25437 (Аппаратура спектрометрического каротажа СГК-1024), страница 2

Таблица 4 содержание калия в кристаллической решетке породообразующих минералов осадочных пород

В процессе химического преобразования основная часть калия, входящая в состав магматических пород, растворяется в воде. Имея слабый ионный потенциал, калий долго остается в растворе и в процессе переноса в значительной своей части абсорбируется на глинистых минералах.

Торий. Среднее содержание тория в земной коре составляет 12 ppm [4]. Источником тория также являются магматические силикатные породы. В процессе химического преобразования торий легко гидролизуется и поэтому обладает ограниченной подвижностью. Кроме того, торий имеет тенденцию концентрироваться в глинистых минералах. Из-за своего большого ионного радиуса торий хорошо фиксируется между слоями при абсорбции глинистыми минералами. Его количество зависит от pH и относительного содержания других катионов. Из-за своей нерастворимости торий всегда транспортируется в виде суспензий, где концентрируется в тонкодисперсных частицах в виде ториевых минералов или торийнесущих акцессорных минералов.

Уран. Среднее содержание урана в земной коре около 3 ppm. Материнскими породами урана являются силикатные магматические горные породы, в которых уран содержится в ограниченном количестве акцессорных минералов [4]. Основой геохимии урана является его легкое окисление и переход в растворимое состояние. Как следствие этого – высокая подвижность урана. Уран ассоциируется и с обломками пород и с хемогенными осадками.

Содержание тория и урана в некоторых акцессорных минералах приведено в табл. 5.

Таблица 5 содержание тория и урана в акцессорных минералах

Таким образом, в осадочных породах калий в основном встречается в глинистых минералах, калиевых полевых шпатах и слюдах. Торий, кроме глинистых минералов, в большом количестве может содержаться в тяжелых минералах. Поведение урана зависит от большого числа факторов и напрямую не контролируется глинистыми частицами. Из сказанного следует, что для интерпретации данных спектрометрического гамма-каротажа важной составляющей являются построение интерпретационной модели объекта исследования и установление / уточнение петрофизических связей С_Th, С_U, С_K в рамках этой модели.

1. Краткая техническая характеристика

Состав аппаратуры.

В состав аппаратуры СГК-1024 входят:

• скважинный прибор;

• техническое описание (ТО);

• формуляр;

• интерпретационное обеспечение метода СГК;

• программно-методическое обеспечение первичной обработки данных СГК (получение исправленных за влияние скважинных условий измерений геофизических параметров массовых содержаний тория С_Th, урана С_U и калия С_K в породе), инструкция по ее проведению;

• программное обеспечение настройки и тестирования прибора на базе (для ремонтных служб предприятия);

• программное обеспечение тестирование прибора перед каротажем (для операторского состава);

• программное обеспечение полевой калибровки и инструкция по ее проведению;

• технические средства и программное обеспечение базовой калибровки, инструкция по ее проведению;

• программное обеспечение проведения каротажа аппаратурой СГК-1024.

Аппаратура работает в комплексе с регистрирующим оборудованием, обеспечивающим прием-передачу информации в коде Манчестер-2 и управление режимами работы прибора в процессе каротажа, каротажной станцией с трехжильным грузонесущим кабелем длиной до 8000 м.

Программные средства настройки, тестирования, калибровки и регистрации данных аппаратуры СГК-1024 функционируют в составе регистратора «КАРАТ» либо модема, обеспечивающих связь прибора с компьютером.

Комплектность поставки технических и программных средств определяется требованиями заказчика.

Подробные сведения об аппаратуре приведены в техническом описании и инструкции по эксплуатации.

Техническая характеристика аппаратуры

Аппаратура СГК-1024 характеризуется следующими параметрами:

Конструкция скважинного прибора

Общий вид скважинного прибора в модификации СГК-1024Т приведен на рис. 2, основными элементами которого являются: приборная головка (1), охранный кожух (2), блок детектирования СГК (3), блок электроники (4) и проходная головка с накидной гайкой и пробкой. В приборной головке установлены геофизический разъем и переходной мост с электровводами. В проходной головке установлен стандартный геофизический разъем. В термобаростойкой модификации аппаратуры блоки детектирования и электроники размещаются в металлическом сосуде Дьюара.

2. Устройство аппаратуры СГК-1024

1. Устройство скважинного прибора. Размещение плат в приборе

Скважинный прибор содержит электронный блок, телесистему и сцинтилляционный детектор гамма-излучения с фотоэлектронным умножителем. Работа спектрометрической схемы стабилизируется по опорному калибровочному спектру.

Рис. 2. Общий вид скважинного прибора СГК-1024Т

1 –приборная головка,

2 – охранный кожух,

3 – блок детектирования,

4 – блок электроники.

2. Устройство датчиков. Устройство сцинтилляционного детектора гамма-излучения с фотоэлектронным умножителем

С цинтилляционный детектор (счетчик) включает в себя собственно сцинтиллятор, в качестве которого используется кристалл NaJ (или CsJ) активированный кадмием, и фотоэлектронный умножитель (ФЭУ). Последний состоит из стеклянный колбы с расположенными в ней фотокатодом, к которой приложена разность потенциалов U порядка 1500B. Напряжение на диоды подают с делителя.

Рис. 3. Сцинтилляционный детектор

При попадании частицы радиоактивного излучения в сцинтиллятор в нём возникает световая вспышка, под воздействием которой фотокатод излучает электроны. Ускоряясь в электрическом поле ФЭУ, каждый электрон из первого динода несколько вторичных электронов. Процесс повторяется на последующих динодах, что приводит в возникновению электронной лавины; резко увеличивается проводимость ФЭУ. В цепи питания ФЭУ возникает импульс тока, вызывающий падение напряжения на резисторе, которое подаётся на измеритель скорости.

2. Принцип действия аппаратуры

Блок-схема скважинного прибора СГК-1024Т приведена на рис. 3. Прибор состоит из следующих блоков:

1 – разъем головки скважинного прибора (к нему происходит подсоединение трех жил и брони каротажного геофизического кабеля);

2 – блок коммутации (предназначен для подключения прибора к первой и второй жилам кабеля в случае подачи 24 В по третьей жиле);

3 – блок центрального процессора (служит для связи скважинного прибора с бортовым компьютером и одновременно буферизирует данные для передачи по кабелю);

4 – блок преобразования вторичных напряжений (предназначен для получения внутри скважинного прибора требуемых вторичных напряжений, ±5 В, ±12 В, +24 В);

5 – блок накопления амплитудных спектров;

6 – блок преобразования «аналог-код» (предназначен для оцифровки входных импульсов с системы «ФЭУ+детектор»);

7 – фотоэлектронный умножитель;

8 – детектор гамма-излучения;

9 – блок питания высокого напряжения (предназначен для питания ФЭУ);

10 – проходной разъем (к нему происходит подсоединение последующих модулей);

11 – охранный кожух скважинного прибора.