Mélyfúrási geofizika Balázs László

10.3. ábra. Sűrűségmérő szonda korrekciós diagramja (Titman 1986)
A mért sűrűségérték (ρ
b
) és a kőzetalkotók térfogati részaránya között lineáris kapcsolat áll fenn:
(10.6.)
.
Kétkomponensű kőzet (mátrix és vízzel telített pórustér) esetére ez alapján látszólagos sűrűségporozitás definiálható:
(10.7.)
.
A fenti porozitás érték meghatározásához a mátrix ismerete szükséges, és gáz esetén, a gáz víznél kisebb sűrűsége
miatt túlbecsüli a valódi porozitást. Mátrixhoz viszonyítva általában kisebb sűrűsége miatt az agyagtartalom szintén
növeli a sűrűségporozitás. Ezt agyagindikátorok (SP, GR) értékeiből becsült agyagtartalom (V
sh
) segítségével
korrigálhatjuk:
(10.8.)
,
ha ismerjük a tisztán agyagos kőzet sűrűségporozitását (
). Ezt egy közeli agyagos zónánál olvashatjuk le.
Sórétegek és szénrétegek általában nagyon kissűrűségűek, így nagy sűrűségporozitás értékekkel jelentkeznek. Az
üledékekben néhol előforduló pirit viszont a sűrűséget növeli. Az iszapsűrűséghez közeli kis értékek, nagyobb
kavernáknál, nyitott repedéseknél jelenhet meg.
78
Gamma-gamma mérések
XML to PDF by RenderX XEP XSL-FO F ormatter, visit us at 
http://www.renderx.com/

---

10.4. ábra. Sűrűségmérés adatainak megjelenítése (jobb oldali sáv). Szaggatottal az alkalmazott korrekció látható.
Megjegyezzük, hogy a sűrűség szelvény lényeges bemenő adata a szintetikus szeizmogram generáláshoz szükséges
akusztikus impedancia szelvénynek is.
10.2. Fotoelektromos abszorbciós index mérés
(Lithodensity mérés)
Ha energiaszelektív detektorral vesszük fel a gamma spektrumot (pl. szcintillációs detektor alkalmazásával) a
forrástól adott távolságra, a kisenergiás tartományt a kőzetekben lejátszódó fotoeffektus alakítja ki. A fotoeffektus
mikroszkopikus hatáskeresztmetszete rendszámfüggő:
79
Gamma-gamma mérések
XML to PDF by RenderX XEP XSL-FO F ormatter, visit us at 
http://www.renderx.com/

---

(10.9.)
.
A fenti hatáskeresztmetszetből (atomsűrűséggel szorozva) kapott makroszkopikus hatáskeresztmetszet határozza
meg a közegbeli abszorbciót, amely a spektrum kisenergiás részének csökkenéséért felelős.
10.5. ábra. Energia ablakok a fotoelektromos abszorbciós index (Pe) meghatározásához. Látható, hogy a kisenergiás
ablakban (Lith) a spektrum jelentősen függ a rendszámtól.(Ellis 2007)
A spektrumon definiált két energiaablakban érkező fotonok száma alkalmas a vizsgált kőzet összetételének
átlagrendszámmal történő leképzésére. Ehhez definiálták a fotoelektromos abszorbciós indexet (Pe), mely arányos
a fotoeffektus mikroszkopikus hatáskeresztmetszetével:
(10.10.)
.
A mérés során, megfelelő detektor és szondafüggő kalibrációval, az energia ablakoknál mért összimpulzus arányokat
használják Pe meghatározására, az alábbi függvény szerint:
(10.11.)
.
Ahol A,B,C kalibrálási állandók. A kisenergiás ablak jellemző pozíciója (40-80 keV), míg a Compton-ablaké (200-
400 keV). A spektrum gyors lecsengése miatt, a mérés különösen érzékeny az erősítés ingadozásaira. A Pe szelvény
litológiai indikátorként használható. A gyakorlatban használják még a Pe index térfogategységre vonatkoztatott
változatát (U), melyet az elektronsűrűséggel beszorozva kaphatunk meg. Néhány fontosabb kőzetalkotó Pe értékét
tartalmazza az alábbi táblázat.
80
Gamma-gamma mérések
XML to PDF by RenderX XEP XSL-FO F ormatter, visit us at 
http://www.renderx.com/

---

U
Pe
Kőzetösszetevő
13.77
5.084
Kalcit
9.0
3.142
Dolomit
4.79
1.806
Kvarc
82.1
16.97
Pirit
10
3.42
Agyag
0.85
0.807
Sós víz
10.2. táblázat Kőzetalkotók Pe értékei (forrás: Ellis 2007)
Megjegyezzük, hogy a sűrűségméréshez hasonlóan a legfőbb zavarótényező az iszaplepény és a fúrólyukfal
egyenetlenségei. Az iszaplepény hatás különösen erős baritos iszap esetében, ekkor a Pe szelvény jelentősen
eltolódhat.
10.6. ábra. A Pe mérés eredményeinek megjelenítése (PEFZ – 3. sáv). A szelvény a litológiai értelmezésnél fontos
szerepet töltött be a mátrix összetétel meghatározásában.
81
Gamma-gamma mérések
XML to PDF by RenderX XEP XSL-FO F ormatter, visit us at 
http://www.renderx.com/

---

11. fejezet - Neutronmérések
Neutronforrás körül kialakuló neutronfluxus-eloszlás Φ(r,E) segítségével leképezhetők a kőzetek neutronszórási
és abszorbciós tulajdonságai, melyeket kőzetfizikai egyenletek segítségével összeköthetünk a kőzetösszetételével.
A neutronok, mint semleges részecskék elsősorban az atommagokkal lépnek kölcsönhatásba. A kölcsönhatásokat
energiafüggő hatáskeresztmetszetekkel jellemezhetjük. Melyeket a kőzetösszetevők hatáskeresztmetszeteiből
lineáris modell szerint számíthatjuk:
(11.1.)
.
A méréseknél alkalmazható neutronforrásokból nagy energiájú (néhány MeV-es) neutronok lépnek ki, míg a
geofizikai szondákba beépíthető detektorok az un. termikus neutronokat (0.1 eV>E) képesek detektálni. A
detektálásig vagy a közegbeli abszorpcióig a neutron energiája a szórási folyamatokon keresztül 8 nagyságrendet
csökken (11.1. ábra). A lelassult, termikus neutronok mozgási energiája már a kőzet atommagjainak hőmozgásával
vethető össze, diffúziója (véletlen bolyongás) közben hol nyer, hol veszít mozgási energiájából. A termikus energiájú
neutronok a közeg atomjain való sorozatos szórás következtében, kvázi gázként viselkednek (neutrongáz) Maxwell-
Boltzman eloszlás szerinti, hőmérséklet függö energiaspektrummal.
Legtöbb atommag esetében az abszorpció valószínűsége a termikus neutron energiáknál meredeken megnő, ezért
az abszorpció a termikus neutronokat fogyasztja.
11.1. ábra. Tipikus neutron „életút”, a forrástól az abszorpcióig.
Egy átlagos neutron „életút” tehát néhány μs-os lassulási fázissal, majd hosszabb néhány ms-os termikus diffúzióval
telik a végén valamely közegbeli atommagban abszorbeálódik.
A neutrontér kialakulása szempontjából nemcsak a kölcsönhatások valószínűsége a fontos, lényeges még, hogy
adott típusú atommagon a szórási kölcsönhatások során mekkora a neutron energiaváltozása. E két tényező dönti
el, hogy adott közeg milyen erélyesen lassít (moderál).
82
XML to PDF by RenderX XEP XSL-FO F ormatter, visit us at 
http://www.renderx.com/

---