Сделай Сам Свою Работу на 5

Естественная радиоактивность горных пород, ее связь с фильтрационно-емкостными свойствами.





Естественная радиоактивность осадочных пород и пластовых флюидов. Петрофизическая информативность метода естественной радиоактивности горных пород.

Радиоактивность-свойство веществ создавать радиоактивное излучение в связи с самопроизвольной перестройкой ядер их радиоактивных эелементов. При этом выделяется энергия и возникают более устойчивые или новые радиоактивные элементы. Ядра последних распадаются и так продолжается до возникновения устойчивого изотопа.

Типы распадов: альфа распад(αчастицы обладают высокой ионизирующей способностью. взаимодействие с нимиприводит к возникновению вторичных электронов и рентгеновских лучей) , бета распад (βлучи характеризуются неприрывностью распределения энергии и скоростей. Чем больше энергияβлучей, тем слабее рассеивание ) , изомерный переход с гамма излучением(γлучи наблюдаются при распаде радиоактивных эелементов).

Классификация минералов осадочных пород по значениям их радиоактивности:

1.низакая радиоактивность (кварц,кальцит, доломит, ангидрит, каменная соль и т.д.-НЕ превышает 0.1 пкг-экв Rа∕кг)

2.средняя радиоактивность (лимонит, магнетит, турмалин,корунд, гранит, полевые шпаты и др. их радиоактивность заключается в пределах 0.1<qм<1 пкг-экв Rа∕кг)



3.повышенная радиоактивность (глинистые минералы, слюды, многие полевошпатовые мин., калийные соли, апатит, обсидиан и сфен: от 1 до 10 пкг-экв Rа∕кг)

4.высокая радиоактивность (акцессорные минералы такие как монацит, циркон, ортит: qм>10 пкг-экв Rа∕кг. Их радиоактивность превосходит радиоактивность минералов 1 группы в 1000 раз.

Т.к при разрушении пород, обогащенных радиоактивными минералами, уран легко окисляется, образуя с анионами кислот растворимые соединения, и затем мигрирует в водных растворах, россыпи содержат в основном минералы тория. Последние из за большой плотности отлагаются и концентрируются вскоре после выноса из зоны разрушения исходных пород, образуя совместно с др. обломками аллювиальные и прибрежно-морские россыпи. Содержание тория изменяется от 49*10-6 до 3500*10-6.

Высокая радиоактивность глин объясняется повышенной сорбцией урана, радия, тория и калия на глинистых частицах, присутствием минералов калия, тория и шестивалентного урана. Сорбция начинается на стадии диагенеза, когда в иловых водах протекают химические реакции, изменяющие состав и структуру осадка. Насыщение иловых вод биогенной двуокисью углерода приводит к разрушению уранил-карбонатных анионов.В результате разложения возрастала концентрация катионов урана и начиналось их поглощение сразу несколькими сорбентами. Повышенную активность глин объясняют также содержанием калия.



Взаимодействие радиоактивного поля с веществом горной породы, его зависимость от плотностных свойств породы.

Когда гамма-кванты большой энергии (порядка 1 МэВ), вы­летающие из источника, претерпевают несколько актов рассеяния и значительно уменьшают свою энергию, они поглощаются в резуль­тате фотоэффекта. Поскольку взаимодействие гамма-кванта с веще­ством является случайным процессом, разные кванты до своего по­глощения успевают пройти различное расстояние от источника. По мере удаления от источника поток квантов уменьшается. Он убывает с расстоянием тем быстрее, чем больше коэффициент ослабления μ, т. е. чем выше плотность среды и кон­центрация тяжелых элементов в ней. В результате в основном регистрируется гамма-из- лучение с энергией более 0,2 МэВ, а на интенсивность таких гамма- квантов не оказывает заметного влияния фотоэлектрическое погло­щение, а следовательно, и химический состав среды; показания ме­тода определяются комптоновским рассеянием и зависят лишь от плотности среды, окружающей скважинный прибор: чем больше плотность среды, тем меньше показания ГГМ-П.



Типы взаимодействия гамма квантов с веществом и их петрофизическая информативность.

γлучи представляют собой ульракороткое излучение с длиной волны от 0,1 нм и меньше. Возникают при естественных и искусственных превращениях ядер, при торможении и распаде заряженных частиц и аннигиляции пар.

По данным спектрометрии естественного гамма-излучения в обсаженных и необсаженных скважинах количественно определяются массовые содержания калия, урана, тория. Это позволяет производить детальное литологическое расчленение и стратиграфические корреляции разрезов; определять минеральный состав глин; количественно оценивать глинистость и фильтрационно-емкостные свойства коллекторов; выделять зоны, обогащенные тяжелыми минералами; прослеживать динамику обводнения пластов при контроле разработки месторождений, решать другие важные задачи

Проникающая способность γквантов больше проникающей способность βчастиц, т.к γ частица не несет зарядов(нет взаимодействия с электрическим полем др.заряженных частиц)и ее масса меньше, чем у альфа и бета частиц.

Гамма-излучение ослабляется в породах вследствие: фотоэффекта; комптоновского эффекта; образования пар; фотоядерных взаимодействий.

При фотоэффекте гамма-кванты взаимодействуют с электронной оболочкой атома. Возникающий фотоэлектрон уносит часть энергии гамма-излучения E=hv—Ео, где Ео— энергия связи электрона в атоме. Процесс идет при Е не более 0,5 МэВ. В результате фотоэффекта также возникает рентгеновское излучение. Сильная зависимость от Z позволяет использовать фотоэффект для количественного определения содержаний тяжелых элементов в горных породах (рентген-радиометрический и селективный гамма-гамма-методы).

При комптоновском эффекте гамма-излучение взаимодействует с электронами, передавая им часть энергии, и затем распространяется в горной породе, испытывая многократное рассеяние с изменением первоначального направления движения. Этот процесс возможен при любых энергиях гамма-квантов иявляется основным при 0,2<Е<3 МэВ, т. е. именно в области спектра первичного излучения естественно-радиоактивных элементов.

Процесс образования электрон-позитронных пар, возникающих из фотонов в тюле ядер атомов, наиболее вероятен для пород, содержащих тяжелые элементы при энергиях не менее 1,02 МэВ.

Таким образом, при различных энергиях гамма-кванты взаимодействуют преимущественно с различными мишенями: атомами, электронами, атомными ядрами.

Поскольку взаимодействие гамма-кванта с веще­ством является случайным процессом, разные кванты до своего по­глощения успевают пройти различное расстояние от источника. По мере удаления от источника поток квантов убывает с расстоянием тем быстрее, чем больше коэффициент ослабления μ, т. е. чем выше плотность среды и кон­центрация тяжелых элементов в ней. В результате в основном регистрируется гамма-из- лучение с энергией более 0,2 МэВ, а на интенсивность таких гамма- квантов не оказывает заметного влияния фотоэлектрическое погло­щение, а следовательно, и химический состав среды; показания ме­тода определяются комптоновским рассеянием и зависят лишь от плотности среды, окружающей скважинный прибор: чем больше плотность среды, тем меньше показания ГГМ-П.

 

Естественная радиоактивность горных пород, ее связь с фильтрационно-емкостными свойствами.

Ядерно-физические свойства горных пород разделяются на естественные (радиоактивность) и искусственные (гамма-лучевые и нейтронные). Среди более 200 радиоактивных элементов наиболее распространены в земной коре: уран (U) - ~2*10-4 %, торий (Th) - ~7*10-4 % и калий-40 (К) - ~1,8 %, дающие вместе около 99 % радиогенного тепла. Количественную оценку радиоактивности в радиометрии чаще всего рассчитывают в единицах уранового эквивалента: 1 eU = 1 Ur = 10-4 % U. Урановый эквивалент - это такая концентрация (масса) естественных радиоактивных элементов (ЕРЭ), которая эквивалентна излучению урановой руды с концентрацией урана 10-4 %. Радиоактивность горных пород определяется радиоактивностью минералов, содержащих ЕРЭ. Максимальные значения радиоактивности (свыше 1000 еU) у радиоактивных минералов и руд. В магматических породах при переходе от кислых к основным и ультраосновным радиоактивность уменьшается от 30 до 0,3 еU, у метаморфических меняется в пределах 1-15 еU. У осадочных пород она максимальна в россыпях с радиоактивными элементами (свыше 1000 еU), калийных солях, илах, горючих сланцах (около 100 еU) и глинах, песчаниках, мергелях (около 10 еU), минимальна у карбонатов, кварцевых песков, гипсов, поваренной соли (единицы еU).

Гамма-лучевыми и нейтронными свойствами горных пород определяется их реакция при облучении их гамма-лучами или нейтронами разных энергий и длительности. По эффектам взаимодействия с ядрами и электронами атомов минералов, приводящим к замедлению, рассеянию и поглощению нейтронов, можно судить о химическом составе элементов, а также о плотности, пористости, водородосодержании горных пород. Основным гамма-лучевым свойством, которое определяется химическим составом и плотностью, является коэффициент поглощения гамма-лучей ( ), рассчитываемый по вторичному гамма-излучению ( ). В магматических, эффузивных, метаморфических и скальных осадочных породах коэффициенты поглощения высокие, а в пористых водо-, нефте- и газонасыщенных - низкие.

Основными нейтронными свойствами горных пород, характеризующими их химический состав, водородосодержание (наличие воды, нефти, газа), коллекторские свойства, являются: длина замедления ( в см), время замедления (t в мкс), поглощение ( ) нейтронов, определяемые по интенсивности тепловых нейтронов ( ) или вторичному гамма-излучению ( ). Хлор и водородосодержащие породы отличаются наиболее заметными аномалиями нейтронных свойств.

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.