Download miễn phí Giáo trình Địa chất vật lý giếng khoan
Trong kỹ thuật khoan khai thác dầu khí, tìm kiếm nước dưới đất hay kiểm tra
chất lượng các công trình thuỷ công, có lúc người ta sử dụng một phương pháp dựa trên
cơ sở đưa vào môi trường nghiên cứu một lượng các đồng vị phóng xạ ngắn ngày rồi đo
bức xạ gamma do chúng bắn ra. Phương pháp đó được gọi là phương pháp đồng vị
phóng xạ hay phương pháp nguyên tử đánh dấu.
Phương pháp đồng vị phóng xạ được thực hiện theo trình tự sau:
- Đo gamma tự nhiên trong giếng khoan và đánh số là đường GR1.
- Thả vào giếng một dung môi có hoạt tính phóng xạ cao (dung dịch, vữa
ximăng, nước) hay chất bột (cát, bột).
- Rửa giếng một cách thận trọng bằng một dung dịch không cóhoạt tính phóng
xạ hay nước lã.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
ủa hệ đếm. Khoảng thời gian đó gọi là “thời gian chết”. Bình th−ờng mỗixung tín hiệu chỉ kéo dài khoảng 2às nh−ng thời gian chết giữa hai xung có khi tới
hàng chục às.
Thời gian chết của hệ đếm (đo) phụ thuộc vào trở kháng thuần và trở kháng cảm
của cáp. Chẳng hạn ta có các xung âm tạo từ nguồn 125 - 120 volt lên đầu cáp có điện
trở 200Ω và điện dung 14 àF, khi đó thế tới hạn cần khoảng thời gian nạp đủ là T = RC
= 200*14.10-6 ≈ 28 às. Trong khi đó, xung ban đầu chỉ có 2às.
125
Sai số có thể gặp trong đo ghi tốc độ đếm xung (xung/s) càng lớn khi thời gian
chết càng dài. Xác suất gặp sai số do hiện t−ợng này đ−ợc tính: τn
N
NP =∆= .
Trong đó:
∆N là số xung thất thoát trong thời gian chết [xung/s].
N là c−ờng độ bức xạ thực [xung/s].
τ là thời gian chết
n = N - ∆N là c−ờng độ bức xạ đo đ−ợc [xung/s].
Từ đó ta có: ττ n
nNn
N
nN
N
N
−==
−=∆
1
và
Nh− vậy, theo lý thuyết giá trị đo đ−ợc càng gần giá tị thực khi τ càng nhỏ hay
chính n cũng nhỏ.
Trong thực tế còn phải tính đến đặc điểm thống kê của hiện t−ợng phóng xạ. Số
lần phân r∙ của một l−ợng chất phóng xạ nào đó trong một đơn vị thời gian bao giờ
cũng là số thay đổi xung quanh một giá trị trung bình N t−ơng ứng và có phân bố
chuẩn gause (Hình 5.5).
Nếu khoảng thời gian quan sát T càng dài thì giá trị trung bình tính đ−ợc càng
gần với giá trị N.
Trong tính toán lấy mod của phân bố là
giới hạn để có ít nhất 50% số lần phân r∙ rơi
vào khoảng ( ) 212
67,0
NT
N±
gọi là giới hạn gặp sai
số.
Với T là hằng số thời gian của hệ đo, N
là giá trị trung bình đặc tr−ng cho c−ờng độ
phóng xạ tại điểm đo trong lát cắt. Rõ ràng N
càng lơn, T càng dài, sai số càng ít. Các máy
đo hiện tại có hằng số thời gian T = 1ữ 6 giây.
N th−ờng gặp trong các phép đo thực tế thay
đổi trong khoảng 10 ữ 103 xung/s.
5.3. Các ph−ơng pháp đo phóng xạ nghiên cứu giếng khoan
Các ph−ơng pháp đo phóng xạ hạt nhân trong giếng khoan phổ biến hay gặp
trong thực tế xản suất bao gồm:
- Ph−ơng pháp đo gamma tự nhiên, GR.
Giá trị trung bình
Giới hạn sai số
Xung/giây
Hình 5.5. Sự phân bố số đo xung
quanh một giá trị trung bình
126
- Ph−ơng pháp đo phổ gamma tự nhiên: SGT, SGR.
- Ph−ơng pháp đo gamma tán xạ: G-G, FDC, LDT.
- Ph−ơng pháp đồng vị phóng xạ gamma.
- Các ph−ơng pháp nơtron với nhiều biến thể:
+ Ph−ơng pháp nơtron - gamma: N-G.
+ Ph−ơng pháp nơtron - nơtron: N-N; CNT.
+ Ph−ơng pháp xung nơtron.
+ Ph−ơng pháp tiết diện bắt giữ nơtron nhiệt.
+ Ph−ơng pháp kích hoạt phóng xạ.
- Ph−ơng pháp cộng h−ởng từ hạt nhân: NML.
5.3.1. Ph−ơng pháp đo bức xạ gamma tự nhiên (GR)
Ph−ơng pháp đo bức xạ gamma tự nhiên (GR) gọi khác: Carota gamma, nghĩa là
đo vẽ c−ờng độ bức xạ gamma tự nhiên ở trục giếng khoan để nghiên cứu lát cắt địa
chất ở thành giếng khoan. Nh− ta đ∙ biết giữa các đá, đặc biệt là đá trầm tích rất khác
nhau về c−ờng độ phóng xạ gamma tự nhiên nên ta có thể nghiên cứu bản chất, nguồn
gốc địa tầng của đá theo tham số này.
a) Sơ đồ đo bức xạ gamma tự nhiên
Khi đo sự thay đổi c−ờng độ bức
xạ theo chiều sâu giếng khoan có thể bố
trí sơ đồ đo nh− hình 5.6.
Trong máy giếng 1 có detector D,
th−ờng là ống đếm Geiger-Muller, tiếp
đếm các l−ợng tử gamma. Sau khi lọt vào
ống đếm, các l−ợng tử gamma tạo thành
các tín hiệu là xung điện ở đầu ra của
mạch tích phân. Tín hiệu đ−ợc khuyếch
đại và lọc rồi đ−a qua cáp lên khối điều
chế tín hiệu 2 ở mặt đất. Đầu ra của khối
2 là tín hiệu d−ới dạng hiệu điện thế. Bộ
ghi 3 sẽ ghi tín hiệu điện t−ơng ứng với
c−ờng độ bức xạ gamma ở chiều sâu
điểm đo của máy giếng (điểm gữa của
detectơ D).
Máy giếng 1 đ−ợc kéo lên từ từ đồng thời bộ ghi 3 ghi đ−ợc sự biến đổi c−ờng
độ bức xạ gamma theo chiều sâu. Kết quả đo GR có thể dễ dàng biểu diễn trên biểu đồ
t−ơng tự : Iγ = f(h) Hình 5.7.
5 2 3
1 - Máy giếng
2 - Detectơ
3 - Bộ ghi
4 - Bộ điều chế tín
hiệu
5 - Nguồn nuôi
D
1
4
Hình 5.6. Sơ đồ nguyên tắc đo GR
127
C−ờng độ bức xạ gamma tự nhiên biểu
thị hoạt tính phóng xạ của các đá trong lát cắt
giếng khoan và cũng là thể hiện hàm l−ợng của
đồng vị phóng xạ của các lớp đá đó.
b) Các yếu tố ảnh h−ởng lên kết quả đo GR
Đ−ờng cong đo ghi c−ờng độ bức xạ
gamma tự nhiên trong giếng khoan phụ thuộc
vào nhiều yếu tố, tr−ớc hết phải kể đến:
- Các lớp đất đá trong lát cắt giếng
khoan chứa các nguyên tố đồng vị phóng xạ,
trong đó quan trọng nhất là U, Th và K.
- Đặc tính kỹ thuật của các detector
dùng trong phép đo, chiều dày vỉa và vị trí
t−ơng đối của detector trong giếng khoan so
với các lớp đất đá.
- Đ−ờng kính thực của giếng khoan,
mật độ và loại dung dịch khoan.
- Số lớp ống chống, chiều dày của ống
chống và lớp ximăng.
- Mật độ của các lớp đất đá ở thành
giếng khoan.
- Tốc độ kéo cáp khi đo ghi.
Tất cả các yếu tố trên đây đồng thời ảnh h−ởng lên giá trị đo gamma tự nhiên.
Trong phân tích kết quả đo GR cần xác định xem những yếu tố nào ảnh h−ởng
nhất lên phép đo trong tr−ờng hợp cụ thể và đ−a ra phép hiệu chỉnh t−ơng ứng.
Giá trị đo c−ờng độ bức xạ gamma phụ thuộc trực tiếp vào quá trình suy giảm
tia gamma bị hấp phụ trong môi tr−ờng nghiên cứu. Sự suy giảm đó tuân theo quy luật
h∙m mũ:
)18.5(xeoGRxGR
à−=
Trong đó GRx và GRo là c−ờng độ bức xạ gamma tr−ớc và sau khi xuyên qua
đoạn đ−ờng x trong môi tr−ờng nghiên cứu có hệ số hấp thụ à(cm-1).
Giá trị hệ số hấp thụ à phụ thuộc vào năng l−ợng của tia gamma và mật độ khối
của môi tr−ờng.
Bảng 5.3 là hệ số hấp thụ à các tia gamma trong các môi tr−ờng khác nhau.
Hình 5.7. Một thí dụ đ−ờng cong đo vẽ
GammRay và phổ Gamma tự nhiên
128
Bảng 5.3
Hệ số hấp thụ (cm-1) trong Năng l−ợng tia
gamma (MeV) N−ớc Đá rắn chắc Sắt thép Chì
0.2 0.137 0.32 1.13 11.8
1.0 0.071 0.15 0.47 0.79
5.0 0.03 0.07 0.25 0.49
Các giá trị hệ số à trong các môi tr−ờng đối với các tia gamma có năng l−ợng
khác nhau dùng để tính hiệu chỉnh suy giảm tia gamma trong dung dịch do đ−ờng kính
giếng thay đổi trong ống chống và trong vành ximăng xung quanh giếng khoan.
Ví dụ, phép đo với máy giếng đặt định tâm (Hình 5.6), do đ−ờng kính giếng
thay đổi, đoạn đ−ờng ( )oddx −= 2
1
là hành trình các tia gamma từ đất đá ở thành giếng
đi qua dung dịch để đến detector. Nếu mật độ dung dịch ρ = 1,2(g/cm3), có hệ số hấp
thụ à = f(ρ)= 0,01(cm-1), từ (5.18) ta tính đ−ợc hệ số hiệu chỉnh đ−ờng kính:
)19.5(10).(5,0ln 20
−−=
dd
Grx
Gro
Các hiệu chỉnh khác đối với ống chống, vành ximăng cũng có cách tính t−ơng tự.
c) Phạm vi ứng dụng:
Ph−ơng pháp đo gamma tự nhiên trong giếng khoan (GR) đ−ợc sử dụng để phân
chia địa tầng của các lớp trong lát cắt, sử dụng để liên kết chúng ở quy mô khu vực và
địa ph−ơng.
Do c−ờng độ phóng xạ càng cao khi hàm l−ợng sét trong đá c
Tags: giáo trình địa vật lí