Способ радиоактивного каротажа

".я1 )О П И С А Н И Е 11)4 тз 4 в 1ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.01.74 (21)1983 51) М. К присоединением за С 01 У 5 осудврственный немет Совета Министров ССС оо делам наобретеннйн открытнй 3) Приоритет3) Опубликовано 25,02,78, Бюл 53) УДК 550.835(45) Дат бликования описания 03. Оч(72) Авт В, И. У зобретения Ордена Трудового Красного Знамени институт геофизию Уральского научно-исследовательского центра АН СССР 1) Заявите ОСОБ РАДИОАКТИВНО ОТАЖА кой апго споивность40 - ой ап- излуче- гамма- спект- нергий ользовании спектрометричес ля реализации предложенно рируют спектральную интенс о гамма-излучения в области и использовании интегральн спользуют источник гаммаей менее 60 кэВ и детектор обладаюший максимальной фективностью в области э тов менее 60 кэВ. При испаратуры дсоба регистрассеянног60 кэВ, прпаратуры иния энергиизлучения,ральной эфгамма-кван Изобретение относится к способам промыслово-геофизического исследования углеразведочных скважин, например, с помошью рассеянного гамма-излучения с целью определения мощности, строения и зольности угольного пласта.5Известен способ радиоактивного каротажа, предназначенный для определения зольности углей, заключаюшийся в том, что регистрирукт гамма-излучение радиационного захвата тепловых нейтронов в области энергий свыше 5 Мэв, измеряют отношение этой спектральной интенсивности к общей интегральной интенсивности гамма-излучения радиационного захвата (или к обшей интенсивности вторичного нейтронного излучения) и по величине полученного отношения судят о зольности угольного пласта.Недостаток известного способа состоит в том, что он не позволяет определять одновременно и структуру и зольность угольных пластов из-за большой глубинности проникновения нейтронов в породу, поэтому способ пригоден только для исследования мошных угольных пластов простого строения. Кроме того, из-за малой величины (около двух) амплитуды аномалии (изменения отношения интенсивностей) при переходе от вмешаюгцих пород к беззольному углю требуется сушественное увеличение 2 регистрируемых интенсивностей для повышения точности отсчета зольности за счет снижения статистической погрешности,Цель изобретения - повышение точности одновременного определения структуры и зольности угольных пластов.Для этого, согласно предложенному способу, используют рассеянное гамма-излучение искусственного источника гамма-квантов. В спектре рассеянного гамма-излучения выбирают спектральную область, в которой наблюдается максимальное увеличение спектральной интенсивности при переходе от пород среднего атомного номера к углю, и по величине регистрируемой в этой области спектральной интенсивности определяют строение и зольность угольных пластов.Сущность предложенного способа поясняется фиг. 1, на которой показаны модельные спектры рассеянного гамма-излучения, а также зольность (А о/о) исследуемых углей. Спектр получен для источника таллий при длине зонда 1 О см, Ширина измерительного канала при снятии спектра была равна 10 кэВ. Из приведенных графиков видно, что амплитуда аномалии (пунктирная кривая) для спектральной интенсивности при переходе от вмещаю ших пород (А 00/,) к беззольному углю (А = 12) незначительно отличается от единицы при Е100 кэВ, но резко возрастает в области малых энергий, где имеет место отчетливо выраженный максимум при энергии15 около 50 кэВ. При этом абсолютная величина амплитуды аномалии равна 10. Такое большое увеличение регистрируемой спектральной интенсивности позволяет повысить точность отсчета зольности углей. Кроме того, большая величина амплитуды аномалии позволяет существенно 2 о уменьшить влияние такого мешающего фактора, как незакономерные изменения плотности углей. В рассматриваемом случае доля плотностцого эффекта составляет менее 20 ЧО в обшей величине амплитуды аномалии, поэтому реальные изменения плотности угля постоянной зольности це могут привести к погрешностям отсчста золы более 1 О/о А.Указанные аномальные эффекты достигаются уже при длине измерительного зонда 10 см, поэтому при практической реализации способа одновременно с вычислением зольности возможно определение мощности и структуры угольного пласта с точностью порядка + 2 см.Максимальное значение амплитуды аномалии для спектральной интенсивности 40 - 60 кэВ при переходе от породы к углю наблю дается для любых энергий первичных гамма- квантов. Однако в условиях равных длин изрительного зонда для источников, испускающих гамма-кванты больших энергий, абсолютная величина амплитуды аномалии в максимуме уменьшается. Это отчетливо видно из графиков на фиг. 2, где в качестве источника первичных гамма-квантов используется селен (основные линии гамма-излучения 138 кэВ, 268 кэВ, 405 кэВ), Увеличение средней энергии первичного излучения более чем в два раза 45 привело к уменьшению на 40/о амплитуды аномалии в максимуме.Увеличение зольности углей также приводит к уменьшению максимального значения амплитуды аномалии, при этом положение мак 50 симума сохраняется практически неизменным.На основе указанных закономерностей можно предложить два варианта практической реализации предложенного способа.При использовании скважинной спектрометрической аппаратуры выбирают необходимую длину измерительного зонда и независимо от тица источника регистрируют спектральную ицгецсцвцость в области 40 - 60 кэВ. Результаты практической реализации этого варианта измерений приведены на фиг. 3. При работах использовался источник селен, зонд длиной 10 см и скважинный спектрометр. Сопоставление данных кернового опробования (графа а) и величины зольности, вычисленной предложенным способом (графа д), показывает высокую точность и объективность нового способа.При использовании скважинной аппаратуры интегрального типа необходимо максимально ослабить влияние плотностного эффекта, для чего применяют источники излучения с энергией, лежащей в области максимального значения амплитуды аномалии, или несколько ниже, и детекторы, обладающие максимальной спектральной эффективностью в этой же области энергий. Результаты практической реализации этого варианта измерений приведены на фиг. 4. Работы проводились при длине зонда 10 см, источнике тулий (основные линии 51 кэВ и 82 кэВ) и детекторе в газоразрядном счетчике типа МС (максимум спектральной эффективности находится при энергии гамма-квантов 25 кэВ). Аналогичные результаты могут быть получены при сцинтилляционном детекторе Ма 1 (Те) толщиной 0,5 - 2 мм (максимум спектральной эффективности лежит в области 20 - 40 кэВ). Из графиков на фиг. 4 видно, что при указанных условиях регистрации предложенный способ измерений обладает необходимой точностью и детальностью.Формула изобретения1. Способ радиоактивного каротажа, заключающийся в регистрации рассеянного гамма- излучения искусственного источника, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения структуры и зольности угольных пластов, выбирают спектральную область в спектре рассеянного гамма-излучения, в которой наблюдается максимальное увеличение спектральной интенсивности при переходе от пород среднего атомного номера к углю; и по величине регистрируемой в этой области спектральной интенсивности определяк)т строение и зольность угольных пластов.2. Способ по и, 1, отличающийся тем, что, с целью использования спектрометрической аппаратуры для реализации способа, регистрируют спектральную интенсивность рассеянного гамма-излучения в области 40 - 60 кэВ.3. Способ по п, 2, отличающийся тем, что, с целью использования аппаратуры интегрального типа для реализации способа, используют источник гамма-излучения энергией менее 60 кэВ и детектор гамма-излучения с максимальной спектральной эффективностью в этой же области энергий гамма-квантов.юо ао кэд икр лиУ вл/л оооо 473451 оо Фиг.1