РОЗРОБКА АПАРАТУРНОГО комплексу РАДІАКТИВНИХ методів ДЛЯ проведення КОНТРОЛЮ ЯКОСТІ ЦЕМЕНТАЖУ СВЕРДЛОВИН.

2.1 Теоретичне обгрунтування потреби розробки комплексу

Апаратура комплексна для контролю цементажу свердловин і призначена для геофізичних досліджень з метою контролю технічного стану експлуатаційних свердловин, свердловинного устаткування з одночасною реєстрацією тьрох геолого-технологічних параметрів і передачею інформації в цифровому коді по одножильному кабелю довжиною до 5000 м. Апаратура дозволяє вирішувати наступні задачі:

-оцінка та контроль за станом цементного каменя гамма-гама методом; Апаратура працює зі всіма типами геофізичних кабелів, забезпечених кабельними наконечниками тину НК1-36.

Умови експлуатації наземного приладу:

- діапазон робочих температур від 10 до 45 °С;

-відносна вологість повітря до 90 % при ЗО.

-свердловинного приладу;діапазон робочих температур від 5 до 120 °С;

-найбільший гідростатичний тиск 60 МПа.

2.2 Фізичні основи гама-гама-методу

Даний метод дозволяє проводити літологічне розчленування розрізу з виділенням різновидів гірських порід і визначенням їх характеристик. В гама-гама-методі (ГГМ) гірська порода опромінюється джерелом гама-квантів і реєструється інтенсивність гама-випромінювання, що досягає індикатора випромінювання, розташованого на деякій віддалі від джерела. Ця відстань називається довжиною зонда. Точку запису однозондового гама-гама-метода відносять до середини між центрами джерела і детектора, двухзондового гама-гама-метода - до середини між центрами детекторів. Фільтр з тяжкого металу

(Ре, РЬ, W та ін.), встановлюється між джерелом і детектором, практично повністю поглинає пряме гама-випромінювання джерела. Ось чому виміряне в цьому методі гама-випромінювання майже повністю складається з випромінювання джерела, що перетерпіло хоча б одне розсіяння на атомах середовища, що оточує джерело. Звідси і назва методу. Коли гама-кванти великої енергії (близько 1МеВ), вилітаючи з джерела, проходять кілька актів розсіювання і значно зменшують свою енергію, вони поглинаються в результаті фотоефекта. Оскільки взаємодія гама-кванта з речовиною є випадковим процесом, різні кванти до свого поглинання встигають пройти різну відстань від джерела. По мірі віддалення від джерела потік квантів зменшується по "Закону ослаблення інтенсивності потоку гамма-випромінювання від точкового джерела в деякому середовищі", який виражається формолою:

F=Q/4р r2 e-м*r

де F - інтенсивність потоку гама'винромінювання на відсталі г;

Q- загальне число квантів, що випромінює джерело; - сумарне макроскопічне січення захвату середовища.

Потік гама-квантів зменшується з відстанню тим швидше, чим більший коефіцієнт послабдфжнбто чим більша густина середовища і концентрація важких елементів в ній. Внаслідок цього потік гама-квантів біля детектора, який розміщений навідносно великій відстані від джерела (більше 15-20 см.), зменшується зі збільшенням густини гірської породи і концентрації в ній важких елементів. Ступінь впливу останнього фактора на покази ГГМ можна міняти шляхом вибору начальної енергії гама-квантів (вибором джерела) і енергії квантів, переважно реєструємих індикатором (вибором індикатора). Згідно з ним існують дві модифікації ГГМ: густинний гама-тама-метод (ГГМ-Г) і селективний (ГГМ-С).

В густинній модифікації ГГМ використовують джерело гама- квантів з відносно великою енергією, частіше всього Со60 , який випромінює кванти з енергією 1,17 і 1,33 МеВ. Детектор гама- випромінювання розміщений в товстому корпусі з тяжкого металу (залізо), майже повністю поглинаючим кванти з енергією менше 0,15 - 0,2 МеВ. В результаті в основному реєструється гама- випромінювання з енергією більше 0,2 МеВ, а інтенсивність таких гама-квантів не сильно впливає фотоелектонне поглинання, а відповідно, і хімічний склад середовища; покази методу визначаються комптоновським розсіюванням і залежать лише від густини середовища, що оточує свердловинний прилад: чим більша густина середовища, тим менші покази ГГМ-Г. Розмір зонда при ГГМ-Г зазвичай складає 20 - 40 см.

При селективній модифікації ГГМ застосовують джерело м'якого гама-випромінювання (менше 0,3-0,4 МеВ, наприклад радіоактивний селен-75, який випромінює кванти з енергією 0,138 і 0,268 МеВ, ртуть-203 з енергією квантів 0,279 МеВ та ін.). Детектор при ГГМ-С настроюється на реєстрацію ще більш м'якого випромінювання.

Всі модифікації ГММ мають малу зону дослідження (10-15 см для ГГМ-Г і ще менше для ГГМ-С), тому їх показники в значній мірі залежать від положення приладу в свердловині, змін в ближній зоні (густини бурового розчину, товщини глинистої шкірки, діаметра свердловини, наявності кріплення свердловини і т.п.). Якщо густина глинистого розчину і глинистої шкірки менше щільності гірничих порід, то з збільшенням товщини глинистої кірки або з віддаленням приладу від стінки свердловини внаслідок наявності каверн зменшується середня щільність середовища навкруг зонда ГГМ і збільшуються показники. Це і може бути помилково проінтерпретовано як зменшення щільності породи. Для підвищення надійності інтерпретації необхідно мати кавернограму. Для зменшення впливу свердловини прилад прижимають до стінки свердловини, а випромінювач і індикатор екранують екраном із тяжкого металу за виключенням сторони, оберненої до породи. Для обліку змін товщини глинистої кірки служать два детектори, розташовані на різній відстані від випромінювача , які забезпечують одночасні виміри двома зондами різної довжини. По сумісності показників двох зондів навпроти даної породи і показників в двох еталонних середовищах (виміри на поверхні землі) находять і реєструють деяку величину F, яка являється функцією щільності гірничих порід. Використовуючи еталонний графік залежності Р від щільності порід, знаходять значення останньої.

В якості еталонних середовищ для еталонування приладу ГГМ-П використовують блоки із матеріалів різної щільності (алюміній, бетон і т.п), які мають напівциліндричяі виїмки для розміщення там зондової частини приладу (з направленням колімаційних вікон до блоку).

При ГГМ крім розсіяного випромінення випромінювача індикатор реєструє також гамма- випромінення особистої радіоактивності гірничих порід, але ,-вибрав достатню активність випромінювача {(2-4)'І09 Бк), можна досягти, щоб інтенсивність розсіяного випромінення була набагато більша інтенсивності особистого.

Густинну