Гамма-каротаж. Интегральная и спектрометрическая модификации. Физические основы, технология работ, принцип обработки.

Гамма каротаж заключается в регистрации интегральной или дифференциальной интенсивности гамма излучений в разрезе скважины, возникающие при самопроизвольном распаде радиоактивных элементов в горных породах.

Основное распространение получили интегральный гамма метод и спектральный гамма метод.

По величине естественной радиоактивности осадочные породы подразделяются на:

1. породы высокой радиоактивности (1-3 Бк (Бекерей)) – глубоководные глинистые осадки, аргиллиты и глинистые сланцы, калийные соли, калиевые полевые шпаты.

2. породы средней радиоактивности – пелитовые и алевритовые кварцевые отложения, доломиты, карбонаты.

3. породы низкой радиоактивности (0,04 Бк) – галиты, ангидриты, гипс, известняки, крупнозернистые кварцевые песчаники, доломиты, каменные угли.

Повышенная глинистость объясняется тем, что благодаря большой удельной поверхности и к адсорбции радиоактивных элементов, в частности изотопа ⁴⁰К.

Кроме радиоактивных горных пород на показания ГК влияют:

1. поглощение гамма излучения в скважине, зависящее от диаметра скважины, плотности бурового раствора, наличие и толщины обсадной колонны и цементного кольца;

2. радиоактивность среды, заполняющей ствол скважины.

Показания ГК растут при увеличении диаметра скважины, если радиоактивность горных пород меньше радиоактивности промывочной жидкости. Обсадная колонна всегда уменьшает показания ГК. При строгом учете влияния перечисленных факторов по результатам ГК можно количественно определить общую массовую радиоактивность пород.

Форма диаграмм ГК определяется усреднением радиоактивности в интервале, равном размеру зоны исследования; на нее оказывает влияние также инерционность измерительной схемы, вносимой интегрирующей ячейкой. При отсутствии интегрирующей ячейки τ_я=0 или при измерении на отдельных точках (v=0) кривая I_γ против однородного одиночного пласта симметрична. При мощности пласта h≥0,8÷1м амплитуда кривой I_γ от значения h, а границе пласта соответствует середина аномалий.

При vτ≠0 кривая I_γ сдвигается по направлению движения прибора и становится асимметричной. При h<3vτ происходит уменьшение амплитуды, тем сильнее, чем меньше отклонение. Границы пластов приблизительно определяют по началу подъема и спада показаний ГК.

При оценивании интенсивности естественного гамма излучения используется безразмерный разностный параметр

ГК входит в обязательный комплекс ГИС. Применяется для литологического расчленения разреза, выделении коллекторов, оценки глинистости и карбонатности пород.

При исследовании ГК в скважину опускают прибор, который содержит детектор гамма-излучения и электронную схему, служащую для питания индикатора, усиления его сигналов и передачи их через кабель на поверхность. Часто используют многоканальные приборы, регистрирующие одновременно диаграммы ГК и НГК. Точка записи совпадает с серединой детектора.

ГК-С заключается в распределении скоростного счета по амплитуде импульса при регистрации моноэнергетического гамам излучения. Гамма лучи имеют линейчатый спектр, который в результате рассеяния и поглощения преобразуются в непрерывный спектр гамма излучения с наложением на него отдельных интенсивных первичных линий.

Так в спектре гамма-излучении мало активных осадочных пород характерными значениями в энергетическом интервале Ra = 1,6-1,76 Мэв, Th = 0,9; 1,9; 2,6 Мэв, К = 1,46 Мэв.

ГК-С применяется для решения качественных и количественных задач. Спектр представляет собой несколько одноканальных диффузионных анализов с различным начальным порогами дискретной последовательности, смещенной на величину ∆ε_γназываемое многоканальным.

ГК-С позволяет оценить степень разбухания глин по содержанию Th и K. Это одна из важных задач ГИС.