Gamma kvantu mijiedarbība ar matēriju. Gamma kvantu kopējais lineārais vājināšanās koeficients vielā Gamma kvantu un gaisa mijiedarbības raksturlielumu aprēķins
Gamma kvantu mijiedarbība ar vielu būtiski atšķiras no lādētu daļiņu mijiedarbības.
Pirmkārt, palēnināšanās jēdziens nav attiecināms uz gamma kvantiem. To ātrums nav atkarīgs no enerģijas un ir vienāds ar aptuveni 300 000 km / s. Turklāt viņiem nav maksas, un tāpēc viņi nepiedzīvo Kulona mijiedarbības palēnināšanos.
Neskatoties uz to, r-kvantiem efektīva mijiedarbība var izpausties jau angstroma desmitdaļu attālumā (1A \u003d 10 -8 cm). Šāda mijiedarbība notiek tiešā r-kvantu sadursmē ar atomu elektronu vai kodolu. Gamma - kvants ar savu elektromagnētisko lauku var mijiedarboties ar šo daļiņu elektriskajiem lādiņiem un nodot tos visu vai daļu enerģijas.
Attēls: 7.2.
Gamma kvantu radītā specifiskā jonizācija ir aptuveni 5 × 10 4 reizes mazāka nekā alfa daļiņu specifiskā jonizācija un 50 reizes mazāka nekā beta daļiņu specifiskā jonizācija. Attiecīgi gamma starojuma iespiešanās spēks ir lielāks. Fotonu mijiedarbību ar vielu var klasificēt pēc divām galvenajām pazīmēm:
- 1) pēc daļiņas veida, ar kuru mijiedarbojas fotons (atoms, elektrons, atoma kodols),
- 2) pēc mijiedarbības rakstura (absorbcija, izkliede, pāru veidošanās).
Enerģijas diapazonā no 0,5 līdz simtiem MeV galveno lomu r - kvantu enerģijas zudumā spēlē 4 procesi, kas izraisa r - starojuma intensitātes vājināšanos: koherenta izkliede, fotoelektriskais efekts, Compton izkliede un elektronu-pozitronu pāru veidošanās (5.2. Att.).
Ļaujiet mums sīkāk pakavēties pie galveno procesu izskatīšanas, kas pavada gamma starojuma pāreju caur matēriju.
Gamma kvantu mijiedarbība ar matēriju
LABAS RADIOMETRIJAS FIZISKAIS PAMATS
2. DAĻA Kodolfizikas metodes
Kodolģeofizikā tiek izmantots tikai visvairāk iekļūstošais starojums - neitroni un gamma kvanti, kas caur tērauda apvalku un cementa akmeni "apgaismo" urbuma veidošanās sistēmu. Neitronu izraisītās reakcijas klintīs ir daudz dažādākas nekā gamma kvantu izraisītās. Šī iemesla dēļ stacionārās un pulsējošās neitronu metodes tiek plaši izmantotas naftas, gāzes un citu minerālu nogulumos, lai noteiktu iežu rezervuāru īpašības, identificētu ražošanas objektus, kontrolētu lauka attīstību, iežu un minerālu izejvielu elementāro analīzi un atrisinātu daudzas citas svarīgas problēmas. ...
Gamma kvantu (kā arī citu daļiņu) mijiedarbības mērs ar vielu ir efektīvie mijiedarbības šķērsgriezumi - mikroskopiski un makroskopiski. Mikroskopiskā sadaļa s nosaka vienas daļiņas mijiedarbības varbūtību ar citu mērķa daļiņu (kodolu, elektronu, atomu). Makroskopiskā sadaļa Σ - ϶ᴛᴏ daļiņas un vielas vienības tilpuma mijiedarbības varbūtības mērs; tas ir vienāds ar mikrosekcijas un mērķa skaita reizinājumu uz tilpuma vienību. Saskaņā ar vēsturisko tradīciju parasti tiek izsaukta gamma kvantu makrosekcija lineārais vājināšanās koeficients un apzīmē ar m (nevis Σ). Vērtība 1 / Σ nosaka vidējo brīvo ceļu noteiktam mijiedarbības veidam.
Gamma starojums matērijā ir vājināts, pateicoties: foto efekts; Compton efekts; pāra veidošana; fotonukleārā mijiedarbība.
Kad foto efekts Gamma kvanti mijiedarbojas ar atoma elektronu apvalku (7.1.1. Attēls). Iegūtais fotoelektrons aiznes daļu no gamma starojuma enerģijas E=hv-E 0, kur E 0 ir elektrona saistīšanās enerģija atomā. Process notiek ar enerģijām, kas nepārsniedz 0,5 MeV. Fotoelektriskais efekts rada arī raksturīgus rentgena starus.
Fotoelektriskā efekta mikroskopiskais šķērsgriezums ir atkarīgs no gamma kvantu enerģijas un sērijas numura Z elements
s f \u003d 12,1 E –3,15 Z 4,6 [kūts / atoms].
Spēcīga atkarība no Z ļauj izmantot fotoelektrisko efektu smago elementu satura kvantitatīvai noteikšanai akmeņos (rentgenstaru radiometriskās un selektīvās gamma-gamma metodes).
Kad compton efekts, gamma starojums mijiedarbojas ar elektroniem, pārnesot daļu enerģijas uz tiem, un pēc tam izplatās klintī, piedzīvojot vairāku izkliedi ar sākotnējā kustības virziena maiņu. Šis process ir iespējams ar jebkuru gamma kvantu enerģiju, un tas ir pamata pie 0,2<E<3 МэВ, т. е. именно в области спектра первичного излучения естественно-радиоактивных элементов.
7. attēls.1a, b. Galvenie gamma starojuma mijiedarbības veidi ar vielu ( a) un enerģiju un atomu skaitļu diapazonus, kuros tie parādās ( b) (SAEA, 1976. gads.):
1 - foto efekts; 2 - Compton izkliedēšana; 3 - elektronu-pozitronu nap veidošanās ietekme
Elektronu-pozitronu pāru veidošanās process, kas rodas no fotoniem atomu kodolu laukā, visticamāk ir akmeņiem, kas satur smagus elementus (skat. 7.1b. Att.) Ar enerģiju, kas nav mazāka par 1,02 MeV.
At ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ pie dažādām enerģijām gamma kvanti mijiedarbojas galvenokārt ar dažādiem mērķiem: atomiem, elektroniem, atomu kodoliem.
Enerģijas diapazonā, kur Compton un fotoefekti ir visbūtiskākie (7.1b. Att.), Kopējais mijiedarbības makroskopiskais šķērsgriezums (saukts arī par lineāro vājināšanās koeficientu)
m \u003d m f + m k \u003d m k (1 + m f / m k) (7,1)
kur m līdz \u003d n e s k - Compton efekta makro sadaļa; n e ir elektronu skaits uz tilpuma vienību.
Elektronisko datu nesēju blīvums, kas sastāv no elementiem ar attiecību Z / A \u003d 1/2, ir stingri proporcionāls tilpuma blīvumam (šādus nesējus sauc par "normāliem"). Ūdeņraža klātbūtnes dēļ, kam Z / A \u003d 1, ieži atšķiras no “parastās” vides; šīs starpības mērs ir "normalizācijas koeficients".
Sarežģītas kompozīcijas barotnes efektīvais atomu skaits ir tāda monoelementa barotnes kārtas numurs, kuras fotoelektriskās absorbcijas šķērsgriezums ir tāds pats kā noteiktā daudzelementu vidē.
Monoelementu videi n e\u003d d N A Z/Akur N A - Avogadro numurs; A un Z - masas numurs un sērijas numurs; d - blīvums. Elementi, kas veido iežu veidojošos minerālus Tā kā atomu kodolu stabilitātes nosacījums (kodolspēku piesātinājuma nosacījums) prasa, lai A=N+P» N+Z»2 Z, (N» Z) (kur N un R Vai neitronu un protonu skaits kodolā), tad Z/A\u003d 0,5 neatkarīgi no elementa veida (vienīgais izņēmums ir ūdeņradis).
Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ ar Compton izkliedi makrosekciju m k nosaka pēc blīvuma (vērtība 2d Z/A sauc par elektronu blīvumu). Šis fakts kalpo kā stingrs fizisks pamatojums gamma-gamma metodes (GGM) blīvuma modifikācija ... Komptona efekta enerģijas reģionā m »d un vērtība
nav atkarīgs no blīvuma (7.2.b attēls); šo vērtību parasti sauc par "masas vājināšanās koeficientu".
7.2.a, b att... Masas vājināšanās koeficienta m / d atkarība no gamma kvantu enerģijas ( a) un atomu skaitli Z elements ( b). Līkņu kods - gamma kvantu enerģija, MeV
Fotoelektriskā efekta un Compton izkliedes ietekmes salīdzināšanas ērtībai tiek izmantots fotoabsorbcijas šķērsgriezums uz elektronu
s f / Z = P e × 10 –2 ( E/132) –3,15 , (7.3)
kur vērtība P e ("Fotoelektriskās absorbcijas indekss") ir vienāds ar ( Z/ 10) 3.6. Šķērsgriezumu m f / m attiecība pret \u003d s f / Z s pret " P e/ s k. Efektīvais atomu skaitlis Z ef tiek izteikts šādi (daudzelementu videi):
kur Z i, A i, P i -sērijas numurs, atomu svars un svara (masas) daļa iattiecīgi elementu, un summēšana tiek attiecināta uz visiem dabiskā maisījuma elementiem.
Vājināšanās un intensitāte dJ plašs gamma starojuma stars plakanā viendabīgas vielas slānī ar biezumu dx ir aprakstīts ar diferenciālo vienādojumu, kas līdzīgs radioaktīvās sabrukšanas likumam:
neatņemamā formā
Dž(x) = Dž 0 exp (–m x). (7.6)
Ja barotnes blīvums ir atkarīgs no x("Barjeras" ģeometrija), tas ir μ = μ (x), tad
Dž(x) = Dž 0 exp [–Λ ( x)], (7.7)
kur Λ ir slāņa x optiskais biezums vai
kur T (x) ir slāņa x masas biezums; - masas vājināšanās koeficients.
Izotropisko punktu avotam eksponenciālās vājināšanas likums (7.7.) Tiek uzlikts uz ģeometriskās novirzes likumu 1 / (4p r 2) sfēriskajā ģeometrijā ("apgrieztā kvadrāta likums"):
Dž(r) \u003d J 0 exp (–m r) / (4p r 2). (7.9)
Šī izteiksme raksturo neizkliedētā (neitronu vai gamma) starojuma telpisko sadalījumu. Reizē izkliedētā starojuma spektrs (7.3. Attēls) no monoenerģētiskā avota ietver izkliedētu starojumu, bet, samazinoties enerģijai, reizināts izkliedētais starojums dod arvien lielāku ieguldījumu. Kamēr fotoefekta šķērsgriezums ir mazs, noteicošais faktors ir vielas elektronu blīvums, ko, savukārt, nosaka barotnes blīvums. Palielinoties fotoelektriskās absorbcijas šķērsgriezumam (saskaņā ar gamma kvantu enerģijas samazināšanos), spektra amplitūda samazinās, un to nosaka ne tikai blīvums, bet arī vielas faktiskais atomu skaits (fotoelektriskās absorbcijas indekss). Šī iemesla dēļ spektrometriskā reģistrācija ļauj noteikt ne tikai ieža blīvumu, bet arī tā faktisko atomu skaitu (ieža litoloģiskais tips). Šo GGM modifikāciju parasti sauc par “selektīvu”.
7.3. Attēls. Reizinātā izkliedētā gamma starojuma spektrs tāda paša blīvuma, bet atšķirīga sastāva akmeņos (pēc I.G. Dyadkin, 1978 ᴦ; V. Bertozzi, D. Ellis, J. Volu, 1981 ᴦ.):
1 -3 - atomu skaitļi Z attiecīgi mazs, vidējs un liels; 4 - fotoelektriskā efekta un Compton izkliedes laukums; 5 - Compton izkliedes reģions, S - mīkstā spektra daļa; H - cietā (Compton) spektra daļa
Kad selektīva GGM modifikācija (GGM-S) izmanto mīkstā gamma starojuma avotus un detektorus. GGM-S rādījumi ir atkarīgi gan no gamma kvantu izkliedes Compton (tātad no barotnes blīvuma), gan no to absorbcijas, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ nosaka smago elementu koncentrācija klintī. Metodes interpretācijas parametrs ir fotoelektriskās absorbcijas šķērsgriezums - P e [kūts / elektrons]. Makroskopisko absorbcijas šķērsgriezumu uz vielas tilpuma vienību apzīmē ar U, to parasti sauc fotoabsorbcijas parametrs [kūts / cm 3], un to nosaka izteiksme:
kur e e ir elektronu blīvums. U parametram ir lineārs petrofizikāls modelis. Tas ļauj GGM-S datus iekļaut petrofizikālo vienādojumu sistēmā, lai noteiktu polimerinālo nogulumu litoloģisko sastāvu un porainību. Piemēram, barotnes divkomponentu modelim (skelets un šķidrums, kas aizpilda kapacitatīvo telpu), fotoelektriskās absorbcijas indeksu nosaka izteiksme:
U \u003d K p U fl + (1-K p) U sk, (7.10)
kur U fl, U sk ir attiecīgi šķidruma un skeleta parametri.
Tiek uzskatīts, ka kodola gamma kvants ir elektromagnētiskā starojuma kvants ar enerģiju no 10 keV līdz 10 MeV, ko izstaro kodols. Gamma kvantu var uzskatīt par daļiņu bez masas un lādiņa, kas pārvietojas ar gaismas ātrumu. Neskatoties uz lādiņa trūkumu, gamma kvanti spēj mijiedarboties ar matēriju, galvenokārt ar atomos esošajiem elektroniem. Ir trīs gamma kvantu mijiedarbības veidi ar elektroniem: fotoelektriskais efekts, Komptona izkliede un elektronu-pozitronu pāru veidošanās.
Fotoelektriskais efekts ir mijiedarbība, kurā gamma kvantu enerģija pilnībā (izņemot elektrona saistīšanās enerģiju atomā) tiek pārveidota par elektrona kinētisko enerģiju. Šajā gadījumā gamma kvants pazūd, un elektrons zaudē enerģiju, lai jonizētu atomus, veidojot noteiktu daudzumu brīvu lādiņu. Ir svarīgi, lai visa gamma kvantu enerģija (izņemot ļoti nelielu tā daļu) nonāk elektronā un pēc tam tiek pārveidota par brīvo lādiņu enerģiju. Brīvo lādiņu daudzums ir proporcionāls elektrona enerģijai un līdz ar to gamma kvantam. Tāpēc, izmērot vielā izveidoto lādiņu, ir iespējams noteikt gamma kvantu enerģiju.
Diemžēl pārējie divi mijiedarbības veidi ir daudz sarežģītāki. Ar komptona gammas kvantu izkliedi uz elektrona gamma kvants elektronam pārnes tikai daļu enerģijas un nepazūd. Tādējādi tiek iegūts zemākas enerģijas gamma kvants un elektrons. Daļa enerģijas, ko gamma kvants pārnes uz elektronu, ir atkarīga no gamma kvanta un elektrona izkliedes leņķiem pēc mijiedarbības.
Tas nozīmē, ka zināšanas par elektronu enerģiju pēc Compton izkliedēšanas nedod nekādu informāciju par gamma kvantu sākotnējo enerģiju.
Elektronu-pozitronu pāru veidošanās notiek, ja gamma kvantu enerģija pārsniedz 1,022 MeV. Šajā gadījumā veidojas elektrons un pozitrons, un gamma kvants pazūd. Tad elektrons zaudē enerģiju vidē, un pozitrons iznīcinās, izstarojot divus gamma kvantus ar enerģiju 0,511 MeV. Savukārt izstarotā gamma kvanta piedalās fotoabsorbcijas un Compton izkliedes procesos. Tādējādi pāru veidošanās laikā nav iespējams iegūt arī informāciju par primārā gamma kvanta enerģiju.
Ideālam detektoram visa gamma kvantu enerģija jāpārvērš elektriskā impulsā, kura lielums ir tieši proporcionāls kvanta enerģijai, tāpēc no visiem trim gamma kvantu mijiedarbības procesiem ar matēriju fotoelektriskais efekts ir visinformatīvākais.
Lai iegūtu labus rezultātus, mērot aktivitāti, nepieciešams maksimāli palielināt mijiedarbību skaitu, kas iet caur fotoelektriskā efekta kanālu, samazinot pārējo divu veidu skaitu, kas traucē reģistrēties. Tā kā fotoelektriskā efekta varbūtība, atkarībā no vielas (Z) vidējā atomu lādiņa, palielinās proporcionāli (Z4) - (Z5) pakāpei, detektoros ir jāizmanto vielas ar maksimālo Z.
Protams, visi mijiedarbības procesi var notikt pat vienam gamma kvantam. Piemēram, izveidojot pāri, gamma kvants pazuda, pozitrons tika iznīcināts, radot divus gamma kvantus 0,511 MeV katrā, no kuriem vienu izkaisīja Compton, bet otru absorbēja fotoelektriskais efekts. Ja gamma kvantu enerģija ir mazāka par 100 keV, tad galvenais process ir fotoelektriskais efekts; pie enerģijas, kas lielāka par 100 keV, izkaisīto gamma kvantu daļa palielinās, un pie enerģijas, kas lielāka par 1,022 MeV, pāru veidošanās sāk veicināt.
1.6.1. Attēlā parādīta visu procesu varbūtība atkarībā no gamma kvantu enerģijas NaI - kristālam, ko izmanto scintilācijas detektoros.
Tātad, lai noteiktu gamma kvantu enerģiju, ir jāmēra detektorā radītais lādiņš, kad gamma kvants ir pilnībā absorbēts.
Ir 12 γ-kvantu mijiedarbības veidi ar vielu. No tiem enerģijas diapazonā 0,05-5-1,5 MeV, kas raksturīgi ģeofizikā izmantotajiem izotopu avotiem, trīs ir nozīmīgi: fotoelektriskais efekts, Compton efekts un pāru veidošanās.
Kopējais mikroskopiskais šķērsgriezums kvantu mijiedarbībai ar vielu ir vienāds ar uzskaitīto procesu šķērsgriezumu summu:
Fotoelektriskais efekts (fotoelektriskā absorbcija) sauc par tādu kvantu mijiedarbību ar atomu, kurā kvants tiek absorbēts, un tā enerģija tiek daļēji iztērēta elektrona atdalīšanai un daļēji tiek pārnesta uz pēdējo kinētiskās enerģijas veidā.
Atoms, kas fotoelektriskā efekta rezultātā ir zaudējis elektronu, atrodas nestabilā stāvoklī. Elektrons no attālāka līmeņa piepilda gandrīz acumirklī atbrīvoto apvalku. Enerģijas pārpalikums, kas vienāds ar šo līmeņu enerģiju starpību, izdalās raksturīgā rentgena starojuma kvantu formā, kam ir noteikta enerģija dotajam elementam.
Compton efekts ko sauc par y kvantu elastīgo izkliedi ar atomu elektroniem. Rezultātā kvanti maina virzienu un daļu enerģijas pārsūta uz elektroniem. Attiecībā uz Eg\u003e Ei, atomu elektronus var uzskatīt par brīviem un miera stāvoklī. To saistība ar atomu praktiski neietekmē izkliedes modeļus.
(Piemēram, ir gamma kvantu enerģija, Ei ir kopējā elektrona enerģija, Z ir elementa kārtas numurs).
Pārošanās efekts sastāv no elektrona un pozitrona veidošanās ar kvantu enerģijā, kas vienāda ar šo daļiņu pārējo enerģiju summu \u003d 1,02 MeV.
Pozitrons gandrīz uzreiz iznīcina sadursmes ar matērijas brīvo elektronu rezultātā. Šajā gadījumā tiek veidoti divi g-kvanti ar enerģiju 0,51 MeV.
Gamma kvantu un neitronu avoti ir būtisks dziļurbuma radioaktīvās mežizstrādes iekārtas elements. Ja pētīto daļiņu plūsmas blīvuma izmaiņas ar laiku ir saistītas tikai ar statistiskām svārstībām, avotu sauc par stacionāru. Ja izmaiņas izraisa ne tikai statistiskas svārstības, avotu sauc par nestacionāru. Parasti darbojas nestacionārie avoti
pulsa režīmā.
Svārstības - nejauša fizikālā lieluma novirze no tā vidējās vērtības; cikliskas svārstības, nestabilitāte.
G-kvantu avoti ir metāla ampulas, kas parasti satur (b aktīvās zāles. B-sabrukšanas rezultātā rodas g-starojums. B-daļiņu starojums tiek dzēsts ampulas korpusā vai ar īpašu filtru palīdzību.
trov. Preparāta veids, kas nosaka -g aktivitāti, starojuma enerģiju un citus avota parametrus, ir atkarīgs no risināmās problēmas veida (3. tabula). Ampulu avoti ir stacionāri.
Radiācijas detektori sīkāk iedalīti gāzē, scintilācijā un pusvadītājos. Viņu darba princips ir balstīts uz elektronu un jonu vai gaismas fotonu reģistrāciju, kas rodas starojuma mijiedarbībā ar vielu.
Gāzes uzpildīti detektori ir stikla vai metāla caurule, kas piepildīta ar inertu gāzi un kurai ir divi elektrodi. Ja nav jonizējošā starojuma, starp elektrodiem neplūst strāva. Gamma kvanti tiek absorbēti gāzē, veidojoties elektroniem, neitroniem - veidojoties a-daļiņām un protoniem. Uzlādētās daļiņas jonizē gāzi, kā rezultātā rodas elektriskās strāvas impulsi.
Scintilācijas skaitītāji izgatavots no optiski aktīvām vielām - scintilatoriem. Jonizējošajam starojumam mijiedarbojoties ar optiski aktīvo vielu, tiek ierosināti atomi un molekulas, no kurām tie tiek atbrīvoti, izstarojot fotonus. Reģistrējot kvantus, par scintilatoriem izmanto nātrija jodīda NaJ vai cēzija jodīda CsJ monokristālus, kas aktivēti, lai palielinātu gaismas izdalīšanos ar talliju T1. Termisko neitronu reģistrēšanai
tiek izmantoti litija jodīda kristāli, kas aktivēti ar eiropiju, bagātināti ar 6Li izotopu, vai kristāli, kuru pamatā ir cinka sulfīds, aktivēti ar sudrabu.
Pusvadītāju detektoru pamatā ir brīvu lādiņu nesēju radīšana cietā vielā jonizējošā starojuma ietekmē. Cietvielu daļiņu diapazons ir aptuveni 103 reizes mazāks nekā gāzē, un jonizācijas varbūtība
daudz augstāk.
Pusvadītāju detektors (PPD) ir pusvadoša silīcija vai germānija materiāla kristāls ar maziem p- un n-reģioniem, kam raksturīga augsta piemaisījumu koncentrācija un starp tiem izvietots pagarināts nepiesārņots reģions L. I apgabala platumu var palielināt līdz 8-12 mm, kompensējot piemaisījumus ar litija joniem. Tāpēc esošie PPD parasti ir silīcija-litija vai germānija-litija. Kad i-reģions tiek jonizēts,
nav strāvas impulsa, kura stiprums ir proporcionāls enerģijai
jonizējošā daļiņa.
PPD galvenokārt izmanto kvantu reģistrēšanai. Salīdzinoši mazais darba tilpums noved pie tā, ka SPD efektivitāte ir zema - lielākā daļa kvantu iziet caur to, izvairoties no absorbcijas.
Jautājums
yfm fiziskie pamati - skatīt iepriekš (top 31). Plus vēl!
Detektori - skatīt iepriekš (31).
Elastīgā neitronu izkliede ir kodolreakcija, kurā kodola iekšējā enerģija nemainās un tiek saglabāta sistēmas kinētiskās enerģijas summa pirms un pēc sadursmes.
Palēnināšanās turpinās līdz neitronu termiskajam līdzsvaram ar barotni, tas ir, līdz to enerģija vidēji kļūst proporcionāla atomu un molekulu termiskās kustības enerģijai. Tāpēc šādus neitronus sauc par termiskiem.
Jautājums
Blīvums GGK
Blīvuma gamma-gamma staru reģistrēšanu (GGK-P) izmanto, lai noteiktu iežu blīvumu un novērtētu urbuma apvalka kvalitāti. Attiecīgi ir gamma-gamma blīvuma mērītāji un gamma-gamma cementa mērītāji.
GGK-P fiziskie pamati var saprast, analizējot parādības, kas rodas, apstarojot vielu ar cieto y-kvantu. Ar ģeometriju, kas ieviesta urbuma apstākļos, avoti un detektori atrodas pētāmā objekta vienā pusē (94. attēls). Tāpēc caur īpašām kolimācijas atverēm ekrānā, kas izgatavots no metāla ar lielu Z (svins, volframs), tikai izkaisīti
kvanti. Līdz ar to gamma kvantu mijiedarbības veidu ar vielu regulē kamtona efekts.
Compton efekts ko sauc par y kvantu elastīgo izkliedi ar atomu elektroniem.
Z vērtības, protonu skaita attiecība pret A-
identisku kodolu skaita samazināšanās ātrums ar laiku \u003d 0,5.
Savukārt pie Z / A \u003d 0,5 atbilstoši mc proporcijai ir proporcionāls vielas d tilpuma blīvumam. Zemāk ir paskaidrojums ..
akcijas un apzīmētas ar mk
Par kamptona efektu:
Nosacījuma Z / A \u003d 0,5 izpilde nozīmē, ka barotnes tilpuma blīvums ir vienāds ar tā elektronu blīvumu 6e. Lielākās daļas iežu, it īpaši smilšakmeņu un karbonātu, cietās fāzes btw blīvums praktiski ir vienāds ar tā elektronu blīvumu
nost be tv. Tajā pašā laikā šķidrajai fāzei (ūdenim, eļļai un dažiem citiem veidošanās šķidrumiem) ūdeņraža ietekmes dēļ Z / A \u003d 0,5. Tāpēc šķidrajai fāzei blīvums dв un elektrona blīvums dв ievērojami atšķiras. Piemēram, ūdenim:
Porainiem ar ūdeni piesātinātiem akmeņiem varat rakstīt:
Ja mēs atņemsim vienu no otra un izmantosim vienlīdzību 1, mēs iegūstam:
Tādējādi kļūda ūdeņraža satura ietekmes dēļ ir maza, aptuveni nemainīga, un to var ņemt vērā interpretējot.
Zondes
Ir viena zondes (viens avots - viens detektors) un divu zondes (viens avots - divi detektori) blīvuma mērītāji. Zondes pilns garums Ls (zonde) ir attālums starp avota un detektora centriem, zondes L garums ir attālums
gar zondes ārējo ģeneratoru starp kolimācijas atveru proksimālajām malām. Maksimālo zondes garumu ierobežo avota ar drošību saistītā darbība, minimālo - ekrāna lielums. Lielākajai daļai divu zondes ierīču mazajai zondei ir Ls \u003d 15-25 cm (L \u003d 10-18 cm), lielajai - Ls \u003d 35-45 cm (L \u003d 30-35 cm).
GGM ir neliels dziļums, un tāpēc to rādījumi ir lieli
efektu rada māla kūka un dobumi. Tā paša iemesla dēļ tos nevar izmantot akmeņu parametru noteikšanai šahtos.
Uzdevumi, kas atrisināti, izmantojot gamma-gamma blīvuma mērījumus:
akmeņu ar dažādu blīvumu izvēle aku sekcijās; minerālu satura izolēšana un kvantitatīva noteikšana, kuru blīvums atšķiras no saimniekakmeņu blīvuma; porainības koeficienta noteikšana.
Īsumā pakavēsimies pie katra no tiem. Gamma-gamma blīvuma mērīšana ļauj nošķirt akmeņus, kuru blīvums atšķiras vairāk nekā par 0,03-0,05 g / cm3. Tas viennozīmīgi izšķir akmeņsāļus, anhidrītus, terigēnu un karbonātu sekcijās - naftas un gāzes rezervuāros, kam raksturīgs zems blīvums.
Ar gamma-gamma blīvuma mērījumu palīdzību ir iespējams noteikt akmeņogļu šuvju dziļumu, biezumu un struktūru (d \u003d 1,2-1,8 g / cm3). To lieto arī minerālu izolēšanai, kuru blīvums atšķiras no saimniekakmeņu blīvuma. Pirmkārt, tas attiecas uz mangāna un hromīta rūdām (d \u003d 3,7–4,5 g / cm3). Korelācijas klātbūtne starp ogļu pelnu saturu un to blīvumu, dzelzs kvarcītu blīvumu un dzelzs saturu tajos ļauj izmantot GGK-P
rezervju aprēķins.
Porainības koeficientu nosaka pēc formulas:
Atvasināts no formulas 2) (iepriekš).
Jautājums
Neitrona reģistrēšana
Aku reģistrēšanas metodi, kuras pamatā ir iežu apstarošana ar stacionāru ātru neitronu plūsmu un siltuma neitronu, epitermālo neitronu vai radiācijas uztveršanas gamma staru reģistrēšanu, sauc par neitronu reģistrēšanu (NL).
NK modifikācijas
Ir epitermiskā neitronu neitronu reģistrēšana (NNK-NT), termiskā neitronu neitronu neitronu reģistrēšana (NNK-T), integrālā neitronu gamma staru reģistrēšana (NGK) un spektrometriskā neitronu gamma staru reģistrēšana (SNGK).
Dziļurbuma rīki neitronu metodes ir aptuveni līdzīgas (att.).
Parasti tie satur: oderi / ar ātru neitronu 2 ampulas avotu (transportēšanas un uzglabāšanas laikā starpliku ar avotu ievieto aizsargtvertnē); izslēdzot detektora tiešu iedarbību ar moderatoru ekrānu 3, kas izgatavots no ūdeņradi saturoša materiāla, un absorbētāja ekrānu 4, kas izgatavots no svina; 5 neitronu vai 7 kvantu detektors; dabiskā starojuma 6 y-kvantu detektors; elektroniskā shēma 7. Tādējādi ierīces ir paredzētas vienlaicīgai NDT un GC.
Detektoru garums un ekrānu klātbūtne urbuma rīkā noved pie
fakts, ka detektors 4 atrodas aiz inversijas punkta. Tādēļ vide ar augstu
palēninātāju, piemēram, porainu eļļu saturošu rezervuāru, centralizācija atšķiras
neitronu metožu diagrammas ar samazinātiem indikatoriem, un veidojumi ir blīvi, zemi
coporous - palielināts. Neitronu metožu zondes, detektori, kuros
tiek novietoti aiz inversijas punkta, ko sauc pārmērīga inversija.
NDT modifikācija galvenokārt ir atkarīga no detektora veida un apkārtējiem filtriem. NNK-T mērierīcēs tiek izmantots hēlijs, retāk scintilācija
ciju skaitītāji. Reģistrētais skaitīšanas ātrums galvenokārt ir saistīts ar termisko neitronu plūsmu. NNK-NT mērierīcēs skaitītājus ieskauj kadmija filtri, kas absorbē termiskos neitronus. NGK iekārtās tiek izmantoti scintilācijas, reti ar gāzi pildīti detektori.
sNGK spektrometriskajā iekārtā tiek izmantoti augstas kvalitātes proporcionālās scintilācijas detektori. Dažos gadījumos tiek izmantoti pusvadītāju detektori (SCD), kas nodrošina ievērojami lielāku enerģijas izšķirtspēju. Tomēr apgriezieniem ir nepieciešama dzesēšana, kas ievērojami sarežģī instrumentu dizainu un mērīšanas tehnoloģiju.
Nozīmīgs NDT aprīkojuma parametrs ir zondes garums Ls - attālums no avota vidus līdz detektora vidum (vairāku zondu instrumentiem līdz detektora sākumam).
Fiziskie pamati
Neitronu rādījumi ir atkarīgi no ieža moderējošajām, absorbējošajām un izstarojošajām īpašībām. Apsveriet parametrus, kas nosaka šīs īpašības.
Neitrona mērenības garums Ls... Var redzēt, ka atpalicības garumu nosaka iežu porainības koeficients, tas ir, tas ir saistīts ar to ūdeņraža saturu; litoloģijas ietekme ir daudz mazāka. Priekš
lielākajai daļai iežu veidojošo minerālu, kas nesatur kristalizācijas ūdeni, Ls vērtību atšķirības ir nenozīmīgas. Turklāt tie ir saistīti ne tikai ar minerālos esošo elementu atšķirīgajām palēnināšanās īpašībām, bet arī ar blīvuma atšķirību.
Akmeņos, kuru poras ir piesātinātas ar ūdeni, eļļu un gāzi, kopējo ūdeņraža saturu aprēķina pēc ūdeņraža indeksa (HI), kas ir vienāds ar ūdeņraža tilpuma koncentrācijas attiecīgā vidē attiecību pret tā koncentrāciju saldūdenī.
ūdeni normālos apstākļos. Šis parametrs tiek saukts arī par
ekvivalents mitrums w. Svaigam ūdenim ekvivalents
mitrums w \u003d 1. Eļļām wn ~ ww \u003d 1.
Tīriem, ķīmiski saistītiem bezūdens iežiem, kas piesātināti ar ūdeni un eļļu ar ūdeni:
tas ir, šādu akmeņu VI ir vienāds ar to porainību. Gāzes wg Termisko neitronu vidējais kalpošanas laiks ir t.Palielinoties elementu saturam ar lielu absorbcijas šķērsgriezumu, t samazinās. Nenormāli zemas vērtības t ir raksturīgi hlorīdiem, zems - dzelzs, sulfātu, kālija laukšpatu, kālija un dzelzi saturošu mālu minerālvielām. Termiskā neitronu difūzijas koeficients D galvenokārt ir atkarīgs no Termiskās neitronu difūzijas garums- Ld. Būdama D un t funkcija, Ld vērtība ir atkarīga gan no barotnes palēninošām, gan absorbējošām īpašībām. Palielinoties ūdeņraža saturam un elementu skaitam ar lielu absorbcijas šķērsgriezumu, Ld vērtība samazinās. Akmeņu izstarojamība n ir vidējais g-kvantu skaits, kas radies viena neitrona radiatīvās uztveršanas laikā. Migrācijas iespējas- termisko neitronu kopējo migrācijas garumu Ln to palēnināšanās un difūzijas procesā un kopējo neitronu migrācijas garumu un radiācijas uztveršanas Lnv gamma starojumu nosaka sakarības: pētījuma rādiuss ННМ-НТ ir mazāks nekā ННМ-Т, un ННМ-Т - nekā ННМ-Т. Neitronu metodes ļauj atrisināt šādus uzdevumus: sekcijas litoloģiskā sadalīšana; iežu porainības noteikšana; gāzes-šķidruma kontakta stāvokļa noteikšana. NNM-T un NGM metodes ļauj noteikt eļļas un ūdens kontakta vietu ar ievērojamu veidošanās ūdeņu mineralizāciju un nelielu zonu iespiešanās, kā arī šahtu urbumos, pamatojoties uz iekļūšanas zonas normēšana. Meklējot tiek izmantotas NNM-NT un NNM-T metodes akmeņogļu šuves (ogles satur līdz 12% ūdeņraža) un akmeņu ieguvei ar augstu bora saturu. Jautājums Ar impulsu neitronu metodēm akmeni uz neilgu laiku apstaro (ar ilgumu Δτ \u003d 1-200 μs) ātro neitronu plūsmas, šādi laika intervālos τ. Termisko neitronu vai gamma blīvuma reģistrēšana radiācijas uztveršanas kvanti tiek veikti pēc noteikta laika nav kavēšanās τz. Ir impulsa neitronu gamma metode (INGM) un pulsa neitronu-neitronu metode (INNM). Izplatījās plašāk impulsa starojuma režīms tiek panākts, izmantojot maza izmēra akas dabiski paātrinātāji, kuros jonus magnētiski paātrina līdz lieliem ātrumiem lielas spriedzes lauks. Bombardējot īpašu mērķi, viņi izsit spēcīgi neitroni ar enerģiju 14,1 MeV. Šī augstā enerģija nodrošina pētījumu dziļums ir līdz 60-70 cm, kas ir vairāk nekā lietojot stacionāru vietējie avoti. Turklāt, kad barošanas avots ir atvienots, segvārds neizstaro un tāpēc ir drošs. Tas neizsmeļ priekšrocības impulsu metodes. Izmantojot OSI, palēnināšanās un difūzijas procesi notiek it kā secīgi laikā, un to var pārbaudīt atsevišķi atkarībā no kavēšanās laika reģistrācija. Reģistrētā starojuma intensitāte palēnināšanās laikā (līdz 10 2μs) raksturo ūdeņraža saturu akmeņos difūzijas laikā (10 (2) 10 (4) μs) - absorbentu koncentrācija. Ir svarīgi, lai akā termisko neitronu kalpošanas laiks būtu mazāks nekā klintī, un ar sālsūdeni piesātinātos veidojumos tas ir īsāks nekā ar eļļu piesātinātos veidojumos. Tas ļauj, piemērojot piemērotu kavēšanās (vairāk nekā 800 μs), iegūstiet informāciju neatkarīgi no ietekmes labi šķidrums un raksturo pildvielas veidu. Gāzes noteikšana ūdens un eļļas saskare ar impulsu neitronu metodēm ir iespējama, kad sāļu koncentrācija pārsniedz 30 g / l, savukārt stacionārajās metodēs šī vērtība ne mazāk kā 100 g / l. Principā OSI risina tās pašas problēmas kā stacionārās metodes, tomēr risinājuma efektivitāte ir augstāka. OSI trūkumi ietver sarežģītību aprīkojums un mazs mežizstrādes ātrums. Paskaties 35 37. Kodolmagnētiskā reģistrēšana Zemes dabiskajā laukā (NFL). Fiziskie pamati. Akmeņu magnētiskās īpašības. Kodolmagnetizācijas vektors. Gareniskā un šķērsvirziena relaksācija. FIZISKAIS PAMATS Kodolmagnētiskā reģistrēšana (NML) balstās uz akmeņa poras piepildošo ūdeņraža šķidrumu kodolmagnētisko īpašību izpēti. Ūdeņraža atomu kodoliem, tāpat kā citiem elementiem (fluors, alumīnijs, ogleklis-13 utt.), Ir savs mehāniskais moments P (spin) un magnētiskais moments μ, kuru asis sakrīt. Spin (vērpšana) raksturo elementāro daļiņu piederošo kustību skaita iekšējo mehānisko momentu. Tas var aizņemt tikai veselas vai daļēji veselas vērtības (0; 0,5; 1; 1,5), kas izteiktas h / 2π vienībās, kur h ir Plankas konstante (6,6261 · 10-34 J · Hz-1). Elektrona, pozitrona, protona un neitrona griezieni ir vienādi ar 0,5. Tas nozīmē, ka tie iegūst vērtību 0,5 h / 2π. Kad šādus kodolus ievieto pastāvīgā ārējā magnētiskajā laukā H, to magnētiskie momenti μ mēdz orientēties noteiktā lauka vektora virzienā, kas noved pie kodola magnetizācijas parādīšanās. Noņemot ārējo magnētisko lauku, iegūtā kodola magnetizācija tiek iznīcināta vielas atomu un molekulu nejaušas siltuma kustības dēļ. Tā kā tas notiek Zemes magnētiskajā laukā, kodoli ir orientēti gar šo lauku, ap to precessing (veicot slāpētas rotācijas) kā gravitācijas lauka virsotne ar tā saukto Larmor frekvenci kur Hs ir Zemes magnētiskā lauka stiprums (Hs≈40 A / m); γ svars \u003d μ / Р ir gyromagnētiskā attiecība (iepriekšējo kodolu magnētiskā momenta μ attiecība pret to mehānisko momentu Р). Augstākā γgir vērtība ir raksturīga ūdeņradim. Tas ir visspēcīgākais kodola magnētisma ietekmes izpausme ūdeņradī. Visos citos iežu veidojošajos elementos šis efekts ir pārāk mazs, lai to varētu izmērīt dziļumā. KMR galvenais uzdevums ir reģistrēt ūdeņraža kodolu protonu brīvās precesijas ietekmi uz zemes magnētisko lauku. Šim nolūkam urbumā tiek nolaists dziļurbuma rīks, ieskaitot iegarenu taisnstūra spoli, slēdzi, pārmaiņus savienojot spoles vadus līdzstrāvas avotam ar stiprumu 2-3 A, pēc tam - pastiprinātāja izejai. Kad spole ir savienota ar strāvas avotu, vidē rodas polarizējošs nemainīgs magnētiskais lauks. Kad spole ir savienota ar pastiprinātāju, tajā inducētā EMF ūdeņraža kodolu precesijas ietekmē tiek pastiprināta un caur kabeli pārnesta uz virsmu uz zemes iekārtu, kur tā tiek ierakstīta (79. attēls). Kad polarizācijas strāva Ip tiek izvadīta caur polarizācijas spoli uz laiku tp (80. attēls, II, a), pētāmajā vidē veidojas nemainīgs stiprības Hp magnētiskais lauks. Šī lauka vektors veido noteiktu leņķi ar Zemes lauka stipruma H3 vektoru un ievērojami (apmēram par divām lieluma pakāpēm) pārsniedz to pēc lieluma. Kodola magnetizācijas vektors M, kas šajā gadījumā rodas tp laikā, ir orientēts atbilstoši iegūtajam vektoram Hav, kas ir divu stiprības Hp un Hz vektoru summa (80. attēls, I, b). kur М0 ir kodola magnetizācijas vektors pie tп → ∞; praktiski tp tiek ņemts vienāds ar (3-5) T1 Pēc polarizācijas strāvas izslēgšanas (pakāpeniski samazinoties līdz atlikušās strāvas Ires vērtībai un pilnībā izslēdzoties pēc laika tres), vidē darbojas tikai Zemes magnētiskais lauks, un kodola magnetizācijas vektors ap ap vektoru Hc ar apļveida frekvenci ω (VI.1) pakāpeniski atgriežas sākotnējā stāvoklī vērtība (80. attēls, I, c). Kodola magnetizācijas vektoru M attiecībā uz Hz var sadalīt divās sastāvdaļās: garenvirziena Mll, kas sakrīt ar vektora Hz virzienu, un šķērsvirziena M пер, kas ir perpendikulāra Hz. Saskaņā ar vektora M вектора darbību spolē tiek inducēts elektriskais sinusoidāls signāls (mainīgs EMF) - brīvas precesijas (SSP) signāls, kas atbilst SSP Et amplitūdai (V) laika momentā t (s), kas pagājis kopš precedīcijas sākuma, eksponenciāli sadaloties ar šķērsvirziena relaksācijas T2 laika konstante (80. attēls, II, c): Šķērsvirziena relaksācijas laiks T2 raksturo signāla sabrukšanas ātrumu (T2 parasti uzskata par laiku, kura laikā sākotnējā amplitūda E0 samazinās aptuveni 2,7 reizes, E0 ir sākotnējā SSP amplitūda, proporcionāla kodola magnetizācijas vektoram M). Lai novērstu īslaicīgās strāvas izslēgšanas izraisītu pārejas procesu ietekmi, spoles savienošanas ar pastiprinātāju brīdis tiek nobīdīts par mirušā laika daudzumu τ (sk. 80. att., II, d). Zondes spolē inducētā EMF tiek pastiprināta un caur kabeli pārnesta uz dienas virsmu, kur reģistrācijas ierīce reģistrē EMF amplitūdu Ut laikā t. Amplitūda Ut ir brīvā precesijas signāla aploksne: Ut \u003d U0exp (-t / T2), kur U0 ir brīvā precesijas signāla sākotnējā amplitūda. Tā kā brīvā precesijas signāls samazinās eksponenciāli, pietiek ar divām tā amplitūdas U1 un U2 vai U1 un U3 vērtībām, kuras pēc precesijas sākuma atdala daži laika intervāli t1, t2 un t3 (35, 50 un 70 ms), tā ka ekstrapolējot atjaunot signāla amplitūdu U0, ko izmanto, lai noteiktu brīvā šķidruma indeksu: YMK aprīkojums ļauj vienlaikus automātiski reģistrēt divus vai trīs Kodolmagnētiskā reģistrēšana Zemes dabiskajā laukā (NFL). Zonde, brīvā šķidruma indeksa (ISF) noteikšanas metode, faktori, kas ietekmē metodes rādījumus, KMR dziļums un darbības joma. NMC diagrammu interpretācija KMR diagrammu interpretācija sastāv no brīvā precesijas signāla un gareniskās relaksācijas laika T1 vērtību noteikšanas. Šķērsvirziena relaksācijas laiks T2, ko sagroza Zemes lauka neviendabīgums, netiek izmantots urbumu sekciju izpētei. Pamatojoties uz NMC diagrammu interpretāciju, ir iespējams atrisināt galvenos uzdevumus: rezervuāru identificēšana un to rezervuāra īpašību novērtēšana; rezervuāra piesātinājuma rakstura un naftas, gāzes vai ūdens iegūšanas izredžu novērtējums no rezervuāra. Kolektoru izcelšana Akmeņu rezervuāra īpašību izpēte tiek veikta, izmantojot U0. Izmērītā brīvās precesijas signāla lielumu ietekmē tikai tie ūdeņraža kodoli, kas ir molekulu daļa, kas spēj pārvietoties rezervuāra poru telpā. Pētījumi ir parādījuši, ka saistīto ūdeni un cietos ogļūdeņražus (bitumenu, kiru, asfaltēnus), kas satur zemas mobilitātes protonus, KMR diagrammās neatzīmē brīvās precesijas signāls. Tas ir saistīts ar faktu, ka mirušā laika τ klātbūtnes dēļ (sk. 80. attēlu) KMR tiek reģistrēti tikai tie ERP, kuriem raksturīgs laiks T2\u003e 30 ms. U0 vērtība tiek kalibrēta vienībās, ko sauc par brīvā šķidruma indeksu (FFI), un raksturo poru tilpumu (%), ko aizņem šķidrums, kas piedalās CSP veidošanā. Parasti tiek uzskatīts, ka brīvā šķidruma indekss atbilst efektīvās porainības koeficientam kur kwo ir atlikušā ūdens piesātinājuma koeficients. Brīvā šķidruma indeksu nosaka kā sākotnējās ERP amplitūdas, kas reģistrēta iežu paraugam, kura poras ir piepildītas ar svaigu ūdeni, attiecību pret sākotnējo ERP amplitūdu, kas izmērīta ar destilētu ūdeni, kas aizņem tādu pašu tilpumu kā ieža paraugs. Attiecīgi ISF svārstās no 0 līdz 100%. Lai izveidotu KMR līkņu mērogu ISF vienībās, aprīkojums ir standartizēts. ISF atkarības no brīvā ūdens satura raksturu neietekmē klints litoloģiskās, strukturālās un citas iezīmes. Līdz ar to veidojumos, kas ir rezervuāru un nerezervuāru starpslāņu maiņa, ISF vērtību veicina tikai rezervuāru starpslāņi, un atlikušās atšķirības, kas nesatur brīvu šķidrumu, nerada brīvu precesijas signālu. Tāpēc efektīvā porainība kp.eff, kas noteikta neviendabīgam rezervuāram vai rezervuāru pakai, ļauj noteikt attiecīgā objekta kopējo ietilpību. Attiecīgi kp.eff reizinājums ar objekta H biezumu dod visu tajā esošo rezervuāru slāņu kopējo efektīvo jaudu. Rezervuāros ar šķelto porainību, kas ir daļa no kopējās poru sistēmas, pāreja no ISF uz kp.eff tiek veikta tāpat kā granulētiem rezervuāriem. Rezervuāriem, kuriem raksturīgas izolētas dobas, kas nav saistītas ar kopēju poru sistēmu, kp.eff un ISF salīdzinājums nav piemērots, jo izolēto dobu kopējais tilpums nav iekļauts efektīvajā porainībā, bet ir iekļauts ISF. Šajā gadījumā ir jāizslēdz izolēto dobu tilpums, ko ņem vērā ISF līkne, bet neietekmē kp.eff. Homogēnus ūdeņradi saturošus veidojumus, kuru biezums ir vienāds ar zondes garumu vai pārsniedz to, uz KMR līknēm apzīmē simetriskas maksimuma, kas atrodas veidojuma vidusdaļā; slīpa robežas tiek novilktas slīpu līniju vidū (82. attēls). Ja veidojuma biezums ir mazāks par zondes garumu, ISF samazinās salīdzinājumā ar patiesajām vērtībām un maksimums izplešas; ar KMR līknēm ir grūti noteikt plānu slāņu robežas. To vidējās vērtības tiek uzskatītas par būtiskiem (raksturīgiem) lielumiem (ISF) k. Akmeņu piesātinājuma rakstura noteikšana Šo noteikšanu veic pēc gareniskās relaksācijas laika T1. Lai izmērītu T1, instruments tiek uzstādīts iepriekš noteiktā dziļumā ar intervāliem, kurus ICF līkne raksturo kā rezervuārus, kas satur brīvu šķidrumu. Gareniskās relaksācijas laiku T1 var noteikt, izmantojot Utp, neņemot vērā vairākus faktorus, kas ietekmē RCC amplitūdu, piemēram, urbuma diametru, dubļu kūka biezumu un urbuma telpisko orientāciju. T1 mērījumu veic pētītā veidojuma dziļumā divos veidos: spēcīgā laukā - T1c. n un vājā laukā - T1sl.p. Lai noteiktu T1c. Dažādiem laikiem tp (s) un polarizējošā magnētiskā lauka Hp (A / m) amplitūdu Utp (V) mērījumu sēriju veic. Viens no mērījumiem tiek veikts ar pietiekami ilgu laiku tp → ∞, kas nodrošina kodola magnetizācijas vektora М∞сп līdzsvara stāvokli (A / m) (sk. 81., II, a un b att.). Šis vektors atbilst U∞.p un T1c amplitūdai. n var aprēķināt: Gareniskās relaksācijas laiks vājā laukā T1s. n nosaka pēc atlikušās polarizācijas lauka Host ilguma. Lai to izdarītu, SSP amplitūdu mērījumus veic fiksētā polarizācijas laikā tp, bet ar secīgi mainīgu darbības laika tres un attiecīgi atlikušo strāvu Ires (sk. 80., II, c, d att.). Praksē, lai pēc mērījumu rezultātiem noteiktu T1, netiek izmantotas Utp un Utres amplitūdu tiešas atkarības no laika tp un tres. T1 vērtības ir atrodamas grafiski. Šim nolūkam mērījumu rezultātus izmanto, lai aprēķinātu tā dēvēto gareniskās relaksācijas funkciju Fc vērtības. п (tп) un Fcl.п (tores), kuriem attiecīgi spēcīgā un vājā laukā ir forma: kur U (tp) ir SSP amplitūda polarizācijas laikā tp; kur U (tres) ir SSP amplitūda atlikušās strāvas brīdī; U (tores → ∞) - RSC amplitūda pie tores → ∞, kas nav tieši izmērīta, bet aprēķināta pēc formulas U (tores → ∞) \u003d U0 (Ires / Iп). Aprēķinātās funkcijas Fc vērtības. p (tp) vai Fcl.p (tres) atbilst reālajiem tp un tres mērījumiem, un tos izmanto, lai grafiski noteiktu T1. Šim nolūkam aprēķinātās funkcijas tiek uzzīmētas formā ar puslogaritmisko skalu (83. attēls). Homogēnā ar ūdeni piesātinātā vidē, kuras porām ir vienāds izmērs, gareniskās relaksācijas funkcija pat sasaistīta ūdens klātbūtnē ir vienkomponenta. Semilogaritmiskā mērogā šādai atkarībai ir taisnas līnijas forma ar nemainīgu T1 un funkciju vērtības aptuveni 0,37 (83. attēls, a). Šķidrumu maisījuma ar dažādu T1 klātbūtnē atkarība tiek attēlota kā līkne, kuru var sadalīt vairākās taisnās līnijās. Šīs taisnās līnijas atrod katra komponenta T1 (83. attēls, b). Iegūto taisno līniju leņķa pieskare ir vienāda ar laiku T1. Kā redzams no piemēra, kas parādīts attēlā. 83, taisnas līnijas, kas attēlo funkcijas Fc. п (tп) vai Fcл.п (tores) tiek pārnesti paralēli sev, lai tie krustotos ar ordinātu asi punktā, kas vienāds ar vienu. Laiks T1, kas atbilst ordinātajai 0,37, tiek skaitīts (ms) uz abscisu ass. Aptuvenai T1 aplēsei ir pietiekami veikt mērījumus ar divām polarizācijas laika vērtībām. Precīzi nosakot, tiek veikti līdz 15 mērījumi tp vai tres vērtībām. Ļoti caurlaidīgos veidojumos lielākais relaksācijas laiks (vairāk nekā 1 s) tiek novērots ūdenī piesātinātos veidojumos vai ar eļļu piesātinātos veidojumos, kas satur vieglo eļļu. Tomēr šo vērtību izkliede ir liela: papildus rezervuāra piesātinājuma raksturam T1 vērtību ietekmē arī tādi faktori kā rezervuāra specifiskā virsma, tā hidrofilitāte vai hidrofobitāte, porainības veids, māla saturs un šķidruma viskozitāte. Atkarībā no veidojuma eļļas un ūdens piesātinājuma atšķirības, tiek ņemts vērā, ka ļoti viskoziem (sveķainiem) eļļas komponentiem zemā temperatūrā raksturīgi ātri sabojājošie brīvās precesijas signāli un tie ir atzīmēti ar zemiem rādījumiem KMR diagrammās. Saskaņā ar pieredzi, pētot produktīvos apvāršņus ar iesmidzinātu saldūdeni, iekļūšanas zonas laiks T1 ūdens nesējslāņos ir 200-600 ms, bet naftas un gāzes rezervuāros - 700-1000 ms. Turklāt naftas un gāzes rezervuāriem sakarā ar naftas vai gāzes atlikumu klātbūtni iebrukušajā zonā gareniskās relaksācijas raksturlielumos ir divi komponenti. Kodolmagnētiskā reģistrēšana ir paredzēta, lai izolētu veidojumus, kas satur kustīgu šķidrumu, noteiktu to porainību un piesātinājumu. KMR rezultātu integrēšana ar citu urbumu mežizstrādes pētījumu datiem ļauj paplašināt un precizēt iespējas kvantitatīvi novērtēt rezervuāru porainību, to faktisko biezumu, piesātinājumu un rūpnieciskās eļļas saturu. KMR metodi izmanto arī eļļas saturošu un bitumena iežu atdalīšanai. KMR metodes ierobežojumi ir saistīti ar neiespējamību izmērīt ERP barotnē (māla šķīdumā, klintī) ar paaugstinātu magnētisko jutību, akmeņos ar zemu faktisko porainību (1,5–2%), tostarp arī saplīsušos rezervuāros, ja daļa lūzumu ir piepildīta ar māla šķīdumu. ... Šī metode nav piemērojama ļoti viskozām eļļām - vairāk nekā 600 mPa · s, ja skalošanas šķidrumā ir brīvs šķidrums - ūdens vai eļļa, kas rada papildu SCP. Metodes trūkumi ir: mērījumu ilgums (YMK ierīces kustības ātrumu ierobežo polarizācijas laiks tp\u003e 3T1 un tas nedrīkst pārsniegt 250 m / h); neliels izmeklēšanas dziļums (apmēram 0,2 m), kā rezultātā iespiešanās zonas ietekme uz KMR rādījumiem ir liela. Kodolmagnētiskā reģistrēšana ir piemērojama, pārbaudot atvērto urbumu sekcijas. Līdzīga informācija. Urbumu ģeoloģiskās sekcijas izpēte (akas litoloģiski ģeoloģiskā sadaļa) Aku tehniskā stāvokļa izpēte Naftas un gāzes atradņu attīstības kontrole Šaušanas un spridzināšanas darbi akās Rezervuāra pārbaude un paraugu ņemšana no urbuma 8. Gamma kvantu mijiedarbība ar vielu, gamma reģistrēšana, risināmās problēmas Radioaktivitāte ir dažu atomu kodolu spēja spontāni sadalīties, emitējot α, β, γ starus un dažreiz citas daļiņas. Gamma stari ir neliela viļņa garuma elektromagnētiskais starojums. Γ-kvantu ceļa garums iežos sasniedz desmitiem centimetru. Sakarā ar lielo iespiešanās spēku tie ir galvenais radiācijas veids, kas reģistrēts dabiskās radioaktivitātes metodē. Daļiņu enerģija tiek izteikta elektronvoltos (eV). Gamma starojuma ietekme uz vidi tiek noteikta kvantitatīvi ar rentgena stariem. No dabiskajiem radioaktīvajiem elementiem visbiežāk sastopams urāns U238, torijs Th232 un kālija izotops K40. Nogulšņu iežu radioaktivitāte, kā likums, ir tieši proporcionāla māla materiāla saturam. Smilšakmeņiem, kaļķakmeņiem un dolomītiem ir maza radioaktivitāte, akmens sāļiem, anhidrītiem un akmeņoglēm ir vismazākā radioaktivitāte. Lai izmērītu dabiskā gamma starojuma intensitāti gar urbumu, tiek izmantots dziļurbuma rīks, kas satur γ starojuma indikatoru. Par indikatoru tiek izmantoti gāzizlādes scintilācijas skaitītāji. Gāzes izlādes skaitītāji ir balons ar diviem elektrodiem. Balons ir piepildīts ar inertu gāzu maisījumu ar augstas molekulas savienojuma tvaikiem zemā spiedienā. Skaitītājs ir pievienots augstsprieguma līdzstrāvas avotam - aptuveni 900 voltiem. Gāzizlādes skaitītāja darbība ir balstīta uz faktu, ka tajā ietilpstošie γ-kvanti jonizē gāzes pildvielas molekulas. Tas noved pie skaitītāja izlādes, kas tās barošanas ķēdē radīs strāvas impulsu. Gamma staru reģistrēšana. Pārejot caur vielu, gamma kvanti mijiedarbojas ar elektroniem un atomu kodoliem. Tas noved pie γ-starojuma intensitātes pavājināšanās. Galvenie gamma kvantu mijiedarbības veidi ar matēriju ir elektronu-pozitronu pāru veidošanās, fotoelektriskais efekts, Komptona efekts (γ-kvants daļu enerģijas pārsūta elektronam un maina kustības virzienu). Elektrons tiek izmests no atoma. Pēc vairākiem izkliedes aktiem kvantu enerģija samazināsies līdz vērtībai, pie kuras tā absorbē fotoelektriskā efekta dēļ. Fotoefekts tiek samazināts līdz faktam, ka γ-kvants pārnes visu enerģiju uz vienu no iekšējā apvalka elektroniem un absorbējas, un elektrons tiek izmests no atoma. Urbumam ir būtiska ietekme uz GGC rādījumiem. Tas samazina barotni ieskaujošās vides blīvumu un palielina GHC rādījumu proporcionāli diametram. Lai mazinātu urbuma iedarbību, HGS rīkos ir nostiprināšanas ierīces un aizsegi, kas aizsargā indikatoru no urbšanas dubļu izkliedētā γ-starojuma. Akmens apstarošana un izkliedētā γ-starojuma uztvere šajā gadījumā tiek veikta caur maziem caurumiem ekrānos, kurus sauc par kolimatoriem. Izkliedēto gamma staru diagrammu raksturīgā iezīme nav tieša, bet gan atgriezeniskā saite ar blīvumu, kas ir saistīta ar zondes lielumu. Ja indikators būtu novietots avota tuvumā, arī ar paaugstinātu blīvumu barotne tiktu atzīmēta ar lielu izkliedētā γ-starojuma intensitāti. 9. Perforācijas intervālu sadalījums pēc sakabju izvietojuma Tiek izmantota sakabes elektromagnētiskās atrašanās vietas metode: noteikt iestrēgušo urbšanas cauruļu instrumentu savienojumu stāvokli; apvalka sakabes savienojumu pozīciju noteikšana; citu ierīču rādījumu precīza sasaistīšana ar sakabes stāvokli; vairāku instrumentu rādījumu savstarpēja savienošana; nosakot cauruļvadu dziļumu; akas pašreizējā dibena noteikšana; labvēlīgos apstākļos - noteikt perforācijas intervālu un noteikt apvalka virkņu traucējumu (pārrāvumu, plaisu) vietas. Metodes fiziskais pamats: Savienojumu elektromagnētiskās izvietošanas metode (LM) balstās uz urbšanas cauruļu, apvalka un cauruļu metāla magnētiskās vadītspējas izmaiņu reģistrēšanu to nepārtrauktības pārkāpumu dēļ. Aparatūra: apkakles lokatora detektors (sensors) ir diferenciālā magnētiskā sistēma, kas sastāv no daudzslāņu spoles ar serdi un diviem pastāvīgiem magnētiem, kas spolē un ap to rada nemainīgu magnētisko lauku. Kad lokatoru pārvieto pa virkni vietās, kur tiek pārtraukta cauruļu nepārtrauktība, magnētiskā plūsma tiek pārdalīta un EMF tiek inducēta mērīšanas spolē. Aktīvajā apkakles lokatorā ir divas spoles, no kurām katrai ir aizraujoši un uztveroši tinumi. Mainīga magnētiskā lauka ietekmē, ko rada mainīgais spriegums aizraujošajiem tinumiem, uztverošajos tinumos rodas mainīgs spriegums, kas ir atkarīgs no vides magnētiskajām īpašībām. Informatīvs parametrs ir sprieguma starpība uztverošajos tinumos, kas ir atkarīga no barotnes nepārtrauktības. 4. biļete 10. ĢIS komplekss šahtā, uzdevumi tiek risināti Priekšnosacījums veiksmīgai mežizstrādes izmantošanai akas ģeoloģiskās sekcijas izpētei ir atbilstoša ģeofizikālo pētījumu komplekta (programmas) izvēle. Programmai jānodrošina tai uzticēto uzdevumu risināšana ar pēc iespējas mazāku mērījumu apjomu. Ņemot vērā ģeoloģisko un tehnisko apstākļu līdzību darbu veikšanai dažādos reģionos, tiek uzstādīti standarta ĢIS kompleksi. Tipiski kompleksi ietver vispārīgus pētījumus, kas tiek veikti visā urbumā, un juridiskus pētījumus par daudzsološiem naftas un gāzes intervāliem. Aptvertā urbumā tiek veikti visi mežizstrādes veidi, izņemot mikrocirstību un BKZ (jo tos izmanto atvērta tipa urbumā, jo šīs metodes nosaka dubļu kūka biezumu). 11. Neitronu gamma staru reģistrēšana, fizikālās bāzes, līknes, risināmās problēmas Neitronu reģistrēšana tiek izmantota atvērtajās un urbtajās akās, un to izmanto, lai atrisinātu šādas problēmas: sadaļu litoloģiskas sadalīšanas nolūkā; pašreizējā gāzes un eļļas kontakta (GOC) stāvokļa noteikšana, gāzes izrāviena intervāli, šķērsplūsma, eļļas degazēšana rezervuārā un gāzes piesātinājuma novērtēšana; oWC eļļas un ūdens kontakta stāvokļa noteikšana akās ar lielu veidošanās ūdeņu sāļumu. Neitronu starojumam ir vislielākā iespiešanās spēja. Tas ir saistīts ar faktu, ka neitroni, būdami neuzlādētas daļiņas, nesadarbojas ar atomu elektronu čaulām un tos neatgrūž kodola Kulona lauks. Tāpat kā gamma kvantus, neitronus raksturo enerģija E, kas šajā gadījumā ir saistīta ar to ātrumu. Ir ātri neitroni ar enerģiju 1-15 MeV, starpposma 1 MeV - 10 eV, lēni vai epitermiski 0,1-10 eV un termiski neitroni ar vidējo enerģiju 0,025 eV. Neitronu mijiedarbība ar lietu, kas iestrēgusi elastīgā sadursmē ar kodolu ar enerģijas daļas zudumu, t.i. palēninot neitronu un notverot neitronu ar kodolu. Neitronu diena ar enerģiju no vairākiem MeV līdz 0,1 eV, galvenais mijiedarbības veids ir elastīgā izkliede. Ar elastīgu neitronu izkliedi enerģijas sadursmes vērtību sadursmei nosaka tikai kodola masa: jo mazāka ir kodola masa, jo lielāks ir enerģijas zudums. Naibs. enerģijas zudumi rodas, neitronam saduroties ar ūdeņraža atoma kodolu. Viens no galvenajiem barotnes neitronu parametriem ir palēninājuma garums L3. Tas ir vidējais attālums no neitrona aizplūšanas vietas līdz vietai, kur tas palēnināsies līdz siltuma enerģijai. Palēninātie neitroni turpina kustēties un sadurties ar elementu kodoliem, bet nemainot vidējo enerģiju. Šo procesu sauc par difūziju. Vidējo attālumu, ko neitrons veic no palēninājuma punkta līdz uztveršanas punktam, sauc par difūzijas garumu. Difūzijas garums parasti ir ievērojami mazāks nekā palēninājuma garums. Termiskā neitrona kustības gala rezultāts ir tā absorbcija ar kādu atomu kodolu. Kad neitronu uztver kodols, enerģija izdalās vienas vai vairāku γ - kvantu formā. Pastāv šāda veida neitronu metodes: neitronu gamma metode NGM, neitronu metode epitermiskiem neitroniem LMN, neitronu metode termiskiem neitroniem LMT. Tie atšķiras viens no otra pēc izmantoto rādītāju veida. Impulsu neitronu metodes. Impulsu neitronu reģistrēšanas būtība slēpjas nestacionāro neitronu lauku un γ-lauku izpētē, ko rada neitronu ģenerators. Neitronu ģenerators darbojas impulsa režīmā ar frekvenci no 10 līdz 500 Hz. Ar pulsējošām metodēm akmeni apstaro ar īslaicīgu ātru neitronu plūsmu ar ilgumu ∆t, sekojot viens otram ar laika intervālu t.
36. jautājums
Procesos, kas notiek pētījumos ar KMR metodi, un šajā gadījumā radušos kodola magnetizācijas vektoru shematisks attēlojums ir parādīts attēlā. 80. Ja nav ārēja mākslīgā magnētiskā lauka, ūdeņraža kodolu μ magnētiskie momenti ir orientēti Zemes magnētiskā lauka H3 virzienā, ap to iepretojoties (80. attēls, I, a).
Kodola magnetizācijas vektors M tiek izveidots nevis uzreiz pēc strāvas Ip ieslēgšanas, bet gan gareniskās relaksācijas laikā T1 (līdzsvara izveidošana), kas raksturo kodola magnetizācijas pieauguma ātrumu pielietotā polarizācijas lauka virzienā (80. attēls, II, b):
izmaiņu log līknes ar brīvā precesijas signāla U1, U2 un U3 amplitūdu dziļumu fiksētos laikos t1, t2 un t3 un nemainīgas tp un tres vērtības. Pamatojoties uz šiem datiem, tiek aprēķināta U0 vērtība, kas samazināta līdz atlikušās polarizācijas strāvas izslēgšanas brīdim (vai tieši reģistrēta, izmantojot aprēķina ierīci). Līknes U1, U2, U3, U0, kas reģistrētas kā dziļuma funkcija, sauc par KMR līknēm (81. attēls).
Lai iegūtu patiesās vērtības (ISF) un saskaņā ar datiem (ISF) k, tiek ieviestas korekcijas akas ietekmei, dubļu kūka, urbuma telpiskajai orientācijai utt. Lai to izveidotu, tiek veidotas atbilstošās paletes un nomogrammas.
