Измерение гамма-активности в скважинах

Гамма-каротаж заключается в регистрации гамма-излучения естественных радиоактивных элементов (ЕРЭ) горных пород (U, Th, K) по разрезу скважины [10,15,19]. Поток и энергетический спектр измеряемого излучения определяется концентрацией, составом и пространственным распределением ЕРЭ, плотностью и эффективным порядковым номером горных пород.

Интенсивность гамма-излучения I(z) в любой точке по оси скважины можно представить в виде

(3.11)

где К_γ – γ-постоянная равновесного урана; q(U) –содержание U; σ – плотность руды и вмещающих пород; z – координата по оси скважины; μ – линейный коэффициент ослабления; h – мощность рудного тела.

Интенсивность излучения в центре пласта максимальна и для пласта большой («бесконечной») мощности (hμ>8-10):

(3.12)

В случае маломощных пластов оценку максимальной интенсивности излучения можно провести по рассчитанным зависимостям β=I(max)/I_∞ - кривым насыщения (рис.3.10).

Кривые насыщения используют для расчета диаграмм каротажа I(h, z). Не вдаваясь в обоснование, о чем можно прочитать в учебной литературе [13,15,16], приведем формулы для расчета.

Для расчета диаграмм каротажа в точках вне пласта (z.>h/2) используют формулу

. (3.13)

Для точек внутри пласта (z<=h/2)

(3.3.14).

Пример таких расчетов приведен на рис. 3.11.

Интегрируя I(h,z) в бесконечных пределах, можно получить площадь под аномальной кривой (S) , которая при любых условиях каротажа имеет следующее выражение, используемое при интерпретации [8]:

(3.15).

В широких пределах содержаний урана в рудах интенсивность гамма-излучения насыщенного пласта находится в прямо пропорциональной зависимости от содержания в нем равновесного урана (q_p):

(3.16)

где К – пересчетный коэффициент, равный аппаратурной мощности дозы γ-излучения внутри пласта бесконечной мощности при содержании в нем 0,01% урана, определяется для реальных условий каротажа; Ко – пересчетный коэффициент для реальной скважины, заполненной воздухом и вскрывающей равновесную руду; П_ж и П_т – доли излучения, прошедшие через промывочную жидкость и обсадные трубы; Крр- коэффициент радиоактивного равновесия между Ra и U.

Пересчетные коэффициенты определяются при измерениях на эталонных объектах и используются для определения содержаний равновесного урана по данным гамма-каротажа.