Радіоактивний каротаж
Геофізичні методи вивчення геологічного розрізу свердловини, засновані на використанні радіоактивних процесів (природних і штучно викликаних), що відбуваються в ядрах атомів елементів гірських порід, називають радіоактивним каротажем. Найбільш широке застосування отримали: гамма-каротаж, призначений для вивчення природного гамма-випромінювання гірських порід-гамма-гамма каротаж і нейтронний каротаж, засновані на ефекті взаємодії з гірською породою джерел гамма-випромінювання і джерел нейтронів.
Зміст
Відео: Відео каротаж свердловини з пластикової трубою
Перевагою радіоактивного каротажу в порівнянні з каротажем КС і ПС є можливість каротажу при наявності обсадних труб і при заповненні свердловини різними глинистими розчинами.
Радіоактивний каротаж вирішує дві групи завдань:
1.Каротаж на радіоактивні руди - визначення положення радіоактивного пласта, його потужності і ступеня радіоактивності. Заснований на вимірі гамма-активності гірських порід - гамма-каротаж, ГК.
2.Каротаж з метою литолого-стратиграфічного розчленування осадових товщ, виявлення покладів нерадіоактивних корисних копалин (нафта, вугілля, неметалеві руди). Цей каротаж заснований на «викликаному» випромінюванні, яке випускають гірські породи при їх опроміненні нейтронами або гамма-променями від ізотопів. До цієї групи каротажу відносять нейтронний гамма-каротаж (НГК), нейтронний каротаж (НК), гамма-гамма-каротаж (ГГК) і ін.
Елемента атомної та ядерної фізики
Як відомо, явище радіоактивності було відкрито французьким фізиком А. Беккерелем в 1896 р Англійський фізик Е. Резерфорд встановив існування атомного ядра і запропонував планетарну модель будови атома. Відповідно до цієї моделі в центрі атома знаходиться ядро (його розмір 10-14 м), а вся інша частина атома заповнена що обертаються навколо нього електронами.
Відео: ФГУП "ВННІА". Імпульсні нейтронні генератори і апаратура для каротажу виробництва ВНІІА
На основі цієї моделі датський фізик Н. Бор в 1913 р розробив першу кількісну теорію атома (атома водню), висунувши два постулати: 1) атомна система може перебувати тільки в особливих стаціонарних (квантових) станах, кожному з яких відповідає певна енергія. Перебуваючи в цьому стані атом не випромінює. 2) випромінювання світла відбувається при переході атома зі стаціонарного стану з великою енергією в стаціонарне стан з меншою енергією. У 1932 р англійський фізик Д.Чедвік відкрив нейтрон, а німецький фізик В. Гейзенберг і радянський фізик Д. Д. Іваненко висунули протонно-нейтронну модель будови ядра. Відповідно до цієї моделі ядро атома складається з нуклонів, кожен з яких складається з протонів і нейтронів, утримуваних потужними внутрішніми силами. Протон має позитивний електричний заряд, рівний по величині заряду електрона. Нейтрон не має електричного заряду. Ядро атома являє собою пов`язану систему нуклонів. Зарядом ядра називається величина Ze, де e - величина заряду протона, а Z - порядковий номер хімічного елемента в періодичній системі Менделєєва. Число нуклонів в ядрі визначається формулою A = N + Z, де N - число нейтронів в ядрі. Величину А називають масовим числом. Одному нуклони (протон + нейтрон) приписують масове число, рівне одиниці, електрону - нуль. Ядра з однаковими Z, але різними А називають ізотопами.
В ядрах існують особливі ядерні сили, що не зводяться до жодного з відомих в класичній фізиці сил - гравітаційних і електромагнітних. Вони є короткодіючими силами, і проявляються на відстанях між нуклонами в ядрі порядку 10-15м.Ядро характеризується енергією зв`язку. Воно володіє механічним моментом, званим спіном ядра, і магнітним моментом ядра, обумовленим власними магнітними моментами протонів і нейтронів, а також рухом протонів всередині ядра.
Ядра мають радіоактивністю. Радіоактивність - це мимовільне перетворення шляхом розпаду одних атомів ядра в інші з випусканням однієї або декількох часток. При радіоактивному розпаді ядра зазнають перетворення, при яких змінюється: число нуклонів в ядрі, протонно-нейтронний склад, внутрішня енергія і спин ядра. Мимовільний розпад ядер в природних умовах називають природною радіоактивністю. Радіоактивність ізотопів, отриманих в результаті ядерних реакцій, називають штучною радіоактивністю.
Зазвичай всі типи радіоактивності супроводжуються випусканням гамма-випромінювання - жорсткого, короткохвильового електромагнітного випромінювання. Гамма-випромінювання є основною формою зменшення енергії збуджених продуктів радіоактивних перетворень. З
Відео: Каротаж аварійної свердловини
Гамма-промені, проходячи через речовину, взаємодіють з електронними оболонками і ядрами атомів речовини. Ця взаємодія виражається їх розсіюванням (ефект Комптона) і поглинанням (фотоелектричний ефект). Розсіювання полягає у взаємодії гамма-кванта з електроном і супроводжується передачею частини енергії гамма-кванта електрону. При розсіянні відбувається зміна первісного напрямку руху гамма-кванта, аж до повернення його у вихідне речовина. При фотоелектричні ефекті гамма-квант вириває електрон з електронної оболонки атома, передаючи йому всю свою енергію.
Нейтрони. Ці частинки не мають електричного заряду, що не іонізують середовище і, тим самим, не втрачають енергії при взаємодії з електричними зарядами електронів і ядер. Звідси їхня висока проникаюча здатність. Маса нейтрона близька до маси протона. Тому на рух нейтрона в речовині впливає зіткнення з ядрами атомів. Це зіткнення проявляється у вигляді розсіювання нейтронів і захопленням їх ядрами атомів. При розсіянні змінюється напрямок руху нейтрона і зменшення його енергії. Найбільша втрата енергії буває при зіткненні нейтрона з ядром атома водню, маса якого майже дорівнює масі нейтрона (в середньому нейтрон втрачає половину своєї енергії). В кінцевому рахунку, в результаті процесу зіткнення нейтронів з ядрами речовини їх енергія стає рівною кінетичної енергії молекул і вони перетворюються в теплові нейтрони. Останні продовжують рухатися (дифундувати) з областей більшої щільності в області зниженої щільності і, врешті-решт, такі нейтрони захоплюються ядрами атомів. При цьому захоплення нейтрона ядрами атома речовини супроводжується випусканням гамма-кванта (вторинне гамма-випромінювання).
Для більшості гірських порід поглинають і уповільнюють властивості визначаються водородосодержаніем: чим вище водородосодержаніе, тим швидше убуває щільність нейтронів з віддаленням від джерела.
