§ 13. ГАММА-ГАММА-КАРОТАЖ. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ.

Гамма-гамма-каротаж (ГГК) основан на измерении характеристик рассеянного гамма-излучения, возникающего при облучении горных пород внешним источником гамма-излучения. Главными во взаимодействии гамма-излучения с веществом являются образования электрон-позитронных пар, фотоэффект и комптон-эффект.

Электрон-позитронные пары образуются при взаимодействии γ-квантов очень высокой энергии (более 5—10 МэВ) с ядром атома. При этом γ-квант исчезает, и в электрическом поле ядер образуются пары электрон-позитрон.

При фотоэффекте происходит поглощение у-кванта одним из электронов атома, причем энергия γ-кванта преобразуется в кинетическую энергию электрона, вылетающего за пределы атома (гамма-квант передает всю свою энергию одному из электронов внутренней оболочки). Вероятность фотоэффекта резко увеличивается с увеличением Z и уменьшением энергии излучения. В веществах, содержащих элементы с Z<20, для гамма-излучения с Е>200 кэВ влияние фотоэффекта мало.

При комптон-эффекте в отличие от фотоэффекта γ-квант не исчезает, а лишь передает часть энергии одному из электронов атома (становится менее жестким) и меняет направление движения (рассеивается). Этот вид взаимодействия является основным в среде, содержащей легкие (Z<20) элементы, для излучений с энергией 0,5—1 МэВ. В процессе рассеяния энергия кванта уменьшается до величины, при которой он поглощается в результате фотоэффекта. Для квантов с начальной энергией Е = 0,5÷1 МэВ число актов рассеяния до поглощения в горной породе составляет в среднем 6—8. Интенсивность комптоновского рассеяния пропорциональна числу электронов в единице объема вещества, и поэтому вероятность этого процесса пропорциональна атомному номеру вещества.

Вероятность комптоновского взаимодействия испускаемых источником γ-квантов пропорциональна числу электронов Nв в единице объема вещества (электронной плотности), которое связано с объемной плотностью (плотностью вещества δ) соотношением

Картинка

где NА=6,02·1023 моль-1 —число Авогадро; Z — атомный номер элемента, входящего в состав вещества; А — атомная масса; М — молекулярная масса; ni — число атомов с атомным номером Zi в молекуле.

Для элементов, составляющих горные породы (Z<20), отношения Z/A и ∑niZi/M достаточно постоянны и близки к 0,5. В соответствии с этим величина гамма-излучения определяется в основном электронной (кажущейся) плотностью среды, окружающей прибор, пропорциональной объемной плотности, и не зависит от изменений ее вещественного состава.

В действительности кажущаяся плотность δп.к, зависящая от числа электронов в единице объема пород, отличается от истинной плотности породы δп на

Картинка

Погрешности Δδп для разных пород различны и могут достигать 3%.

В методе ГТК различают две основные модификации: плотностной гамма-гамма-каротаж (ГГКП) и селективный гамма-гамма-каротаж (ГГКС).

Комментариев к статье: 1..
[ Добавить ] комментарий
Поля с пометкой * обязательны для заполнения

*Ваше имя
  Ваш сайт  
  Ваш город
*Ваше сообщение

Код подтверждения
*Код с картинки   @
код на картинке содержит только цифры (0..9) и буквы англ. алфавита (A..Z)