beetaosakeste spetsiifiline ionisatsioon. Vastavalt sellele on gammakiirguse läbitungiv jõud suurem. Footonite interaktsioone ainega saab klassifitseerida kahe peamise tunnuse järgi:

• 1) osakese tüübi järgi, millega footon interakteerub (aatom, elektron, aatomituum),
• 2) vastastikmõju olemuse järgi (neeldumine, hajumine, paaride moodustumine).

Energiavahemikus 0,5 kuni sadu MeV mängib r - kvantide energia kadumisel peamist rolli 4 protsessi, mis põhjustavad r - kiirguse intensiivsuse nõrgenemist: koherentne hajumine, fotoelektriline efekt, Comptoni hajumine ja elektron-positronipaaride moodustumine (joonis 5.2).

Peatume üksikasjalikumalt peamiste protsesside kaalumisel, mis kaasnevad gammakiirguse läbimisega aine kaudu.

Gammakvantide koostoimed ainega

HEA RADIOMETRIA FÜÜSILINE ALUS

2. OSA Tuumafüüsika meetodid

Tuuma geofüüsikas kasutatakse ainult kõige enam läbitungivat kiirgust - neutrone ja gammakvante, mis "valgustavad" kaevu moodustumissüsteemi läbi terasest korpuse ja tsemendikivi. Kivimites esinevate neutronite põhjustatud reaktsioonid on palju mitmekesisemad kui gammakvantide põhjustatud reaktsioonid. Sel põhjusel kasutatakse statsionaarseid ja impulssneutroni meetodeid nafta-, gaasi- ja muude mineraalide ladestustes laialdaselt kivimite reservuaari omaduste määramiseks, tootmisobjektide tuvastamiseks, põllu arengu kontrollimiseks, kivimite ja mineraalsete toorainete elementanalüüsiks ning paljude muude oluliste probleemide lahendamiseks. ...

Gammakvantide (nagu ka teiste osakeste) ja aine koosmõju on efektiivse interaktsiooni ristlõiked - mikroskoopilised ja makroskoopilised. Mikroskoopiline sektsioon s määrab ühe osakese interaktsiooni tõenäosuse teise sihtosakesega (tuum, elektron, aatom). Makroskoopiline sektsioon Σ - ϶ᴛᴏ osakese ja aine ühiku mahu vastasmõju tõenäosuse mõõtmine; see on võrdne mikrosektsiooni korrutisega ja sihtmärkide arvuga mahuühiku kohta. Ajaloolise traditsiooni kohaselt nimetatakse tavaliselt gammakvantide makrotöötlust lineaarne sumbumistegur ja tähistada m-ga (mitte Σ). Väärtus 1 / Σ määrab kindlaks teatud tüüpi interaktsioonide keskmise vaba tee.

Gammakiirgus on aines nõrgenenud: fotoefekt; Comptoni efekt; sidumine; fototuumadevahelised koostoimed.

Millal fotoefekt (Joonis 7.1.1) gammakvandid suhtlevad aatomi elektronkestaga. Saadud fotoelektron kannab osa gammakiirguse energiast E=hv-E 0, kus E 0 on aatomi elektroni sidumisenergia. Protsess toimub energiatel, mis ei ületa 0,5 MeV. Fotoelektriline efekt tekitab ka iseloomulikke röntgenkiire.

Fotoelektrilise efekti mikroskoopiline ristlõige sõltub gammakvandi energiast ja seerianumbrist Z element

s f \u003d 12,1 E –3,15 Z 4,6 [ait / aatom].

Tugev sõltuvus Z võimaldab kasutada fotoelektrilist efekti kivimites raskete elementide sisalduse kvantitatiivseks määramiseks (röntgenkiirguse radiomeetrilised ja selektiivsed gamma-gamma meetodid).

Millal compton mõju, gammakiirgus interakteerub elektronidega, kandes neile osa energiast edasi, ja levib seejärel kivimis, kogedes mitmekordset hajumist algse liikumissuuna muutumisega. See protsess on võimalik mis tahes gammakvantide energia korral ja on põhiline 0,2 juures<E<3 МэВ, т. е. именно в области спектра первичного излучения естественно-радиоактивных элементов.

Joonis 7.1a, b. Gammakiirguse ja aine koostoime peamised tüübid ( a) ning energiate ja aatomnumbrite vahemikud, milles need esinevad ( b) (IAEA, 1976 ᴦ.):

1 - fotoefekt; 2 - Comptoni hajutamine; 3 - elektron-positroni napi moodustumise mõju

Aatomituumade valdkonnas footonitest tulenevate elektronide ja positronide paaride moodustumisprotsess on kõige tõenäolisem raskete elementide (vt joonis 7.1b) sisaldavate kivimite puhul, mille energia on vähemalt 1,02 MeV.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ erinevate energiate korral toimivad gammakvandid koostoimes peamiselt erinevate sihtmärkidega: aatomid, elektronid, aatomituumad.

Energiapiirkonnas, kus Comptoni ja fotoefektid on kõige olulisemad (joonis 7.1b), on interaktsiooni kogu makroskoopiline ristlõige (nimetatakse ka lineaarseks sumbumisteguriks)

m \u003d m f + m k \u003d m k (1 + m f / m k) (7,1)

kus m kuni \u003d n e s k - Comptoni efekti makrosektsioon; n e on elektronide arv mahuühiku kohta.

Elektrooniline meediumtihedus, mis koosneb elementidest suhtega Z / A \u003d 1/2, on rangelt proportsionaalne puistetihedusega (selliseid keskkondi nimetatakse "normaalseks"). Vesiniku olemasolu tõttu, mille puhul Z / A \u003d 1, erinevad kivimid "tavalistest" keskkondadest; selle erinevuse mõõt on "normaliseerimistegur".

Komplekskompositsiooni keskmise aatomi number on sellise monoelemendikeskkonna seerianumber, mille fotoelektrilise neeldumise ristlõige on sama kui antud mitme elemendi keskkonnas.

Monoelementkeskkonna jaoks n e\u003d d N A Z/Akus N A - Avogadro number; A ja Z - massinumber ja seerianumber; d - tihedus. Elemendid, mis moodustavad kivimit moodustavad mineraalid Kuna aatomituumade stabiilsuse tingimus (tuumajõudude küllastumise tingimus) nõuab, et A=N+P» N+Z»2 Z, (N» Z) (kus N ja R Kas neutronite ja prootonite arv tuumas), siis Z/A\u003d 0,5 sõltumata elemendi tüübist (erandiks on ainult vesinik).

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, Comptoni hajutamise korral määratakse makrosektsioon m k tiheduse järgi (väärtus 2d Z/A nimetatakse tavaliselt elektronide tiheduseks). See asjaolu on range füüsiline põhjendus gamma-gamma meetodi (GGM) tiheduse muutmine ... Comptoni efekti energiapiirkonnas m »d ja väärtus

ei sõltu tihedusest (joonis 7.2b); seda väärtust nimetatakse tavaliselt “massi sumbumisteguriks”.

Joonised 7.2a, b... Massisummutuskoefitsiendi m / d sõltuvus gammakvantide energiast ( a) ja aatomnumber Z element ( b). Kõverate kood - gammakvantide energia, MeV

Fotoelektrilise efekti ja Comptoni hajumise mõju võrdlemise mugavuse huvides kasutatakse fotoabsorptsiooni ristlõiget ühe elektroni kohta

s f / Z = P e × 10–2 ( E/132) –3,15 , (7.3)

kus väärtus P e ("Fotoelektriline neeldumisindeks") on võrdne ( Z/ 10) 3.6. Ristlõike m f / m suhe \u003d s f / Z s suhe " P e/ s k. Efektiivne aatomnumber Z ef väljendatakse järgmiselt (mitme elemendiga keskkonna puhul):

kus Z i, A i, P i -seerianumber, aatommass ja kaalu (massi) osa ivastavalt elementi ja summeerimist laiendatakse kõigile loodusliku segu elementidele.

Summutamine ja intensiivsus dJ lai gammakiirguse kiire paksusega homogeense aine lamedas kihis dx kirjeldatakse diferentsiaalvõrrandiga, mis sarnaneb radioaktiivse lagunemise seadusega:

terviklikul kujul

J(x) = J 0 exp (–m x). (7.6)

Kui söötme tihedus sõltub x("Tõkke" geomeetria), see tähendab μ = μ (x)

J(x) = J 0 exp [–Λ ( x)], (7.7)

kus Λ on kihi x optiline paksus või

kus T (x) on kihi x massi paksus; - massi sumbumistegur.

Punkt-isotroopse allika korral asetatakse eksponentsiaalse sumbumise seadus (7.7) geomeetrilise lahknemise seadusele 1 / (4p r 2) sfäärilises geomeetrias ("pöördnurkseadus"):

J(r) \u003d J 0 exp (–m r) / (4p r 2). (7.9)

See väljend kirjeldab hajutamata (neutroni- või gamma-) kiirguse ruumilist jaotust. Monoenergeetilise allika mitmekordse hajutatud kiirguse spekter (joonis 7.3) sisaldab hajutatud kiirgust, kuid väheneva energia korral annab mitmekordne hajutatud kiirgus veelgi suurema panuse. Kui fotoefekti ristlõige on väike, siis määravaks teguriks on aine elektrontihedus, mille omakorda määrab keskkonna tihedus. Fotoelektrilise neeldumise ristlõike suurenemisega (vastavalt gammakvantide energia vähenemisele) spektri amplituud väheneb ja selle määrab lisaks tihedusele ka aine efektiivne aatomnumber (fotoelektrilise neeldumise indeks). Sel põhjusel võimaldab spektromeetriline registreerimine lisaks kivimi tihedusele määrata ka selle tegeliku aatomnumbri (kivimi litoloogiline tüüp). Seda HGM-i modifikatsiooni nimetatakse tavaliselt “valikuliseks”.

Joonis 7.3. Hajutatud gammakiirguse spekter sama tihedusega, kuid erineva koostisega kivimites (vastavalt I.G. Dyadkin, 1978 ᴦ; V. Bertozzi, D. Ellis, J. Volu, 1981 ᴦ.):

1 -3 - aatomnumbrid Z vastavalt väike, keskmine ja suur; 4 - fotoelektrilise efekti ja Comptoni hajumise piirkond; 5 - Comptoni hajumispiirkond, S - spektri pehme osa; H - spektri kõva (Compton) osa

Millal gGM-i selektiivne modifitseerimine (GGM-S) kasutavad pehme gammakiirguse allikaid ja detektoreid. GGM-S näidud sõltuvad nii gammakvantide Comptoni hajumisest (seega keskkonna tihedusest) kui ka nende neeldumisest, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ määratakse raskete elementide kontsentratsiooniga kivimis. Meetodi tõlgendusparameetriks on fotoelektrilise neeldumise ristlõige - P e [ait / elektron]. Makroskoopilist absorptsiooni ristlõiget aine mahuühiku kohta tähistatakse U-ga, seda on kombeks nimetada fotoabsorptsiooni parameeter [ait / cm 3] ja see määratakse avaldise järgi:

kus e e on elektronide tihedus. U-parameetril on lineaarne petrofüüsikaline mudel. See võimaldab lisada GGM-S andmed petrofüüsikaliste võrrandite süsteemi, et määrata polüvineraalsete ladestuste litoloogiline koostis ja poorsus. Näiteks söötme kahekomponendilise mudeli puhul (mahtuvuslikku ruumi täitev luustik ja vedelik) määratakse fotoelektriline neeldumisindeks väljendiga:

U \u003d K p U fl + (1-K p) U sk, (7.10)

kus U fl, U sk on vastavalt vedeliku ja skeleti parameetrid.

Arvatakse, et tuuma gammakvant on elektromagnetilise kiirguse kvant, mille energia on vahemikus 10 keV - 10 MeV, tuuma poolt eraldatud. Gammakvanti võib vaadelda kui massi ja laenguta osakest, mis liigub valguskiirusel. Vaatamata laengu puudumisele suudavad gammakvandid suhelda ainega, peamiselt aatomites olevate elektronidega. Gammakvantide ja elektronide vastasmõju on kolme tüüpi: fotoelektriline efekt, Comptoni hajumine ja elektroni-pozitroni paaride moodustumine.

Fotoefekt on vastasmõju, mille käigus gammakvandi energia muudetakse täielikult (välja arvatud aatomi elektroni sidumisenergia) elektroni kineetiliseks energiaks. Sel juhul kaob gammakvant ja elektron kaotab energia aatomite ioniseerimiseks, moodustades teatud hulga vabu laenguid. On oluline, et see oleks kogu gammakvandi energia (välja arvatud selle väga väike osa), mis kantakse elektronile ja muundatakse seejärel vabade laengute energiaks. Vabade laengute hulk on proportsionaalne elektroni energiaga ja seega ka gammakvantiga. Seetõttu on aines moodustunud laengu mõõtmisega võimalik määrata gammakvandi energia.

Kahjuks on ülejäänud kaks tüüpi interaktsioonid palju keerulisemad. Gamma kvandi hajutamisel elektronile Comptoni abil kannab gammakvant elektronile ainult osa oma energiast ega kao. Seega saadakse madalama energia gammakvant ja elektron. Osa gammakvandi poolt elektronile ülekantavast energiast sõltub gammakvandi ja elektroni hajumisnurkadest pärast interaktsiooni.

See tähendab, et teadmised elektronide energiast pärast Comptoni hajutamist ei anna mingit teavet gammakvandi algenergia kohta.

Elektroni-pozitroni paaride moodustumine toimub siis, kui gammakvandi energia ületab 1,022 MeV. Sel juhul moodustuvad elektron ja positron ning gammakvant kaob. Seejärel kaotab elektron keskkonnas oma energia ja positron hävib, eraldades kaks gammakvanti energiaga 0,511 MeV. Eraldatud gammakvandid osalevad omakorda fotoabsorptsiooni ja Comptoni hajutamise protsessides. Seega on paaride moodustamise ajal võimatu saada teavet ka primaarse gammakvandi energia kohta.

Ideaalne detektor peaks kogu gammakvandi energia muundama elektriliseks impulsiks, mille suurus on otseselt proportsionaalne kvandi energiaga, seetõttu on kõigist kolmest gammakvantide ja ainega interaktsiooniprotsessist kõige informatiivsem fotoelektriline efekt.

Aktiivsuse mõõtmisel heade tulemuste saamiseks on vaja maksimeerida fotoelektrilise efekti kanalit läbivate interaktsioonide arvu, vähendades ülejäänud kahe registreerimist segava tüübi arvu. Kuna fotoelektrilise efekti tõenäosus, sõltuvalt aine (Z) aatomite keskmisest laengust, suureneb proportsionaalselt (Z4) - (Z5) kraadiga, on detektorites vaja kasutada aineid, mille maksimum on Z.

Muidugi võivad kõik interaktsiooniprotsessid toimuda isegi ühe gammakvandi puhul. Näiteks olles moodustanud paari, kadus gammakvant, positron hävitati, tekitades kaks 0,511 MeV gammakvanti, millest ühe hajutas Compton, teise aga neelas fotoelektriline efekt. Kui gammakvandi energia on väiksem kui 100 keV, siis on põhiprotsessiks fotoelektriline efekt; üle 100 keV energia korral suureneb hajutatud gammakvantide osa ja suurema kui 1,022 MeV energia korral hakkab paaride moodustumine kaasa aitama.

Joonis 1.6.1 näitab kõigi protsesside tõenäosust sõltuvalt gamma kvantide energiast NaI - stsintillatsioonidetektorites kasutatava kristalli puhul.

Nii et gammakvandi energia määramiseks on vaja mõõta detektoris tekitatud laengut, kui gammakvant on täielikult neeldunud.

Y-kvantide koostoimes ainega on 12 tüüpi. Neist geofüüsikas kasutatavatele isotoopiallikatele iseloomulikus energiavahemikus 0,05-5-1,5 MeV on olulised kolm: fotoelektriline efekt, Comptoni efekt ja paaride moodustumine.

Kvantide ja aine vastasmõju mikroskoopiline kogu ristlõige võrdub loetletud protsesside ristlõikede summaga:

Fotoelektriline efekt (fotoelektriline neeldumine) nimetatakse selliseks kvandi vastasmõjuks aatomiga, milles kvant neeldub ja selle energia kulub osaliselt elektroni eraldumisele ja viiakse osaliselt kineetilise energia kujul viimasele.

Fotoelektrilise efekti tagajärjel elektroni kaotanud aatom on ebastabiilses olekus. Kaugemalt tasandilt pärit elektron täidab peaaegu hetkega vabaneva kesta. Energia ülejääk, mis võrdub nende tasemete energiate erinevusega, eraldub iseloomuliku röntgenkiirguse kvantidena, millel on antud elemendi jaoks kindel energia.

Comptoni efekt nimetatakse y-kvantide elastseks hajumiseks aatomite elektronide poolt. Selle tulemusena muudavad kvandid suunda ja viivad osa oma energiast elektronidesse. Eg\u003e Ei puhul võib aatomi elektrone pidada vabaks ja puhkeseisundis. Nende seos aatomiga hajumismustreid praktiliselt ei mõjuta.

(Nt on gammakvantide energia, Ei koguelektroni energia, Z on elemendi järjekorranumber).

Paaritamisefekt koosneb elektroni ja positroni moodustamisest kvandi poolt energiaga, mis võrdub nende osakeste ülejäänud energia \u003d 1,02 MeV summaga.

Aine vaba elektroniga kokkupõrke tagajärjel hävib positron peaaegu koheselt. Sel juhul moodustatakse kaks g-kvanti energiaga 0,51 MeV.

Gamma-kiirte ja neutronite allikad on kaevu radioaktiivse metsavarustuse olulised elemendid. Kui uuritud osakeste voo tiheduse muutus ajaga on seotud ainult statistiliste kõikumistega, nimetatakse allikat statsionaarseks. Kui muutuse põhjustavad mitte ainult statistilised kõikumised, nimetatakse allikat mittestatsionaarseks. Tavaliselt töötavad mittestatsionaarsed allikad

pulsirežiimis.

Kõikumine - füüsikalise suuruse juhuslik kõrvalekalle selle keskmisest väärtusest; tsüklilised kõikumised, ebastabiilsus.

G-kvantide allikateks on metallampullid, mis sisaldavad reeglina (b-aktiivseid ravimeid. B-lagunemise tagajärjel tekib g-kiirgus. B-osakeste kiirgus kustutatakse ampulli korpuses või spetsiaalsete filtrite abil

trov. Preparaadi tüüp, mis määrab allika -g aktiivsuse, kiirgusenergia ja muud parameetrid, sõltub lahendatava probleemi tüübist (tabel 3). Ampulliallikad on statsionaarsed.

Kiirgusandurid on jagatud gaasiga täidetud, stsintillatsiooniks ja pooljuhtideks. Nende töö põhimõte põhineb kiirguse ja aine vastastikmõjul tekkivate elektronide ja ioonide või valgus footonite registreerimisel.

Gaasiga täidetud detektorid on klaasist või metallist toru, mis on täidetud inertse gaasiga ja millel on kaks elektroodi. Ioniseeriva kiirguse puudumisel ei voola elektroodide vahel voolu. Gammakvandid neelduvad gaasis elektronide, neutronite - alfaosakeste ja prootonite - moodustumisega. Laetud osakesed ioniseerivad gaasi, mille tulemuseks on elektrivoolu impulsid.

Stsintillatsiooni loendurid valmistatud optiliselt aktiivsetest ainetest - stsintillaatorid. Kui ioniseeriv kiirgus interakteerub optiliselt aktiivse ainega, ergastatakse aatomeid ja molekule, millest nad vabanevad footonite kiirgamise kaudu. Kvantide registreerimisel kasutatakse stsintillaatoritena naatriumjodiidi NaJ või tseesiumjodiidi CsJ monokristalle, mis on aktiveeritud valguse saagise suurendamiseks tallium T1 abil. Termiliste neutronite registreerimiseks

kasutatakse liitiumjodiidi kristalle, mis on aktiveeritud euroopiumiga, rikastatud 6Li isotoopiga, või tsinksulfiidil põhinevaid kristalle, mis on aktiveeritud hõbedaga.

Pooljuhidetektorid põhinevad vabade laengukandjate tekkimisel tahkises ioniseeriva kiirguse mõjul. Tahkete osakeste vahemik on umbes 103 korda väiksem kui gaasis ja ionisatsiooni tõenäosus

palju kõrgem.

Pooljuhtdetektor (PPD) on väikeste p- ja n-piirkondadega pooljuhträni või germaaniumi materjali kristall, mida iseloomustab suur lisandite kontsentratsioon ja nende vahel paiknev pikenenud saastumata piirkond L. Piirkonna i laiuse saab viia 8–12 mm-ni, kompenseerides lisandeid liitiumioonidega. Seetõttu on olemasolevad PPD-d tavaliselt räni-liitium või germaanium-liitium. Kui i-piirkond on ioniseeritud,

puudub praegune impulss, mille tugevus on proportsionaalne energiaga

ioniseeriv osake.

PPD-d kasutatakse peamiselt kvantide registreerimiseks. Suhteliselt väike töömaht viib asjaolu, et SPD efektiivsus on madal - enamik kvantidest läbib seda, vältides imendumist.

Küsimus

yfm füüsilised alused - vaata ülalt (31 parimat). Pluss see!

Detektorid - vt eespool (31).

Elastne neutronite hajumine on tuumareaktsioon, mille käigus tuuma siseenergia ei muutu ning süsteemi kineetilise energia summa enne ja pärast kokkupõrget on säilinud.

Aeglustus kestab seni, kuni neutronite ja keskkonnaga saavutatakse termiline tasakaal ehk kuni nende energia muutub keskmiselt proportsionaalseks aatomite ja molekulide termilise liikumise energiaga. Sellepärast nimetatakse selliseid neutroneid termilisteks.

Küsimus

Tihedus GGK

Tiheduse gamma-gammakiirte logimist (GGK-P) kasutatakse kivimite tiheduse määramiseks ja kaevu ümbrise kvaliteedi hindamiseks. Vastavalt sellele on olemas gamma-gamma tiheduse mõõturid ja gamma-gamma tsemendimõõturid.

GGK-P füüsikalised alused saab mõista, analüüsides nähtusi, mis tekivad aine kiiritamisel kõva y-kvantiga. Puurkaevu tingimustes rakendatud geomeetria korral on allikad ja detektorid uuritava objekti ühel küljel (joonis 94). Seetõttu on suure Z-ga (plii, volfram) metallist ekraani spetsiaalsete kollimatsiooniaukude kaudu hajutatud

kvandid. Järelikult reguleerib gammakvantide ja aine koosmõju tüüpi kamtoni efekt.

Comptoni efekt nimetatakse y-kvantide elastseks hajumiseks aatomite elektronide poolt.

Z, prootonite arvu ja A- väärtuse suhe

identsete tuumade arvu vähenemise kiirus ajaga \u003d 0,5.

Omakorda, kui Z / A \u003d 0,5, on mc proportsionaalne aine d mahutihedusega. Allpool on selgitus ..

aktsiad ja tähistatud mk-ga

Camptoni efekti jaoks:

Tingimuse Z / A \u003d 0,5 täitmine tähendab, et keskkonna maht on võrdne selle elektronitihedusega 6e. Enamiku kivimite, eriti liivakivide ja karbonaatide tahke faasi btw tihedus on praktiliselt võrdne selle elektrontihedusega

nost be tv. Samal ajal vedela faasi (vesi, õli ja mõned muud moodustamisvedelikud) puhul vesiniku mõjul Z / A \u003d 0,5. Seetõttu erinevad vedelfaasi tihedus dw ja elektrontihedus dw oluliselt. Näiteks vee jaoks:

Poorsete veega küllastunud kivimite jaoks võite kirjutada:

Kui lahutame ühe teisest ja kasutame võrdsust 1, saame:

Seega on vesinikusisalduse mõjul tekkiv viga väike, ligikaudu konstantne ja tõlgendamisel arvesse võetav.

Sondid

On ühe sondi (üks allikas - üks detektor) ja kaks sondi (üks allikas - kaks detektorit) tihedusmõõturit. Sondi Lz (sond) täispikkus on allika tsentri ja detektori vaheline kaugus, sondi L pikkus on kaugus

mööda sondi välist generaatriksit kollimatsiooniaukude proksimaalsete servade vahel. Sondi maksimaalset pikkust piirab allika ohutusega seotud tegevus, minimaalset - ekraani suurus. Enamiku kahe sondiga seadmete puhul on väikese sondi Ls \u003d 15-25 cm (L \u003d 10-18 cm), suurel Ls \u003d 35-45 cm (L \u003d 30-35 cm).

GGM-idel on madal sügavus ja seetõttu on nende näidud suured

efekti avaldavad savikook ja koopad. Samal põhjusel ei saa neid kasutada kivimite parameetrite määramiseks puurkaevudes.

Gamma-gamma tiheduse mõõtmise abil lahendatud ülesanded:

erineva tihedusega kivimite valik kaevude sektsioonides; mineraalide sisalduse eraldamine ja kvantifitseerimine, mille tihedus erineb peremeeskivimite tihedusest; poorsusteguri määramine.

Peatume lühidalt neil kõigil. Gamma-gamma tiheduse mõõtmine võimaldab eraldada kivimid, mille tihedus erineb rohkem kui 0,03-0,05 g / cm3. See eristab ühemõtteliselt kivisoolasid, anhüdriite terrigeensetes ja karbonaatsetes osades - nafta- ja gaasimahutites, mida iseloomustab madal tihedus.

Gamma-gamma tiheduse mõõtmise abil on võimalik määrata kivisöeõmbluste sügavus, paksus ja struktuur (d \u003d 1,2-1,8 g / cm3). Seda kasutatakse ka mineraalide eraldamiseks, mille tihedus erineb peremeeskivimite tihedusest. Esiteks puudutab see mangaani ja kromiidimaake (d \u003d 3,7-4,5 g / cm3). Korrelatsiooni olemasolu söe tuhasisalduse ja nende tiheduse, raudrohkete kvartsiitide tiheduse ja rauasisalduse vahel võimaldab GGK-P-d kasutada

reservide arvutamine.

Poorsustegur määratakse järgmise valemiga:

Tuletatud valemist 2) (ülal).

Küsimus

Neutroni sisselogimine

Kaevude logimise meetodit, mis põhineb kivimite kiiritamisel kiirete neutronite statsionaarse vooguga ja termiliste neutronite, epitermiliste neutronite või gammakiirte registreerimisega, nimetatakse neutronite logimiseks (NL).

NK modifikatsioonid

On epitermiline neutronneutronite logimine (NNK-NT), termiline neutronneutronite neutronite logimine (NNK-T), integreeritud neutronite gammakiirte logimine (NGK) ja spektromeetriline neutronite gammakiirte logimine (SNGK).

Süvaaugu tööriistad neutronimeetodid on ligikaudu sarnased (joonis).

Üldiselt sisaldavad need: voodrit / kiirete neutronite 2 ampulli allikaga (transportimise ja ladustamise ajal asetatakse vooder koos allikaga kaitsekonteinerisse); välja arvatud detektori otsene kokkupuude vesinikku sisaldavast materjalist valmistatud moderaatori ekraaniga 3 ja pliid valmistatud absorbeeriva ekraaniga 4; 5 neutroni või 7-kvandi detektor; loodusliku kiirguse 6 y-kvandi detektor; elektrooniline vooluring 7. Seega on seadmed ette nähtud samaaegseks NDT ja GC jaoks.

Detektorite pikkus ja ekraanide olemasolu kaeveava tööriistas viib

asjaolu, et detektor 4 asub inversioonipunkti taga. Seetõttu võivad kõrge

aeglustite tsentraliseerimine, näiteks poorsed õli kandvad reservuaarid, erinevad

vähendatud näitajatega neutronimeetodite diagrammid ja moodustised on tihedad, madalad

rikkalik - suurenenud. Neutronimeetodite sondid, detektorid, milles

paigutatakse inversioonipunkti taha, nn liigne ümberpööramine.

NDT modifikatsioon sõltub peamiselt detektori tüübist ja ümbritsevatest filtritest. NNK-T mõõteseadmetes kasutatakse heeliumi, harvemini stsintillatsiooni

loendurid. Salvestatud loendamiskiirus on peamiselt tingitud termilisest neutronvoost. NNK-NT mõõteseadmetes on loendurid ümbritsetud kaadmiumfiltritega, mis neelavad termoneutroneid. NGK seadmetes kasutatakse stsintillatsiooni, harva gaasiga täidetud detektoreid.

y-kvanti kasutatakse SNGK spektromeetrilistes seadmetes kvaliteetseid proportsionaalse stsintillatsiooni detektoreid. Mõnel juhul kasutatakse pooljuhtdetektoreid (SCD), mis tagavad oluliselt suurema energiaeraldusvõime. Pöörete arv vajab aga jahutamist, mis raskendab oluliselt instrumentide disaini ja mõõtetehnoloogiat.

NDT-seadme oluline parameeter on sondi Ls pikkus - kaugus allika keskelt detektori keskosani (mitme sondiga instrumentide puhul detektori alguseni).

Füüsilised põhialused

Neutroninäidud sõltuvad kivimi modereerivatest, neelavatest ja kiirgavatest omadustest. Mõelge nende omaduste määravatele parameetritele.

Neutroni mõõdukuse pikkus Ls... On näha, et aeglustumise pikkuse määrab kivimite poorsuskoefitsient, see tähendab, et see on seotud nende vesinikusisaldusega; litoloogia mõju on palju väiksem. Sest

enamiku kivimit moodustavate mineraalide puhul, mis ei sisalda kristallivett, on Ls väärtuste erinevused tähtsusetud. Veelgi enam, need pole tingitud mitte ainult mineraalides sisalduvate elementide erinevatest aeglustavatest omadustest, vaid ka tiheduse erinevusest.

Kivimites, mille poorid on küllastunud veega, õli ja gaasiga, hinnatakse kogu vesinikusisaldust vesinikuindeksi (HI) järgi, mis võrdub antud keskkonnas oleva vesiniku mahu kontsentratsiooni ja magevee kontsentratsiooni suhtega.

vett normaalsetes tingimustes. Sellele parameetrile viidatakse ka kui

samaväärne niiskus w. Magevee puhul samaväärne

niiskus ww \u003d 1. Õlide puhul wn ~ ww \u003d 1.

Puhaste, keemiliselt seotud veevabade kivimite jaoks, mis on küllastunud veega ja veega:

see tähendab, et selliste kivimite VI on võrdne nende poorsusega. Gaasi wg jaoks

Termiliste neutronite keskmine eluiga on t.Suure neeldumise ristlõikega elementide sisalduse suurenemisega t väheneb. Ebanormaalselt madalad väärtused

t on tüüpilised kloriididele, madalad - raua mineraalidele, sulfaatidele, kaaliumpäevakividele, kaaliumile ja rauda sisaldavatele mineraalidele.

Termilise neutroni difusioonikordaja D sõltub peamiselt

Termilise neutroni difusiooni pikkus- Ld. Olles funktsioon D ja t, sõltub Ld väärtus nii keskkonna aeglustavatest kui ka neelavatest omadustest. Vesinikusisalduse ja suure neeldumisega ristlõikega elementide arvu suurenemisega väheneb Ld väärtus.

Kivimite kiirgusvõime n on ühe neutroni kiirguspüüdmisel tekkiva g-kvantide keskmine arv.

Migratsioonivalikud- termiliste neutronite Ln kogu rände pikkus nende aeglustumise ja difusiooni käigus ning neutronite ja gammakiirguse kiirguse kogupikkus kiirguse püüdmisel Lnv määratakse seoste abil:

uurimisraadius ННМ-НТ on väiksem kui ННМ-Т ja ННМ-Т - kui ННМ-Т.

Neutronimeetodid võimaldavad lahendada järgmisi ülesandeid: sektsiooni litoloogiline lahkamine; kivimite poorsuse määramine; gaasi-vedeliku kontakti asukoha määramine. NNM-T ja NGM meetodid võimaldavad määrata õli-vee kokkupuute asukohta koos moodustumisvee olulise mineraliseerumisega ja väikese tsooniga

läbitungimine, samuti kauba kaevudes, tuginedes

tungimistsooni normeerimine. Otsimisel kasutatakse NNM-NT ja NNM-T meetodeid

söeõmblused (kivisüsi sisaldab kuni 12% vesinikku) ja kõrge boorisisaldusega kivimite kaevandamiseks.

Küsimus

Impulss-neutronimeetoditega kiiritatakse kivimit lühikese aja jooksul

(kestusega Δτ \u003d 1-200 μs) kiirete neutronite voog, järgmine

ajavahemike järel τ. Termiliste neutronite või gamma tiheduse registreerimine

kiirguse püüdmise kvandid viiakse läbi teatud aja möödudes

pole viivitust τz. On impulss-neutron gamma meetod (INGM) ja

impulss-neutron-neutroni meetod (INNM). Sai laiemalt levinud

impulsskiirguse režiim saavutatakse väikese suurusega kaevude abil

looduslikud kiirendid, milles ioone kiirendatakse magnetis suurtele kiirustele

suure pinge väli. Eri sihtmärgi pommitamisega löövad nad välja

tugevad neutronid energiaga 14,1 MeV. See kõrge energia annab

uurimissügavus on kuni 60-70 cm, mis on rohkem kui statsionaari kasutamisel

kohalikud allikad. Lisaks, kui toiteallikas on lahti ühendatud,

hüüdnimi ei kiirga ja on seetõttu ohutu. See ei ammenda eeliseid

impulssmeetodid.

OSI-ga toimuvad aeglustus- ja difusiooniprotsessid justkui järjestikku

ajas ja seda saab eraldi uurida sõltuvalt viivitusajast

registreerimine. Registreeritud kiirguse intensiivsus aeglustuse ajal (kuni 10

2μs) iseloomustab kivimite vesinikusisaldust difusiooni ajal (10 (2)

10 (4) μs) - neeldurite kontsentratsioon. On hädavajalik, et termiliste neutronite eluiga kaevus oleks lühem kui kivimis ja soolveega küllastunud koosseisudes lühem kui õliga küllastunud koosseisudes. See võimaldab asjakohaseid rakendades

viivitus (üle 800 μs), teabe hankimine mõjust sõltumatult

hästi vedel ja iseloomustab täiteaine tüüpi. Väärtuse määramine

vee ja õli kokkupuude impulss-neutronmeetoditega on võimalik, kui

soolade kontsentratsioon on üle 30 g / l, samas kui statsionaarsetes meetodites on see väärtus

vähemalt 100 g / l. Põhimõtteliselt lahendavad OSI-d samad probleemid nagu statsionaarsed meetodid,

lahenduse efektiivsus on aga suurem. OSI puudused hõlmavad keerukust

varustus ja väike metsaraie kiirus.

Küsimus 36

Vaata 35

37. Tuuma magnetiline logimine Maa looduslikul väljal (NFL). Füüsilised alused. Kivimite magnetilised omadused. Tuuma magnetiseerimise vektor. Piki- ja põiksuunaline lõdvestus.

FÜÜSIKALINE ALUS

Tuumamagnetiline logimine (NML) põhineb kivimi poore täitvate vesinikvedelike tuumamagnetiliste omaduste uurimisel. Vesinikuaatomite tuumadel, nagu teistelgi elementidel (fluor, alumiinium, süsinik-13 jne), on oma mehaaniline moment P (spin) ja magnetmoment μ, mille teljed langevad kokku.

Spinn (pöörlemine) iseloomustab elementaarosakeste valduses olevate liikumiste arvu sisemist mehaanilist momenti. See võib võtta ainult täis- või pool täisarvu väärtused (0; 0,5; 1; 1,5), väljendatuna h / 2π ühikutes, kus h on Plancki konstant (6,6261 · 10-34 J · Hz-1). Elektroni, positroni, prootoni ja neutroni pöörlemised on võrdsed 0,5-ga. See tähendab, et nende väärtus on 0,5 h / 2π. Selliste tuumade paigutamisel konstantsesse välisse magnetvälja H kipuvad nende magnetmomendid μ orienteeruma antud välja vektori vektorite suunas, mis viib tuuma magnetiseerimise ilmnemiseni. Välise magnetvälja eemaldamisel hävitatakse omandatud tuumamagnetiseerumine aine aatomite ja molekulide juhusliku termilise liikumise tõttu. Kuna see toimub Maa magnetväljas, on tuumad orienteeritud mööda seda välja, precesseerides (summutades pöördeid) selle ümber nagu tipp gravitatsiooniväljas nn Larmori sagedusega

kus Hs on Maa magnetvälja tugevus (Hs≈40 A / m); γkaal \u003d μ / Р on güromagnetiline suhe (eeltöötavate tuumade magnetmomendi μ suhe nende mehaanilisse momenti Р). Suurim γgiri väärtus on vesinikule iseloomulik. See on tuumamagnetismi mõju kõige tugevam väljendus vesinikus. Kõigis teistes kivimit moodustavates elementides on see mõju süvendi mõõtmiseks liiga väike. NMRi põhiülesanne on registreerida vesiniku tuumade prootonite vaba pretsessiooni mõjud maa magnetväljas. Sel eesmärgil lastakse puurauku sisse põhjaauk, sealhulgas piklik ristkülikukujuline mähis, lüliti, mis mähise vaheldumisi ühendab alalisvooluallikaga tugevusega 2-3 A, seejärel võimendi väljundisse. Kui spiraal on ühendatud vooluallikaga, tekib keskkonnas polariseeriv konstantne magnetväli. Kui spiraal on võimendiga ühendatud, võimendatakse selles vesiniktuumade pretsessiooni mõjul indutseeritud EMF ja edastatakse kaabli kaudu pinnale maapinnaseadmesse, kus see registreeritakse (joonis 79).

NMR-meetodil uuringutes esinenud protsesside ja sel juhul tekkivate tuumamagnetiseerumisvektorite skemaatiline esitus on toodud joonisel fig. 80. Välise tehismagnetvälja puudumisel on vesiniktuumade μ magnetmomendid orienteeritud Maa magnetvälja H3 suunas, eelnedes selle ümber (joonis 80, I, a).

Kui polarisatsioonivool Ip lastakse läbi polariseeriva mähise teatud aja jooksul tp (joonis 80, II, a), moodustub uuritavas keskkonnas püsiv tugevuse Hp magnetväli. Selle välja vektor teeb kindla nurga Maa väljatugevuse H3 vektoriga ja ületab seda oluliselt (umbes kahe suurusjärgu võrra). Sellisel juhul aja jooksul tp tekkiv tuuma magnetiseerumisvektor M on orienteeritud vastavalt saadud vektorile Hav, mis on kahe tugevuse Hp ja Hz vektori summa (joonis 80, I, b).

Tuumamagnetiseerumisvektor M luuakse mitte kohe pärast voolu Ip sisselülitamist, vaid pikirelaksatsiooni (tasakaalu loomise) aja jooksul T1, mis iseloomustab tuumamagnetiseerituse suurenemise kiirust rakendatava polarisatsioonivälja suunas (joonis 80, II, b):

kus М0 on tuuma magnetiseerimise vektor tп → ∞ juures; praktiliselt võetakse tp võrdseks (3-5) T1

Pärast polariseeriva voolu väljalülitamist (järkjärgulise languse abil jääkvoolu Ires väärtuseni ja täieliku väljalülitamiseni pärast ajatresse) toimib keskkonnas ainult Maa magnetväli ja tuuma magnetiseerumisvektor töötleb ringi Hc vektori sagedusega ümmarguse sagedusega ω (VI.1), pöördudes järk-järgult tagasi algsele väärtus (joonis 80, I, c). Tuumamagnetiseerumisvektori M Hz osas saab lagundada kaheks komponendiks: pikisuunaline Mll, mis langeb kokku vektori Hz suunaga, ja põiki M пер, mis on risti Hz-ga.

Vektor M ristlõdvestuse T2 ajakonstant (joonis 80, II, c):

Ristiline lõdvestumisaeg T2 iseloomustab signaali lagunemiskiirust (T2 võetakse tavaliselt ajaks, mille jooksul algamplituud E0 väheneb ligikaudu 2,7 korda, E0 on SSP algamplituud, proportsionaalne tuuma magnetiseerumisvektoriga M).

Jääkvoolu väljalülitamisest tingitud transientide mõju vältimiseks nihutatakse mähise võimendiga ühendamise hetk surnud aja τ võrra (vt joonis 80, II, d). Sondimähises indutseeritud EMF võimendatakse ja edastatakse kaabli kaudu päevapinnale, kus salvestusseade salvestab EMF amplituudi Ut ajahetkel t. Amplituud Ut on vaba pretsessioonisignaali ümbris: Ut \u003d U0exp (-t / T2), kus U0 on vaba pretsessioonisignaali algamplituud. Kuna vaba pretsessioonisignaal väheneb eksponentsiaalselt, piisab sellest, kui pärast pretsessiooni algust on selle amplituudil U1 ja U2 või U1 ja U3 kaks väärtust, mis on eraldatud mõne ajaintervalliga t1, t2 ja t3 (35, 50 ja 70 ms), nii et ekstrapoleerimise teel taastada signaali amplituud U0, mida kasutatakse vaba vedeliku indeksi määramiseks:

YMK varustus võimaldab samaaegselt automaatselt registreerida kahte või kolme muutuste logikõverad koos vaba pretsessioonisignaali U1, U2 ja U3 amplituudi sügavusega fikseeritud aegadel t1, t2 ja t3 ning tp ja tres konstantsete väärtustega. Nende andmete põhjal hinnatakse U0 väärtus, mis on vähendatud jääkpolariseeriva voolu väljalülitamise hetkeni (või registreeritakse otse arvutusvahendi kasutamisel). Kõveraid U1, U2, U3, U0, mis on registreeritud sügavuse funktsioonina, nimetatakse NMR kõverateks (joonis 81).

Tuuma magnetiline logimine Maa loodusväljas (NFL). Sond, vaba vedeliku indeksi (ISF) määramise meetod, meetodi näiteid mõjutavad tegurid, TMR sügavus ja ulatus.

NMC diagrammide tõlgendamine

NMR-diagrammide tõlgendamine seisneb vaba pretsessioonisignaali ja pikisuunalise lõdvestusaja T1 väärtuste määramises. Risti lõõgastumise aega T2, mida moonutab Maa välja ebaühtlus, ei kasutata puurkaevude sektsioonide uurimiseks. NMC diagrammide tõlgendamise põhjal on võimalik lahendada peamised probleemid: veehoidlate kindlakstegemine ja nende reservuaari omaduste hindamine; reservuaari küllastumise laadi hindamine ja väljavaated reservuaarist nafta, gaasi või vee saamiseks.

Kollektorite esiletõstmine

Kivimite reservuaaride omaduste uuring viiakse läbi U0 abil. Vaba pretsessiooni mõõdetud signaali suurust mõjutavad ainult need vesiniku tuumad, mis on osa molekulidest, mis on võimelised liikuma reservuaari poorides. Uuringud on näidanud, et madala liikumisvõimega prootoneid sisaldavat seotud vett ja tahkeid süsivesinikke (bituumen, kir, asfalteenid) ei tähista NMR-diagrammidel vaba pretsessiooni signaal. See on tingitud asjaolust, et surnud aja τ olemasolu tõttu (vt joonis 80) registreeritakse NMR-is ainult need ERP-d, mida iseloomustab aeg T2\u003e 30 ms. U0 väärtus kalibreeritakse ühikutes, mida nimetatakse vaba vedeliku indeksiks (FFI) ja mis iseloomustab pooride mahtu (protsentides), mille hõivab vedelik, mis osaleb CSP moodustamises. Tavaliselt peetakse vaba vedeliku indeksit vastavaks efektiivse poorsuse koefitsiendile

kus kwo on jääkvee küllastustegur.

Vaba vedeliku indeks on määratletud kui kivimiproovil, mille poorid on täidetud värske veega, registreeritud esialgse ERP amplituudi ja kivimiprooviga samas mahus oleva destilleeritud veega mõõdetud algse ERP amplituudi suhe. Vastavalt sellele varieerub ISF vahemikus 0 kuni 100%. NMR kõverate skaala kindlaksmääramiseks ISF-i ühikutes on seadmed standardiseeritud.

ISF-i sõltuvust vaba vee sisaldusest ei mõjuta kivimi litoloogilised, struktuursed ega muud omadused. Järelikult moodustavad reservuaaride ja reservuaaride vahekihtide vaheldumisi ISF väärtuse ainult reservuaaride vahekihid ja ülejäänud erinevused, mis ei sisalda vaba vedelikku, ei loo vaba pretsessioonisignaali. Seetõttu võimaldab heterogeense reservuaari või reservuaaripaki jaoks määratud efektiivne poorsus kp.eff määrata vaatlusaluse objekti koguvõimsuse. Vastavalt annab kp.eff korrutis objekti H paksuse järgi kõigi selles sisalduvate reservuaarikihtide kogu efektiivvõimsuse.

Purustatud poorsusega reservuaarides, mis on osa ühisest poorisüsteemist, toimub üleminek ISF-ilt kp.eff-le samamoodi nagu granuleeritud reservuaaride puhul. Veehoidlate puhul, mida iseloomustab eraldatud koobaste olemasolu, mis ei ole seotud ühise pooride süsteemiga, ei ole kp.eff ja ISF võrdlus kohane, kuna isoleeritud koobaste kogumaht ei sisaldu efektiivses poorsuses, vaid on lisatud ISF-i. Sel juhul on vaja välja jätta isoleeritud koobaste maht, mida ISF kõver võtab arvesse, kuid ei mõjuta kp.eff.

Homogeensed vesinikku sisaldavad koosseisud, mille paksus on sondi pikkusega võrdne või ületab selle, on NMR kõveratel tähistatud sümmeetriliste maksimumidega, mis paiknevad moodustise keskosas; kihtide piirid tõmmatakse kaldus joonte keskele (joonis 82). Kui moodustise paksus on väiksem kui sondi pikkus, väheneb ISF võrreldes tegelike väärtustega ja maksimum laieneb; TMR kõverate abil on õhukeste kihtide piiride määramine keeruline. Nende keskmisi väärtusi võetakse oluliste (iseloomulike) suurustena (ISF) k.

Tõeliste väärtuste (ISF) ja andmete (ISF) k saamiseks viiakse sisse parandused kaevu mõju, mudakoogi, kaevu ruumilise orientatsiooni jms jaoks. Selleks ehitatakse vastavad paletid ja nomogrammid.

Kivimi küllastumise olemuse määramine

See määratakse pikirelaksatsiooni aja T1 järgi. T1 mõõtmiseks paigaldatakse instrument ettemääratud sügavusele intervallide kaupa, mida iseloomustab ICF-kõver vaba vedelikku sisaldavate reservuaaridena. Pikisuunalise lõõgastusaja T1 saab määrata Utp abil, võtmata arvesse mitmeid RCC amplituudi mõjutavaid tegureid, nagu kaevu läbimõõt, mudakoogi paksus ja kaevu ruumiline orientatsioon. T1 mõõtmine viiakse uuritud moodustise sügavusel läbi kahel viisil: tugevas valdkonnas - T1c. n ja nõrgas valdkonnas - T1sl.p.

T1c määramiseks. Amplituudide Utp (V-des) mõõtmise rida viiakse läbi erinevatel aegadel tp (s) ja polariseeriva magnetvälja Hp (A / m). Üks mõõtmistest viiakse läbi piisavalt pika ajaga tp → ∞, mis tagab tuuma magnetiseerumisvektori М∞сп (A / m) tasakaalu seisundi (vt joonis 81, II, a ja b). See vektor vastab U∞p ja T1c amplituudile. n saab arvutada:

Pikisuunaline lõdvestusaeg nõrgal väljal T1s. n määratakse jääkpolariseerimisvälja Host kestuse järgi. Selleks mõõdetakse SSP amplituudi fikseeritud polarisatsiooniajal tp, kuid järjestikku muutuva toimeaja tres ja vastavalt jääkvool Ires (vt joonised 80, II, c, d).

Praktikas T1 määramiseks mõõtmistulemuste põhjal ei kasutata amplituudi Utp ja Utres otsest sõltuvust ajast tp ja tres. T1 väärtused leitakse graafiliselt.

Selleks arvutatakse mõõtmistulemuste abil nn pikisuunaliste lõdvestusfunktsioonide Fc väärtused. п (tп) ja Fcl.п (tores), millel on vastavalt tugev ja nõrk väli:

kus U (tp) on SSP amplituud polarisatsiooniajal tp;

kus U (tres) on SSP amplituud jääkvoolu ajal; U (tores → ∞) - RSC amplituud tores → ∞, mida ei mõõdeta otseselt, vaid arvutatakse valemiga U (tores → ∞) \u003d U0 (Ires / Iп).

Funktsiooni Fc arvutatud väärtused. p (tp) või Fcl.p (tres) vastavad tp ja tres tegelikele mõõtmistele ning neid kasutatakse T1 graafiliseks määramiseks. Selleks joonistatakse arvutatud funktsioonid poollogaritmilise skaalaga vormile (joonis 83).

Homogeenses veega küllastunud keskkonnas, mille poorid on ühesuurused, on pikisuunaline lõdvestusfunktsioon isegi seotud vee juuresolekul ühekomponentne. Semilogaritmilises skaalas on selline sõltuvus sirge kujul, konstantse T1 ja funktsiooni väärtustega umbes 0,37 (joonis 83, a). Erineva T1-ga vedelike segu juuresolekul on sõltuvus kujutatud kõverana, mille saab lagundada mitmeks sirgjooneks. Need sirgjooned leiavad iga komponendi T1 (joonis 83, b). Saadud sirgjoonte nurga puutuja on võrdne ajaga T1.

Nagu nähtub joonisel fig. 83, sirgjooned, mis tähistavad funktsioone Fc. п (tп) või Fcл.п (tores) viiakse paralleelselt iseendaga, nii et nad ristuvad ordinaatteljega punktiga, mis on võrdne ühega. Aeg T1, mis vastab ordinaadile 0,37, loendatakse abstsissteljel (ms-des). T1 ligikaudse hinnangu saamiseks piisab mõõtmistest polariseerimisaja kahes väärtuses. Täpsete määramiste korral tehakse kuni 15 mõõtmist tp või tres väärtustele.

Väga läbilaskvates koosseisudes täheldatakse suurimaid lõõgastusaegu (üle 1 s) veega küllastunud või õliga küllastunud koosseisudes, mis sisaldavad õli. Nende väärtuste hajuvus on aga suur: lisaks reservuaari küllastumise olemusele mõjutavad T1 väärtust ka sellised tegurid nagu reservuaari eripind, selle hüdrofiilsus või hüdrofoobsus, poorsuse tüüp, savisisaldus ja vedeliku viskoossus. Formatsiooni õli- ja veeküllastuse erinevuse korral võetakse arvesse, et väga viskoosseid (vaiguseid) õlikomponente madalatel temperatuuridel iseloomustavad vaba pretsessiooni kiiresti lagunevad signaalid ja neid tähistatakse NMR-diagrammide madalate näidudega. Süstitud mageveega tootlike horisondide uurimise kogemuse kohaselt jääb veekihtides tungimistsooni aeg T1 200-600 ms piiresse ning nafta- ja gaasimahutites - 700-1000 ms. Lisaks sellele iseloomustavad nafta- ja gaasimahuteid nafta- või gaasijääkide tõttu sissetunginud tsoonis pikisuunalise lõõgastumise tunnuses kaks komponenti.

Tuumamagnetiline logimine on mõeldud liikuvat vedelikku sisaldavate koosseisude eraldamiseks, nende poorsuse ja küllastuse määramiseks. TMR-i tulemuste integreerimine kaevude muude raie-uuringute andmetega võimaldab laiendada ja selgitada võimalusi reservuaaride poorsuse, efektiivse paksuse, küllastumise ja tööstusliku õlisisalduse kvantitatiivseks hindamiseks. NMR-meetodit kasutatakse ka õli kandvate ja bituumenkivimite eraldamiseks.

NMR-meetodi piirangud on seotud võimatusega mõõta ERP-d suurenenud magnetilise vastuvõtlikkusega keskkonnas (savilahus, kivim), madala efektiivse poorsusega kivimites (1,5–2%), sealhulgas purustatud reservuaarides, kui osa murdudest on täidetud savilahusega. ... Seda meetodit ei saa rakendada väga viskoossete õlide puhul - üle 600 mPa · s, vaba loputusvedeliku - vee või õli - olemasolul, mis loob täiendava SCP. Meetodi puudused on: mõõtmiste kestus (YMK-seadme liikumiskiirus on piiratud polarisatsiooniajaga tp\u003e 3T1 ja ei tohiks ületada 250 m / h); uurimise madal sügavus (umbes 0,2 m), mille tagajärjel on läbitungimistsooni mõju NMR-näidule suur. Tuumamagnetiline logimine on rakendatav avatud puuriga puurkaevude sektsioonide uurimisel.

Sarnane teave.

Kaevude geoloogilise osa uuring (kaevu litoloogiline-geoloogiline osa)

Kaevude tehnilise seisukorra uuring

Kontroll nafta- ja gaasiväljade arendamise üle

Laskmine ja lõhkamine kaevudes

Veehoidla testimine ja puuraugu proovide võtmine

8. Gammakvantide vastastikmõju ainega, gammalogimine, lahendatavad probleemid

Radioaktiivsus on mõnede aatomituumade võime spontaanselt laguneda α-, β-, γ-kiirte ja mõnikord ka teiste osakeste kiirgusega. Gammakiired on lühikese lainepikkusega elektromagnetkiirgus. Kivimite γ-kvantide raja pikkus ulatub kümnete sentimeetriteni. Suure läbitungimisjõu tõttu on nad loodusliku radioaktiivsuse meetodil registreeritud peamine kiirguse tüüp. Osakeste energiat väljendatakse elektronvoltides (eV). Gammakiirguse mõju keskkonnale kvantifitseeritakse röntgenikiirguse abil. Looduslikest radioaktiivsetest elementidest on kõige rohkem uraani U238, tooriumi Th232 ja kaaliumi isotoopi K40. Settekivimite radioaktiivsus sõltub reeglina otseselt savimaterjali sisaldusest. Liivakivide, lubjakivide ja dolomiitide radioaktiivsus on madal, madalaima radioaktiivsusega on kivisool, anhüdriit ja kivisüsi. Loodusliku gammakiirguse intensiivsuse mõõtmiseks mööda kaevu kasutatakse süvendi tööriista, mis sisaldab γ-kiirguse indikaatorit. Indikaatorina kasutatakse gaaslahendusega stsintillatsiooniloendureid. Gaaslahendusmõõturid on kahe elektroodiga õhupall. Balloon täidetakse madala rõhu all inertse gaasi seguga kõrgmolekulaarse ühendi aurudega. Arvesti on ühendatud kõrgepinge alalisvooluallikaga - umbes 900 volti. Gaaslahendusloenduri töö põhineb asjaolul, et sellesse langedes γ-kvandid ioniseerivad gaasitäidise molekule. See viib arvesti tühjenemiseni, mis tekitab selle toiteahelas voolu impulsi. Gammakiirte logimine. Mateeriat läbides suhtlevad gammakvandid elektronide ja aatomituumadega. See viib γ-kiirguse intensiivsuse nõrgenemiseni. Gammakvantide ja aine koosmõju peamised tüübid on elektroni-pozitroni paaride moodustumine, fotoelektriline efekt, Comptoni efekt (y-kvant kannab osa oma energiast elektronile ja muudab liikumissuunda). Elektron visatakse aatomist välja. Pärast mitut hajutamist väheneb kvandi energia väärtuseni, milleni see fotoelektrilise efekti tõttu neeldub. Fotoefekt taandub asjaolule, et γ-kvant kannab kogu oma energia sisekesta ühele elektronile ja neeldub ning elektron visatakse aatomist välja. Kaevul on oluline mõju GGC näidudele. See vähendab sondi ümbritseva keskkonna tihedust ja suurendab GHC näitu läbimõõduga. Puurkaevu mõju vähendamiseks on HGS-i tööriistadel kinnitusvahendid ja ekraanid, mis kaitsevad indikaatorit puurimuda hajutatud γ-kiirguse eest. Kivimi kiiritamine ja hajutatud γ-kiirguse tajumine viiakse sellisel juhul läbi ekraanide väikeste aukude, mida nimetatakse kollimaatoriteks. Hajutatud gammakiirgusskeemide iseloomulik tunnus ei ole otsene, vaid tihedusega tagasiside, mis tuleneb sondi suurusest. Kui indikaator asetatakse allika lähedale, märgitakse ka suurenenud tihedusega keskkond hajutatud γ-kiirguse kõrge intensiivsusega.

9. Perforatsioonivahemike jaotamine sidurite asukoha järgi

Kasutatakse haakeseadiste elektromagnetilise asukoha määramise meetodit:

kinni jäänud puurtorude tööriistaliigendite asukoha kindlakstegemiseks;

korpuse sidestusliigendite asendite määramine;

muude seadmete näitude täpne sidumine haakeseadiste asendiga;

mitme instrumendi näitude ühendamine;

töötava torustiku sügavuse täpsustamine;

kaevu praeguse põhja määramine;

soodsates tingimustes - perforatsioonivahemiku kindlaksmääramine ja ümbrise nööride häirekohtade (purunemised, praod) kindlakstegemine.

Meetodi füüsikaline alus: haakeseadiste (LM) elektromagnetilise asukoha määramise meetod põhineb puurtorude, korpuse ja torude metalli magnetjuhtivuse muutuste registreerimisel nende järjepidevuse rikkumise tõttu.

Riistvara: kraeotsingu detektor (andur) on diferentsiaalmagnetiline süsteem, mis koosneb südamikuga mitmekihilisest mähisest ja kahest püsimagnetist, mis loovad mähises ja selle ümber püsiva magnetvälja. Kui lokaatorit liigutatakse mööda stringi kohtades, kus torude järjepidevus on katki, jaotub magnetvoog ümber ja indutseeritakse mõõtespiraalis EMF.

Aktiivne kraeotsing sisaldab kahte mähist, millest kummalgi on põnev ja vastuvõetav mähis. Põnevatele mähistele vahelduvpinge rakendamisel tekkiva vahelduva magnetvälja mõjul tekib vastuvõtumähistes vahelduvpinge, mis sõltub keskkonna magnetilistest omadustest. Informatiivne parameeter on vastuvõtu mähiste pinge erinevus, mis sõltub keskkonna järjepidevusest.

Pilet 4

10. GIS-kompleks kastiga kaevus, ülesanded lahendatud

Raie eduka kasutamise eelduseks kaevu geoloogilise lõigu uurimiseks on sobiva geofüüsikaliste uuringute komplekti (programmi) valik. Programm peaks tagama talle määratud ülesannete lahendamise võimalikult väikese mõõtmismahuga. Võttes arvesse geoloogiliste ja tehniliste tingimuste sarnasust tööde teostamiseks erinevates piirkondades, paigaldatakse standardsed GIS-kompleksid. Tüüpilised kompleksid hõlmavad üldisi uuringuid, mis viiakse läbi kogu kaevu ulatuses, ning juriidilisi uuringuid paljutõotavate nafta- ja gaasivahemike kohta. Kestaga kaevus viiakse läbi igat liiki metsaraie, välja arvatud mikroraie ja BKZ (kuna neid kasutatakse avatud puuraugus, kuna need meetodid määravad mudakoogi paksuse).

11. Neutroni gammakiirte logimine, füüsikalised alused, kõverad, lahendatavad probleemid

Neutronide logimist kasutatakse avatud ja kattega kaevudes ning seda kasutatakse järgmiste probleemide lahendamiseks:

lõikude litoloogilise lahkamise eesmärgil;

praeguse gaasi-õli kontakti (GOC) asukoha määramine, gaasi läbimurde intervallid, ristvool, mahutis nafta degaseerimine ja gaasiküllastuse hindamine;

oWC õli ja vee kokkupuute asukoha määramine kaevudes, kus moodustumisvee kõrge soolsus on.

Neutronkiirgusel on kõige suurem läbitungiv jõud. See on tingitud asjaolust, et neutronid, olles laenguta osakesed, ei suhtle aatomite elektronkestadega ja neid ei tõrju tuuma Coulombi väli. Nii nagu gammakvante, iseloomustab neutrone energia E, mis on antud juhul seotud nende kiirusega. On kiireid neutroneid energiaga 1-15 MeV, vahepealseid 1 MeV - 10 eV, aeglaseid või epitermilisi 0,1-10 eV ja termoneutoneid keskmise energiaga 0,025 eV. Neutronite vastastikmõju tuumaga elastsesse kokkupõrkesse kinni jäänud asjaga energia osa kaotusega, s.t. neutroni aeglustamisel ja neutroni püüdmisel tuuma abil. Neutronite päev energiatega mitmest MeV kuni 0,1 eV, peamine koostoime tüüp on elastne hajumine. Neutronite elastse hajumise korral määratakse kokkupõrke energiakadu väärtus ainult tuuma massiga: mida väiksem on tuuma mass, seda suurem on energia kadu. Naib. energiakadu tekib siis, kui neutron põrkub kokku vesiniku aatomi tuumaga. Üks keskmise neutroni parameetritest on aeglustuspikkus L3. See on keskmine kaugus neutroni põgenemise punktist kuni punktini, kus see aeglustub soojusenergiaks. Aeglustunud neutronid jätkavad liikumist ja põrkumist elementide tuumadega, kuid keskmist energiat muutmata. Seda protsessi nimetatakse difusiooniks. Keskmist kaugust, mille neutron läbib aeglustuspunktist püüdmispunkti, nimetatakse difusioonipikkuseks. Difusiooni pikkus on tavaliselt oluliselt väiksem kui aeglustuse pikkus. Termilise neutroni liikumise lõpptulemus on selle neeldumine mõne aatomituuma poolt. Kui tuum haarab neutroni, vabaneb energia ühe või mitme γ - kvandi kujul. On olemas järgmist tüüpi neutronimeetodeid: neutron gamma meetod NGM, neutron meetod epitermiliste neutronite LMN jaoks, neutronite meetod termiliste neutronite LMT jaoks. Need erinevad üksteisest kasutatavate näitajate tüübi järgi. Impulss-neutronimeetodid. Pulsitud neutronite logimise olemus seisneb neutronigeneraatori tekitatud mittestatsionaarsete neutroniväljade ja γ-väljade uurimises. Neutronigeneraator töötab impulssrežiimis sagedusega 10 kuni 500 Hz. Impulssmeetodites kiiritatakse kivimit kiirete neutronite lühiajaliste voogudega kestusega ∆t, järgides üksteise järel ajavahemikke t.