Розділ 1 р а д і о м е т р і я

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ІВАНО-ФРАНКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ НАФТИ І ГАЗУ

Кафедра польової нафтогазової геофізики

Л А Б О Р А Т О Р Н И Й П Р А К Т И К У М

з курсу “Основи геофізики“ для студентів

за напрямком 6.0707 “Геологія“

м. Івано-Франківськ

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ІВАНО-ФРАНКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ НАФТИ І ГАЗУ

Кфедра польової нафтогазової геофізики

Л А Б О Р А Т О Р Н И Й П Р А К Т И К У М

з курсу “Основи геофізики“ для студентів

за напрямком 6.0707 “Геологія“.

МВ 02070855 - 373 - 99

Розглянуто

на засіданні кафедри

польової нафтогазової геофізики

(Протокол №3 від 2.03.99)

Всі цитати, цифровий і

фактичний матеріал

перевірені. Зауваження

рецензента враховані.

м. Івано-Франківськ

2004 рік

Лабораторний практикум з курсу “Основи геофізики“ для студентів за напрямком 6.0707 “Геологія“ містить загальні відомості, в яких дається коротка характеристика геофізичних методів, вимірювальної апаратури та робота з нею.

У практикумі описані методика і техніка проведення лабораторних робіт та польових спостережень, способи обробки даних вимірювань.

Автори: професор Степанюк В.П.

асистент Штогрин М.В.

Вiдповiдальний за випуск:

зав. кафедрою ПНГГ, професор В.П. Степанюк

Погоджено з навчально-методичним об`єднанням:

кафедра ГРНГР проф. Б.Й. Маєвський

кафедра ГДС проф. Д.Д. Федоришин

кафедра ПНГГ проф. В.П. Степанюк

Нормоконтролер О.Г. Гургула

Коректор Н.Ф. Будуйкевич

Член експертно-рецензiйної

комiсiї унiверситету Р.М. Рудий

З М І С Т

стор.

В С Т У П ....................................................

Розділ 1. Р А Д І О М Е Т Р І Я ..............................

Лаб. робота №1.1 Одиниці вимірювання іонізуючого випромінювання і радіоактивних речовин……………………

Лаб. робота №1.2 Еталонування радіометра СРП-68-01 та вивчення розподілу гама-поля над рудним тілом .....................

Розділ 2. Г Р А В І Р О З В І Д К А ..........................

Лаб. робота №2.1 Будова гравіметра астазованого кварцевого та робота з ним ...............

Лаб. робота №2.2 Рішення прямої та зворотньої задачі

гравірозвідки для тіл правильної геометричної форми ..............

Розділ 3. М А Г Н І Т О Р О З В І Д К А ......................

Лаб. робота №3.1 Будова магнітометра М-33 та робота з

ним на точці виміру ..................

Лаб. робота №3.2 Рішення прямої та зворотньої задачі

магніторозвідки для тіл правильної геометричної форми ..........

Розділ 4. Е Л Е К Т Р О Р О З В І Д К А ......................

Лаб. робота №4.1 Вертикальне електричне зондування та електророзвідувальна апаратура .......

Лаб. робота №4.2 Інтерпретація кривих вертикального електричного зондування ..............

Лаб. робота №4.3 Обробка телурограм ...................

Розділ 5. С Е Й С М О Р О З В І Д К А ........................

Лаб. робота №5.1 Короткі теоретичні відомості .........

Лаб. робота №5.2 Побудова годографів прямої, відбитої та заломленої хвиль від нахиленої границі розподілу.....................

Лаб. робота №5.3 Побудова годографів для горизонтально-шаруватих середовищ одно- і багатократно відбитих хвиль .....

Лаб. робота №5.4 Обробка сведловинних сейсмічних

спостережень .........................

Лаб. робота №5.5 Побудова структурних карт ............

Розділ 6. ГЕОФІЗИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ СВЕРДЛОВИН ........

Лаб. робота №6.1 Теоретичні відомості про геофізичні методи дослідження свердловин.........

Лаб. робота №6.2 Вивчення зондів та аналіз кривих

позірного електричного опору .........

Лаб. робота №6.3 Визначення значень геофізичних

параметрів пласта ....................

Лаб. робота №6.4 Літологічне розчленування розрізів

свердловин за даними ГДС .............

ВСТУП

Практикум включає лабораторні роботи з радіометрії, гравірозвідки, магніторозвідки, електророзвідки, сейсморозвідки та геофізичних методів дослідження свердловин. Кожний розділ розпочинається з коротких теоретичних засад, опанування якими буде сприяти більш колективному освідомленному виконанню завдання.

Для виконання лабораторних робіт рекомендована і описана апаратура, яка сьогодні використовується виробничими організаціями України. З огляду того, що апаратурний парк на виробництві регулярно обновлюється, електронні схеми приладів не приводяться, а лише звертається увага на принципи виміру тих чи інших фізичних величин та вимоги до метрологічних параметрів.

Дані для проведення первинної обробки польових геофізичних досліджень та якісної і кількісної інтерпретації геофізичних матеріалів отримані в виробничих організаціях.

Окремі лабораторні роботи передбачається виконувати з застосуванням ПЕОМ з використанням стандартних програм, так і власних.

Особлива увага надається техніці безпеки під час виконання лабораторних робіт, особливо тих, в яких використовуються радіоактивні джерела, блоки високих напруг та інших небезпечних пристроїв. До виконання лабораторної роботи допускаються студенти, якиі успішно пройшли вступний контроль.

В підготовці даного практикуму були використані матеріали, з дозволу авторів, наступні методичні вказівки:

1. Общий курс полевой геофизики. Авторы: ст. преподователь А. С. Ганженко, доц. С. А. Кириллов, доц. к.г.-м.н.
Ю.В. Филатов, ИФИНГ, 1987.

2. Лабораторний практикум з курсу “Граві- та магніторозвідка“. Автори: проф. В.П. Степанюк, доц. С.Г. Анікеєв.

3. Лабораторний практикум з курсів “Промислова геофізика“ та “ГДС“. Автор: доц. Й.І. Прокопів, ІФІНГ, 1996.

Розділ 1 Р А Д І О М Е Т Р І Я

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1.1

ОДИНИЦІ ВИМІРЮВАННЯ ІОНІЗУЮЧОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ

І РАДІОАКТИВНИХ РЕЧОВИН

1.1.1 Мета і завдання роботи

Метою роботи є вивчення одиниць вимірювання іонізуючого випромінювання і радіоактивних речовин, співвідношення між різними одиницями виміру. Завдання роботи: розв`язок задач на закріплення теоретичних засад.

1.1.2 Короткі теоретичні відомості

Одиниці активності. Активність А радіонукліда в джерелі - число спонтанних ядерних перетворень радіонукліда dN в цьому джерелі за малий проміжок часу dt і визначається за формулою:

, (1.1)

де - стала розпаду, ;

- кількість ядер радіонукліда.

речовині масою m кількість атомів визначається за формулою:

, (1.2)

де - число Авогадро, ; - атомна вага ізотопа.

За одиницю вимірювання активності приймається одне ядерне перетворення за секунду, яка в системі СІ отримала назву беккерель [Бк,Bq]. Таким чином, один беккерель відповідає одному розпаду за секунду для будь-якого радіонукліда і має розмірність .

В ядерній фізиці допускається позасистемна одиниця активності - Кюрі [Кі,Сu].

1 Кі ядерних перетворень в секунду [Бк].

Похідні одиниці від Кюрі (Кі):

мілікюрі - 1 мКи = 1*10^-3;

мікрокюрі -1 мкКи = 1*10^-6;

нанокюрі - 1 нКи = 1*10^-9;

пікокюрі - 1 пКи = 1*10^-12;

мегакюрі - 1 МКи = 1*10⁶;

кілокюрі - 1 кКи = 1*10³.

Для переходу одних одиниць (СІ) в інші (позасистемні) користуються співвідношенням:

1Бк= Кі;

1Кі= Бк.

Одиниці кількості радіонукліда. Одиницею кількості радіонукліда є кілограм [кг]. В вагових одиницях вимірюються, як правило, хімічно чисті довгоживучі радіонукліди.

Гама-випромінюючі радіоактивні речовини виражаються в мг-екв.Ra. 1 мг-екв. Ra - це така кількість радіоактивної речовини, яка випромінює g-кванти, кількість яких еквівалентна g-випромінюванню 1 мг Ra за одинакових умов випромінювання.

Для визначення кількості радіоактивної речовини Х [мг-екв.Ra] порівнюють інтенсивність g-випромінювання препарату Inp з інтенсивністю випромінювання еталону Ra - , для якого відома маса m [мг], при цьому

. (1.3)

Числом розпадів за с [Бк] вимірюють активності радіоактивних ізотопів з відносно малою тривалістю життя.

Перехід від активності речовини А [ ] до кількості речовини m [кг] виконується за допомогою формули:

[кг] , (1.4)

де - стала радіоактивного розпаду речовини, ;

, де - період піврозпаду;

- атомна вага ізотопу;

- число Авогадро ( ).

Приклад: Визначити масу Ra , якщо активність А= [ ].

Період піврозпаду Т=1590 років.

Розв`язок: Період піврозпаду переводимо з років у секунди.

[кг] = 1 [мг]

Одиниці концентрації радіоактивних елементів. В якості одиниці концентрації радіоактивних речовин у гірських породах, рудах та інших твердих речовинах приймається вагова концентрація, яка вимірюється в кілограмах радіоактивної речовини на 1 кг породи або руди, або у відсотках. Часто використовується еквівалентна одиниця кг-еквівалент радію на 1кг породи .Перехід від вагової концентрації до еквівалентної концентрації радію може бути здійснений, якщо виходити з умови, що при радіоактивній рівновазі в 1 кг урану міститься кг радію. Рідше користуються об`ємною концентрацією - в кг/м або в об`ємних відсотках, а також в кілограмах на 1 м води або іншої рідини.

Концентрація радіоактивних газів (Rn,Tn,An) в рідинах і

газах в системі СІ вимірюється числом розпадів в 1с в одиниці об`єму газу або рідини [Бк/л]. На практиці використовуються позасистемні одиниці - кюрі на літр [Бк/л] і, похідна від неї, еман, 1 еман = кюрі/л =3,7 Бк/л.

Одиниці іонізуючого опромінювання. Одиниці іонізуючого опромінюванння - міра дії опромінювання на речовину і визначається дозою. Розрізняють дозу експозиційну і дозу поглинання.

Експозиційна доза характеризує іонізаційну дію променів і чисельно дорівнює відношенню сумарного заряду іонів, як кожного так і окремо створених фотонами випромінювання, до одиниці маси опроміненої речовини:

. (1.5)

Одиницею експозиційної дози є кулон на кілограм, Кл/кг.

Рентген - доза рентгенівського або g-випромінювання, при якому спряжене з ним вторинне корпускулярне випромінювання в 0,001293 г повітря (1см сухого повітря при 0 С і 760 мм рт.ст.) утворить іони, які несуть заряд в одну електростатичну одиницю кількості електрики кожного знаку.

Зв`язок між одиницями експозиційної дози [Кл/кг] і [Р]

наступний:

1Р = Кл/кг = Гр,

1 Кл/кг = Р.

Гама-випромінювання дозою в 1 Р в 1 см повітря утворює пар іонів; на утворення пари іонів витрачається 34 еВ (5,44 [фДж]).

Таким чином, енергетичний еквівалент рентгена:

Дж.

Зауважимо, що поняття експозиційної дози і потужності відносяться до фотонного випромінювання з енергією фотонів 1 кеВ : 3 МеВ.

Поглинута доза випромінювання - кількість енергії випромінювання, яка поглинається одиницею маси опроміненої речовини і вимірюється в системі СІ в греях [Гр,Gr]:

(1.6)

Таким чином, грей дорівнює дозі випромінювання, при якому опроміненій речовині масою в 1 кг передається енергія іонізуючого випромінювання, яка дорівнює 1Дж (1 Гр=1 Дж/кг). Але ця величина не враховує того, що при одинаковій поглинутій дозі a-випромінювання є значно небезпечнішим, ніж бета- і g-випромінювання. Тому, для порівняння різних видів опромінювання з точки зору їх ушкодження тканин організму введено поняття еквівалентної дози поглинання

(H ), яку вимірюють в системі СІ одиницею зіверт [Зв]. Зіверт - це одиниця поглинутої дози, що помножується на коефіцієнт, який враховує різну радіоактивну небезпеку для організму від окремих видів іонізуючого випромінювання.

H = DQ , (1.7)

для рентгенівського, - і - випромінювання Q (коефіцієнт якості) дорівнює 1;

для <10 Мев =20

n [(E <20 кеВ) = 3, E =(0,1-10 МеВ)=10].

Ефективна еквівалентна доза - еквівалентна доза H , помножена на коефіцієнт W , який враховує різну чутливість різних тканин до опромінювання.

H = . (1.8)

Коефіцієнти радіаційного ризику W для різних органів і тканин організму людини:

Статеві органи - 0,25

Молочна залоза - 0,15