26. Гамма каротаж. Интегральная и спектрометрическая модификации. Физические основы, технология работ, принципы обработки.

Во всех горных породах в небольших количествах присутствуют радиоактивные элементы. Содержание радиоактивных элементов в различных горных породах, а следовательно, и интенсивность испускаемых ими ядерных излучений различны. Поэтому, регистрируя их, можно судить о типе горных пород, пройденных скважиной. Метод исследования геологического разреза скважин, основанный на регистрации излучений, испускаемых естественно радиоактивными элементами горных пород, носит название метода естественной радиоактивности. Поскольку обычно альфа- и бета-лучи, имеющие малый пробег в веществе полностью поглощаются буровым раствором и корпусом скважинного снаряда, а индикатора достигают лишь гамма-лучи, этот метод называют также гамма-методом и сокращенно обозначают ГМ.

При исследовании гамма-методом 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 гамма-метода и нейтронного гамма-метода. Точка записи ГМ совпадает с серединой детектора.

Радиоактивность горных пород обусловлена в основном присутствием в них урана, тория, радиоактивных продуктов их распада и, наконец, калия, один из изотопов которого 40К так же радиоактивен.

Диаграммы ГМ используют также для выделения в разрезе скважин урановых и ториевых руд, калийных солей, а также других полезных ископаемых, обладающих повышенной радиоактивностью (фосфориты, иногда марганцевые руды и др.).

Кроме радиоактивности горных пород, на показания гамма-метода оказывают влияние: а) поглощение гамма-излучения в скважине, зависящее от диаметра скважины, плотности бурового раствора, наличия и толщины обсадной колонны и цементного кольца; б) радиоактивность среды, заполняющей ствол скважины. Показания ГМ растут при увеличении диаметра скважины, если радиоактивность горных пород меньше радиоактивности среды, заполняющей скважину. При обратном соотношении радиоактивностей горной породы и скважинной среды показания ГМ уменьшаются с ростом диаметра скважины. Обсадная колонна всегда уменьшает показания ГМ. При строгом учете влияния перечисленных факторов по результатам ГМ можно количественно определить общую массовую радиоактивность пород. Применяя специальные приборы — спектрометры гамма-излучения, можно регистрировать вдоль скважины диаграмму изменения интенсивности гамма-квантов с заданной энергией. Спектр гамма-излучения радиационного захвата представляет собой зависимость скорости счета от энергии N= f(E) и показывает распределение интенсивности гамма-излучения по энергиям. Спектр имеет характерные максимумы, соответствующие определенным радиоактивным изотопам. Наличие отдельных максимумов и их интенсивность характеризует присутствие в породе соответствующих радиоактивных элементов.

С помощью ГМ-С разделяют аномалии гамма-активности, обусловленные глинистостью, полевошпатовостью, повышенным содержанием урана (радия); выделяют доломитизированные разности среди известняков, и зоны трещинноватости, унаследованные зонами вторичной доломитизации, оценивают минералогическую и гранулометрическую глинистость, определяют минеральный состав глинистых пород и содержания в породе разбухающих глинистых минералов (по соотношению отдельных радионуклидов); оценивают ресурсы органогенного углерода в битуминозных глинистых нефтематеринских толщах (по содержанию урана), выделяют зоны трещинноватости в этих толщах; выявляют радиогео- химические аномалии, и осуществляют контроль радиоактивного загрязнения обсадных колонн, бурового и эксплуатационного оборудования.