REGISTRÓ DE RAYOS GAMMA ESPECTRAL

Las medidas de registro de rayos gamma espectrales de la radiación gamma natural, que emanan de una formación divididos en las contribuciones de cada una de las principales fuentes de radio-isotópica. Análisis de las fuentes de la radiación gamma natural nos dan información añadida relativa a la composición y es probable que la litología de la formación.

Introducción

Las medidas de registro de rayos gamma espectrales de la radiación gamma natural, que emanan de una formación divididos en las contribuciones de cada una de las principales fuentes de radio-isotópica. Análisis de las fuentes de la radiación gamma natural nos dan información añadida relativa a la composición y es probable que la litología de la formación.

El registro de rayos gamma espectral se da comúnmente el símbolo SGR.

Una herramienta típica de rayos gamma espectral

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Principios

Se recordará que la amplitud de la salida del sensor de rayos gamma es proporcional a la energía del rayo gamma incidente. Podemos utilizar esta información para medir la proporción de la radiación total gamma procedentes de cada una de potasio-40, la serie del uranio-radio, y la serie del torio para una formación particular.

La figura muestra que las distribuciones de energía de cada uno de los principales contribuyentes a la radiación gamma natural de una formación son diferentes. Los picos marcados son las energías que son dominantes (la mayoría de los rayos gamma tienen esta energía). Cuando la radiación ha viajado a través del fluido de perforación de roca y al sensor, se añaden las distribuciones de energía mostrados en la figura juntos porque la roca contiene diferentes cantidades de cada uno de radio-isótopos. Las distribuciones de energía también se extienden en el espacio de energía como resultado de la dispersión Compton. Sin embargo, los picos de energía de cada uno de los principales contribuyentes a la radiación gamma son todavía reconocibles.

La Sonda espectral de Rayos Gamma (SGS)

La herramienta de rayos gamma espectral utiliza el mismo sensor como la herramienta de rayos gamma. La salida del sensor se introduce en un analizador multi-canal que calcula la cantidad de radiación procedente de las energías asociadas con cada uno de los picos principales. Esto se hace mediante la medición de la tasa de recuento de rayos gamma para 3 ventanas de energía centradas alrededor de las energías 1,46 MeV para el potasio-40, 1,76 MeV para la serie de uranio-radio, y 2,62 MeV para la serie de torio. Estas lecturas representan la radiactividad de rayos gamma de cada una de estas fuentes. Su suma debe ser el mismo que el valor total de rayos gamma

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medida por la herramienta total de rayos gamma, y está codificado SGR si se mide con una herramienta de rayos gamma espectral. Cualquier combinación de los tres componentes se puede resumir y analizar. Sin embargo, el más importante es la suma de la radiación de potasio-40 y el torio, que se llama la respuesta de rayos gamma computarizada (CGR).

Calibración

La herramienta de rayos gamma espectral se calibra usando 4 fuentes de composición conocida con precisión, cada uno que contiene sólo K40, U 238, 232 y Th, y uno que contiene una mezcla. Cada una de las fuentes se coloca al lado del detector y la herramienta se utiliza para hacer una medición. La calibración está diseñada de tal manera que las lecturas calibradas de la herramienta de informes con precisión diferencia en la cantidad de radiación de cada una de las fuentes de radiación, y la tasa de recuento total está calibrado para el pozo de prueba Houston.

Presentación del registro

El formato para la presentación de informes de los datos de rayos gamma espectral es más compleja que para el registro de rayos gamma, ya que contiene información mucho más detallada. Pista 1 se utiliza para grabar el registro total derivado de rayos gamma (SGR), que es una suma de todas las contribuciones de radiación, así como el registro de rayos gamma computarizada (CGR), que es la suma de las respuestas de potasio y torio, dejando la contribución de uranio.

Pistas 2 y 3 se utilizan para registrar las abundancias calculadas asociados con la radiación de las contribuciones individuales de cada uno de K 40, U 238 y Th 232. Cabe señalar que el potasio se reporta como un porcentaje, mientras que U 238 y Th 232 se presentan en partes por millón (ppm).

Registro de rayos gamma espectral.

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Profundidad de Investigación

La profundidad de investigación es controlado por la misma física fundamental como para la herramienta de rayos gamma, y es idéntica a la herramienta de rayos gamma (es decir, alrededor de 1 ft).

Velocidad de registro

Si bien todos los argumentos relativos a la velocidad de registro para la herramienta total de rayos gamma también son apropiados para la herramienta espectral, las fluctuaciones estadísticas ahora se deben aplicar a las proporciones de la tasa de recuento gamma total. Si se quieren obtener datos de buena calidad para cada uno de K 40, U 238 y Th 232, la velocidad de registro debe en consecuencia ser menor. En la práctica, el registro es que generalmente se ejecuta de 2 a 3 vez más lentamente que el registro total de rayos gamma. Sin embargo, esto da como resultado en los registros de SGR de muy alta calidad.

Resolución vertical

La resolución vertical es a menudo mejor que la herramienta total de rayos gamma como consecuencia de las velocidades más lentas de registro. Resoluciones tan bajas como 1 pie se han obtenido con algunas herramientas.

Calidad de sondeo

Al igual que con el registro total de rayos gamma, la herramienta se puede ejecutar centrada en el pozo o empujado contra la pared del pozo (eccentred). Si el pozo sufre de la espeleología, el registro de rayos gamma espectral puede ser muy afectada de la misma manera como la herramienta de rayos gamma, aunque el efecto no es tan malo para la versión eccentred. Tablas de corrección para las herramientas de rayos gamma espectrales también son suministradas por la empresa.

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Tipo de lodo

La densidad del lodo tiene una incidencia en la tasa de detección, como un lodo de mayor densidad absorbe los rayos gamma de manera más eficiente y reduce la tasa de recuento. Esto se tiene en cuenta por la corrección pozo de sondeo, que se realiza para una densidad de lodo de perforación dado (peso del lodo). Los peores efectos se observan cuando se utiliza barita, como la barita es eficiente en la adsorción de rayos gamma. Una vez más, la versión eccentred es menos susceptible al peso del lodo.El problema con el lodo de perforación a base de KCl es también evidente con la herramienta espectral. Sin embargo, el efecto del lodo KCl sólo será aparente en el SGR, CGR y los registros de potasio. Una vez más, la versión eccentred es menos susceptible a KCl barro.

Usos del registro espectral de rayos gamma

El registro de rayos gamma espectral es un registro de gran utilidad, sobre todo para el análisis y la composición litológica sutil, que se beneficia de su alta resolución vertical. En el análisis de los datos de rayos gamma espectral, comúnmente se hace uso de los cocientes de las abundancias de las principales fuentes radiactivas. Por ejemplo la relación Th / K. Cabe señalar, sin embargo, que esto no es una relación adimensional como la Th se mide en ppm y el K se mide en porcentaje. Por lo tanto Th = 12 ppm y K = 4%, da Th / K = 3, donde las unidades son por lo general no mencionados, pero en realidad son partes por diez mil (ppm /%).

Diferencia entre las arenas , lutitas y minerales secundarios

Fue visto en el debate sobre el registro de rayos gamma que arenas limpias a veces pueden producir lecturas de rayos gamma alta que se confunden con lutitas. Estas areniscas incluyen aquellos que contienen feldespatos, micas, glauconita y minerales pesados incluidos los minerales de uranio-rodamientos. La información adicional facilitada por la herramienta de rayos gamma espectral puede, en la mayoría de los casos, ayudar a reconocer estas situaciones, y calcular la cantidad de particulares de minerales radiactivos presentes.

Areniscas radiactivos se clasifican en uno de los seis grupos principales, que se clasifican a continuación, y pueden ser reconocidos mediante la siguiente figura.

Arcilla teniendo arenisca. Si se conocen los minerales de arcilla a estar presentes en la roca, que se pueden identificar usando la figura.

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Areniscas arcosa. Estos contienen feldespatos, que tienen un contenido de potasio significativo, pero un bajo contenido de torio. Por consiguiente, la relación Th / K será baja (<1 ppm /%), como se muestra en la figura.

Areniscas micáceas. Estos contienen mica, que tiene una composición de potasio que es menor que feldespatos y un contenido de torio que es más alta. La relación Th / K es por lo general entre 1,5 y 2,5 ppm /%.

Grauvacas. Estos contienen ambos feldespatos y micas, y dan relaciones de Th / K intermedias entre 1 y 2,5 ppm /%.

Greensands. Estos contienen glauconita, que es un mineral del grupo de mica que contiene hierro, magnesio y potasio. Tiene relaciones Th / K entre 1 y 1,5 ppm /%.

Areniscas conteniendo minerales pesados . Los minerales pesados son a menudo abundantes en U o Th o ambos. Los valores de U y Th son generalmente suficientemente alta para asegurar altas relaciones U / K y Th / K, incluso si las areniscas también contiene potasio en la forma de feldespatos, micas o glauconita. Normalmente los valores Th / K estará por encima de 25 ppm /%, y los valores de T / K estarán por encima de 20 ppm /%.

Torio / potasio para la identificación de minerales a partir de datos de rayos gamma espectral.

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Torio / potasio relación de parcela para la identificación de minerales a partir de datos de rayos gamma espectral.El hecho de que las arenas que no contienen arcillas son a veces radiactivos, como se ha visto anteriormente, indica que habrá ocasiones en las que el volumen de arcilla calculado a partir del registro de rayos gamma (GR) o el registro de rayos gamma de la herramienta espectral (SGR) será engañosa. Sin embargo, podemos calcular el volumen de arcilla a partir de las lecturas individuales del registro de rayos gamma espectral (K, Th, y U), y desde el registro de rayos gamma computarizada (CGR).

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Formaciones de carbonato

En carbonatos puros, torio será normalmente ausente debido a que los iones torio comunes son insolubles, y el potasio también será insignificante. Así que podemos decir que, si la formación tiene muy bajas abundancias Th y K, la roca puede ser un carbonato puro. La roca, sin embargo, puede contener uranio. Uranio suele indicar material de un origen orgánico como organismos son muy buenos en la concentración y almacenamiento de uranio. Iones de uranio son ya sea soluble o insoluble dependiendo de su estado de oxidación. Los iones de uranio altamente oxidado, desde ambientes oxidantes (como los desiertos) son insolubles. Así, unacarbonato, que también tiene una baja T abundancia, proviene de un oxidante (tal vez desierto) medio ambiente. Iones de uranio Por el contrario, no oxidada de ambientes de depósito del subsuelo son más solubles, y por lo tanto puede estar presente en carbonatos.

Cabe señalar que los ambientes oxidantes no son propicias para la conservación de la materia orgánica, mientras que los entornos reductores no sólo favorecen la conservación de material orgánico, que ayudan a la conversión de la materia orgánica a los hidrocarburos. El material orgánico fuente de hidrocarburos en rocas carbonatadas es a menudo esteras de algas que se incorporan en las rocas depositadas en un submarino (reductores) medio ambiente y contener una cantidad significativa de uranio.

En portadores de arcilla de carbonato de rocas lecturas gamma totales altos no están relacionadas sólo a la fracción de arcilla, pero también se deben a la presencia de isótopos de series de uranio-radio de origen orgánico. Lecturas de rayos gamma de alta totales por lo tanto no son un indicador fiable de la inestabilidad de un carbonato. Sin embargo, si el registro de rayos gamma espectral indica la presencia de K y Th junto con la U, se puede decir que las contribuciones K y Th se asocian con el contenido de arcilla del carbonato, mientras que la U está asociado con alguna fuente orgánica que se depositó en un ambiente reductor que favorece la conservación de material orgánico. Del mismo modo, los valores altos de K y Th junto con una baja de U indica un carbonato, depositado en un ambiente oxidante que no es un entorno favorable para la conservación de la materia orgánica.

Tenga en cuenta que K y Th debe estar presente juntos por una arcilla a ser indicado. La presencia de K y no Th (con o sin T) es generalmente un indicador de los restos de esteras de algas en el carbonato, o de glauconita. Por lo tanto, al calcular la arcillosidad de un carbonato, es mejor utilizar la CGR como en el caso de areniscas.Los valores reales de K y Th en el carbonato dependerán del tipo de arcilla presente, como se muestra en la siguiente figura.

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Tenga en cuenta que los intervalos aislados de cualquier combinación de alta T, K y Th en rocas carbonatadas pueden corresponder a estilolitas, que tienden a concentrar el uranio, la materia orgánica y minerales de arcilla.

La tabla muestra las principales interpretaciones de los datos de rayos gamma espectrales para las rocas carbonatadas.

La tabla Interpretación de los datos de rayos gamma espectrales en carbonatos.

Evaporitas

Valores totales de rayos gamma son comúnmente asociados con lutitas y ciertos tipos de evaporitas que tienen potasio. Podemos distinguir entre estos porque las evaporitas contenedoras de potasio tienen abundancia de potasio mucho más grandes y torio cero resultante de la insolubilidad de iones de torio en el agua. Evaporitas se depositan en ambientes oxidantes, por lo que el uranio es por lo general también muy bajo o cero. Evaporita contendora de potasio

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Detección de la discordancia

La relación media Th / K de grandes intervalos de formaciones es por lo general aproximadamente constante. Esto es debido a que depende en última instancia de las condiciones de deposición. De ahí que los cambios repentinos en la proporción media Th / K pueden actuar como un indicador del cambio repentino de ambiente de depósito, tal como en una discordancia.

Correlación de pozo-inter

Cenizas volcánicas (intervalos de bentonita) se consideran para ser depositado en exactamente el mismo tiempo en un área amplia. Por lo tanto, se pueden utilizar para correlacionar entre los pozos. Los picos en el registro de la abundancia torio se consideran generalmente la mejor firma en esta correlación.

Reconocimiento de rocas ígneas

Los valores de Th y U desde el registro de rayos gamma espectral se utilizan junto con la densidad de la densidad de registro y el tiempo de viaje de la onda sónica desde el registro de sonic para identificar y discriminar entre las rocas ígneas. La mayoría de las rocas ígneas muestran una relación Th / U cerca de 4. La excepción es sienita (Th / U = 0,52). Tenga en cuenta la progresión de valores bajos de tanto Th y U para ultramáficas rocas a valores más altos que las rocas se vuelven más ácido, pero con constante Th / U.

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Diagénesis

Diagénesis se estudió utilizando la relación Th / K derivada de los registros de rayos gamma espectrales.

Cross-plot de Torio-uranio para las rocas ígneas.

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Sedimentología

El registro de rayos gamma espectral proporciona una gran cantidad de datos que pueden ayudar a discriminar entre ambientes de depósito y permiten que el tamaño de grano y la composición mineralógica de ser restringidos.

Algunos de los datos pertinentes sedimentológicos más importantes se muestran en la siguiente tabla.

Inferencias sedimentológicos a partir de datos de rayos gamma espectrales.

Estimación del potencial de uranio

La medición directa de la cantidad de uranio presente en las rocas, y su variación.

Capacidad de intercambio catiónico

La capacidad de intercambio catiónico de la roca se puede calcular conociendo el tipo y cantidad de arcillas presentes en la roca a partir de datos de rayos gamma espectral.

Escalado radiactivo

Contenidos planteados Inusualmente U se observan con frecuencia en los intervalos perforados de pozos viejos debido a la acumulación de sales de uranio.

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Potencial de Hidrocarburos

La materia orgánica es bueno en la concentración de uranio. Si esto se deposita en un ambiente reductor que puede ser preservada y transforma a los hidrocarburos. Por lo tanto, existe una correlación entre la presencia de uranio y los hidrocarburos. Es posible evaluar el contenido de carbono orgánico total de las rocas a partir del contenido de uranio derivado del registro de rayos gamma espectral proporcionar la relación se calibra utilizando datos básicos. El potencial de hidrocarburos de la roca puede entonces ser derivada a partir del contenido total de carbono orgánico.

Detección de fracturas

El uranio es soluble en condiciones reductoras. Sales de uranio disuelto pueden entonces ser precipitados a lo largo de fracturas, provocando picos locales en el registro de rayos gamma de uranio espectral. Sin embargo, los picos de uranio locales no indican inequívocamente fracturas, por lo que su presencia se debe comprobar en los registros de imagen.

Detección estilolita

Estilolitas concentran minerales de arcilla, materia orgánica y uranio, y se pueden compactar en bandas delgadas que aparecen picos como finas en el registro de rayos gamma de uranio espectral.

Detección de fosfato

El uranio también se asocia con fosfatos, que se presentan con evaporitas.

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