Rejestracja promieniowania gamma
| Dobrze metody rejestrowania |
|---|
Rejestracja promieniowania gamma to metoda pomiaru naturalnie występującego promieniowania gamma w celu scharakteryzowania skały lub osadu w odwiercie lub otworze wiertniczym. Jest to rejestrowania przewodowego stosowana w górnictwie, eksploracji minerałów, wierceniu studni wodnych, do oceny formacji w wierceniu szybów naftowych i gazowych oraz do innych powiązanych celów. Różne rodzaje skał emitują różne ilości i różne widma naturalnego promieniowania gamma . W szczególności łupki zwykle emitują więcej promieniowania gamma niż inne skały osadowe, takie jak piaskowiec , gips , sól , węgiel , dolomit lub wapień , ponieważ radioaktywny potas jest częstym składnikiem ich gliny, a także ponieważ glina ma zdolność wymiany kationów. pochłaniają uran i tor . Ta różnica w radioaktywności między łupkami a piaskowcami/skałami węglanowymi pozwala narzędziu promieni gamma rozróżnić łupki i niełupy. Ale nie może odróżnić węglanów od piaskowca, ponieważ oba mają podobne ugięcia na dzienniku promieniowania gamma. Dlatego nie można powiedzieć, że dzienniki promieniowania gamma same w sobie stanowią dobre dzienniki litologiczne, ale w praktyce dzienniki promieniowania gamma są porównywane obok dzienników stratygraficznych.
Dziennik promieniowania gamma, podobnie jak inne rodzaje rejestrowania odwiertów , jest wykonywany przez opuszczenie instrumentu w głąb otworu wiertniczego i rejestrację zmian promieniowania gamma wraz z głębokością. W Stanach Zjednoczonych urządzenie najczęściej rejestruje pomiary w odstępach co 1/2 stopy. Promieniowanie gamma jest zwykle rejestrowane w jednostkach API , pomiar zapoczątkowany przez przemysł naftowy. Promienie gamma ulegają osłabieniu w zależności od średnicy odwiertu, głównie ze względu na właściwości płynu wypełniającego odwiert, ale ponieważ logarytmy gamma są generalnie wykorzystywane w sposób jakościowy, poprawki amplitudy zwykle nie są konieczne.
Za promieniowanie emitowane przez skały odpowiadają trzy pierwiastki i ich łańcuchy rozpadu: potas , tor i uran . Łupki często zawierają potas jako część ich gliny i mają również tendencję do wchłaniania uranu i toru. Zwykły dziennik promieniowania gamma rejestruje całkowite promieniowanie i nie może rozróżnić pierwiastków promieniotwórczych, podczas gdy dziennik widmowy promieniowania gamma (patrz poniżej) może.
W przypadku standardowych dzienników promieniowania gamma zmierzona wartość promieniowania gamma jest obliczana na podstawie stężenia uranu w ppm, toru w ppm i potasu w procentach wagowych: np. GR API = 8 × stężenie uranu w ppm + 4 × stężenie toru w ppm + 16 × stężenie potasu w procentach wagowych. Ze względu na ważony charakter stężenia uranu w obliczeniach GR API, anomalne stężenia uranu mogą powodować, że zbiorniki z czystym piaskiem wyglądają na łupkowe. Z tego powodu widmowe promieniowanie gamma jest wykorzystywane do zapewnienia indywidualnego odczytu dla każdego pierwiastka, aby można było znaleźć anomalne stężenia i odpowiednio je zinterpretować.
Zaletą dziennika gamma w porównaniu z niektórymi innymi typami dzienników studni jest to, że działa on przez stalowe i cementowe ściany odwiertów osłoniętych. Chociaż beton i stal pochłaniają część promieniowania gamma, wystarczająca ilość przechodzi przez stal i cement, aby umożliwić jakościowe oznaczenia.
W niektórych miejscach nie-łupki wykazują podwyższony poziom promieniowania gamma. Na przykład piaskowce mogą zawierać minerały uranu, skaleń potasowy , wypełnienie gliną lub fragmenty litu, które powodują, że skała ma wyższe niż zwykle odczyty gamma. Węgiel i dolomit mogą zawierać zaabsorbowany uran. Osady ewaporatu mogą zawierać minerały potasowe, takie jak sylwit i karnalit . W takim przypadku należy przeprowadzić rejestrację widma promieniowania gamma, aby zidentyfikować źródło tych anomalii.
Logowanie widmowe
Rejestracja widmowa to technika pomiaru widma lub liczby i energii promieni gamma emitowanych przez naturalną radioaktywność formacji skalnej. Istnieją trzy główne źródła naturalnej promieniotwórczości na Ziemi: potas (40K), tor (głównie 232Th i 230Th) oraz uran (głównie 238U i 235U). Każdy z tych radioaktywnych izotopów emituje promienie gamma o charakterystycznym poziomie energii mierzonym w MeV. Ilość i energię tych promieni gamma można zmierzyć za pomocą scyntylometru. Logarytm odpowiedzi spektroskopowej na naturalne promieniowanie gamma jest zwykle przedstawiany jako logarytm całkowitego promieniowania gamma, który przedstawia ułamek wagowy potasu (%), toru (ppm) i uranu (ppm). Podstawowymi standardami dla frakcji wagowych są formacje geologiczne ze znanymi ilościami trzech izotopów. Dzienniki naturalnej spektroskopii promieniowania gamma stały się rutynowo używane we wczesnych latach siedemdziesiątych, chociaż badano je od lat pięćdziesiątych.
Charakterystyczna linia promieniowania gamma, która jest powiązana z każdym składnikiem radioaktywnym:
- Potas: Energia promieniowania gamma 1,46 MeV
- Seria toru: energia promieniowania gamma 2,61 MeV
- Seria uranowo-radowa: energia promieniowania gamma 1,76 MeV
Innym przykładem wykorzystania widmowych dzienników promieniowania gamma jest identyfikacja określonych typów glinek, takich jak kaolinit czy illit . Może to być przydatne do interpretacji środowiska depozycji, ponieważ kaolinit może tworzyć się ze skaleni w glebach tropikalnych w wyniku wypłukiwania potasu; a niskie odczyty potasu mogą zatem wskazywać na obecność jednego lub więcej paleozoli . Identyfikacja określonych minerałów ilastych jest również przydatna do obliczania efektywnej porowatości skał zbiornikowych.
Zastosowanie w eksploracji minerałów
Dzienniki promieniowania gamma są również wykorzystywane w eksploracji minerałów, zwłaszcza w poszukiwaniu soli fosforanów, uranu i potasu .