4.2 Теориялық мағлұматтар

Радиактвиті каротаж (РК) — химиялық элементттің. атом ядросында болып жатқан табиғи немесе жасанды ионизациялық сәулелену (ионизирующее излучение) өрісінің сипаттамаларын өлшеуге негізделген геофизикалық әдітердің бipi. Практикада РК-ның төмендегідей түрлері кеңінен таралған: гамма-каротаж, гамма-гамма-каротаж, нейтрондық каротаж.

Гамма-каротаж (ГК) ұңғыма бойымен тау жыныстарының табиғи - сәулеленуінің қарқындылығын есептеуге негізделген. Ол үшін ұңғыма ішіне түсірілетін аспаптағы  - сәулеленуінің индикаторы (Гейгер-Мюллер немесе сцинтилляциялық санауыштар) пайдаланылады (7.22-сурет).

Ұңғыма бойымен тау жыныстары қабаттарының -сәулелену қарқындылығын өлшеу барысында жазылған қисық сызықты гамма каротаждық қисық сызықтар деп атайды. Өлшенген параметр жыныстардың радиоактивтілігімен ғана емес ұңғыманың жағдайымен де (ұңғыма диаметрі, сұйықтың тығыздығы және т.б.) тікелей байланысты.

Кейбір учаскелерде ұңғыма диаметрінің үлкеюі (қабырғаларының сұйықпен шайылуынан) - каротаж көрсеткішін өзгертеді. әдетте, - каротаж қондырғысының тиімді жұмыс істеу радиусы шамамен 30 см-ге тең, сондықтан ұңғыма қабырғасынан әрірек орналасқан жыныстар қабаттарынан шыққан -сәулелену, жолда жұтылып индикаторға жетпейді.

Гамма-каротаж, негізінен, жыныстардың литологиясын, сазды қабаттарды ажыратып, олардың саздылығын сандық және сапалық түрде бағалау үшін кеңінен пайдаланылады.

Гамма-гамма каротаж (ГГК) деп ұңғыма бойымен тау жыныстарын - квантпен сәулеге түcipy барысында пайда болатын шашыраңқы -сәулеленудің сипаттамаларын өлшеуге негізделген. Әдіс екі түрлі тәсілмен жүргізіледі: тығыздық (ГГК-П) және селективтік (ГГК-С). ГГК-П тәсілінде шашыраңқы -сәулеленудің қатқыл компоненті (жесткая составляющая) өлшенеді. Сәуле көзі ретінде кобальт изотопы (жоғары энергиялы  кванттар таратады) алынады, ол арнаулы болат гильзаға салынып, индикатормен (санауышпен) бipre зерттелетін объектінің біp жағында орналасады. Осындай жағдайда ғана -сәулеленудің қатқыл комнонентін өлшеуге болады. Жазылған ГГК-П қисық сызығы арқылы қоршаған жыныстардың көлемдік тығыздығы жайлы деректер алуға болады.

Әдетте, терең зондылау кезінде -сәулелену қарқындылығы жыныстардың тығыздығы өскен сайын кемиді. ГГК-П қисық сызығының минимумдары тығыздығы үлкен жыныстарға (ангидрит, қатты ізбестастар және т.б.), ал максимумы тығыздығы төмен жыныстарға (гипс, саз, тас тұзы және т.б.) сәйкес келеді.

ГГК-П қисық сызықтарын талдау арқылы жыныстардың көлемдік тығыздығы _П анықталады, ал бұл параметрден жыныстың кеуектілігін (К_п) анықтауға болады:

,

мұндағы _М және _п - жыныс құрамындағы минералдардың катты және сұйық күйлерінің тығыздықтары. Бұл параметрлерді анықтау үшін жыныстардың заттық құрамын (литологиясын, саздылығын) білу қажет.

ГГК-П тәсілі ұңғыма қимасын ажырату, литологиясын нақтылау, коллекгорды бөліп, оның кеуектілігін бағалау үшін кеңінен пайдаланылады.

1-сурет. Радиактивті каротаж қондырғысының сұлбасы.

А - ГК; Б - ГГК; В - НГК;Г -НК; L_з — зонд ұзындығы; О — тіркеу орны;

/- -сәулеленуінің индикаторы; II — -сәулеленуінің бастауы (көзі);

П1— нейтрондар тығыздығының индикаторы;

IV— нсйтронлар бастауы (көзі)

Нейтрондық каротаж (НК) ұңғыма қимасындағы жыныстарды нейтрондармен атқылау барысында - сәулелену және нейтрондық сипаттамаларды зерттеуге негізделген. Іс жүзінде тұрақты (стационарлы) нейтрондық және импулъсті нейтрондық зерттеу әдістері пай-даланылады.

Тұрақты (станционарлы) нейтрондық әдістеріне нейтрондық гамма-каротаж (НГК), нейтрон-нейтрондық каротаж (ННК) кіреді.

Нейтрондық гамма-каротаж (НГК) сыртқы нейтрондар көзі (бастауы) әсерінен жыныстарда пайда болатын -сәулелену өpici сипаттамаларын өлшеуге негізделген. НГК әдісінде тіркелетін -сәулеленудің жалпы шамасы үш түрлі компоненттер жиынтығынан тұрады: 1) жыныстарды атом ядроларымен атқылау әсерінен туындайтын -сәулелену қарқындылығы I_НГК 2) индикаторға нейтрондар көзінен тікелей әсер ететін немесе -сәулесінің ұңғыма қабырғасынан шашыраған бөлігінің индикаторға әсерінің қарқындылығы I_ГГК 3) жыныстар­дың табиғи -сәулелену қарқындылығы I_ГК.

I_НГК мөлшері жағынан I_ГГК мен I_ГК-ден әлдеқайда жоғары, сондықтан да НГК қисық сызығының пішініне және жиынтық көрсеткішіне I_НГК-тің әсері көбірек.

Шөгінді тау жыныстары нейтрондық қаситеті бойынша екі топқа бөлінеді: сутегі мөлшері көп және аз. Бірінші топқа (cyтeгi мөлшері көп) ылғал сыйымдылығы жоғары (кеуектілігі жоғары) саздар, гипстер, корбанаттық жыныстар жатады. Бұл жыныстар НГК диаграммасында (үлкен зондтармен L₃»40 см өлшегенде) төменгі көрсеткіштермен сипатталады.

Екінші топқа (сутегі мөлшері аз) кеуектілігі аз жыныстар -тығыз ізбестастар және доломиттер, алевролиттер, ангидриттер, тас тұзы және т.б. жатады. НГК диаграммасында бұл жыныстар жоғары көрсеткішпен сипатталады.

Құрамында cyтeгi мөлшері бірдей мұнай мен су көрсеткішгері НГК диаграммасында бірдей болады, ал газды қабаттар болса жоғары көрсеткішпен сипатталады (қапталған ұңғымада). Қапталмаған ұңғымада газды қабаттарды бұл көрсеткішпен бөлу қиынға түседі. Нейтрон-нейтрондық каротаж (ННК) сыртқы нейтрондар көзі әсерінен жыныста пайда болатын нейтрондық сәулелену өрісінің сипаттамаларын өлшеуге негізделген. ННК әдісінің НГК әдісіне қарағанда артықшылығы, оның көрсеткіші табиғи -сәулеленуден және -сәлелену көзіне тәуеді еместігінде.

ННК әдісінің тереңдік қабілеті 20 см<-ден 30 см<-ге дейін cyтeгi мөлшері көбейген сайын терендік қабілеттілігі азая түседі.

Ұңғыма диаметрі артқан сайын және қоршаған ортаның (жыныстардың) кеуектілігі азайған сайын стационарлық нейтрондық каротаж (НК) нәтижелеріне ұңғыманың әсері өсе түседі. Сонымен қатар, ұңғыма қабырғасындағы сұйық қабыршағының және сазды қабыршақтың қалыңдығы НК көрсеткішіне тікелей әсер етеді (аспап пен ұңғыма қабырғасы арасы өседі). Қапталған ұңғымаларда НГК көрсеткіштері кемиді, сондықтан да НГК каротажы қапталмаған ұңғымаларда жүргізіледі. Минералды сұйықтармен толтырылған (ұңғыманы жуатын) ұңғымаларда тұщы сумен (немесе мұнаймен) толтырылған ұңғымаларға қарағанда -сәулелену қарқындылығы жоғары болады.

Стационарлық нейтрондық әдістер, әдетте, гамма-каротаж басқа геофизикалық әдістермен бірге жүргізіліп, айтарлықтай нәтижелер береді (сазды, тығыз жыныстарды немесе кеуектілігі қабаттарды ажырату барысында). Мұнай және газ ұңғымаларын зерттеуде НГК әдісі кеңінен пайдаланылады.