El registro de rayos gamma es un método para medir la radiación gamma de origen natural para caracterizar la roca o el sedimento en un pozo de sondeo o perforación. Es un método de adquisición de registros con cable utilizado en minería, exploración de minerales, perforación de pozos de agua, para evaluación de formaciones en perforación de pozos de petróleo y gas y para otros fines relacionados. [1] Los diferentes tipos de rocas emiten diferentes cantidades y diferentes espectros de radiación gamma natural . En particular, las lutitas suelen emitir más rayos gamma que otras rocas sedimentarias, como arenisca , yeso , sal , carbón ,dolomita o piedra caliza porque el potasio radiactivo es un componente común en su contenido de arcilla y porque la capacidad de intercambio catiónico de la arcilla hace que absorban uranio y torio . Esta diferencia de radiactividad entre lutitas y areniscas / rocas carbonatadas permite que la herramienta de rayos gamma distinga entre lutitas y no lutitas. Pero no puede distinguir entre carbonatos y areniscas, ya que ambos tienen deflexiones similares en el registro de rayos gamma. Por lo tanto, no se puede decir que los registros de rayos gamma sean buenos registros litológicos por sí mismos, pero en la práctica, los registros de rayos gamma se comparan uno al lado del otro con los registros estratigráficos.
El registro de rayos gamma, al igual que otros tipos de registro de pozos , se realiza bajando un instrumento por el pozo de perforación y registrando la variación de la radiación gamma con la profundidad. En los Estados Unidos , el dispositivo registra las mediciones con mayor frecuencia a intervalos de 1/2 pie. La radiación gamma generalmente se registra en unidades API , una medida originada por la industria del petróleo. Los rayos gamma se atenúan de acuerdo con el diámetro del pozo principalmente debido a las propiedades del fluido que llena el pozo, pero debido a que los registros gamma generalmente se usan de manera cualitativa, las correcciones de amplitud generalmente no son necesarias.
Tres elementos y sus cadenas de desintegración son responsables de la radiación emitida por la roca: potasio , torio y uranio . Las lutitas a menudo contienen potasio como parte de su contenido de arcilla y tienden a absorber también uranio y torio. Un registro común de rayos gamma registra la radiación total y no puede distinguir entre los elementos radiactivos, mientras que un registro espectral de rayos gamma (ver más abajo) sí puede.
Para los registros estándar de rayos gamma, el valor medido de la radiación de rayos gamma se calcula a partir de la concentración de uranio en ppm, torio en ppm y potasio en porcentaje en peso: p. Ej., GR API = 8 × concentración de uranio en ppm + 4 × concentración de torio en ppm + 16 × concentración de potasio en porcentaje en peso. Debido a la naturaleza ponderada de la concentración de uranio en el cálculo de GR API, las concentraciones anómalas de uranio pueden hacer que aparezcan depósitos de arena limpia. Por esta razón, los rayos gamma espectrales se utilizan para proporcionar una lectura individual para cada elemento, de modo que se puedan encontrar e interpretar correctamente concentraciones anómalas.
Una ventaja del registro gamma sobre algunos otros tipos de registros de pozo es que funciona a través de las paredes de acero y cemento de los pozos entubados. Aunque el hormigón y el acero absorben parte de la radiación gamma, viaja suficiente a través del acero y el cemento para permitir determinaciones cualitativas.
En algunos lugares, las no lutitas exhiben niveles elevados de radiación gamma. Por ejemplo, las areniscas pueden contener minerales de uranio, feldespato potásico , relleno de arcilla o fragmentos líticos que hacen que la roca tenga lecturas gamma más altas de lo habitual. El carbón y la dolomita pueden contener uranio absorbido. Los depósitos de evaporita pueden contener minerales de potasio como silvita y carnalita . Cuando este es el caso, se debe realizar un registro espectral de rayos gamma para identificar la fuente de estas anomalías.
Registro espectral
El registro espectral es la técnica de medir el espectro, o número y energía, de los rayos gamma emitidos a través de la radiactividad natural de la formación rocosa. Hay tres fuentes principales de radiactividad natural en la Tierra: potasio (40K), torio (principalmente 232Th y 230Th) y uranio (principalmente 238U y 235U). Cada uno de estos isótopos radiactivos emite rayos gamma que tienen un nivel de energía característico medido en MeV. La cantidad y energía de estos rayos gamma se puede medir con un escintilómetro. Un registro de la respuesta espectroscópica a la radiación de rayos gamma natural se presenta generalmente como un registro total de rayos gamma que representa la fracción en peso de potasio (%), torio (ppm) y uranio (ppm). Los estándares primarios para las fracciones en peso son formaciones geológicas con cantidades conocidas de los tres isótopos. Los registros de espectroscopía de rayos gamma naturales se empezaron a utilizar de forma rutinaria a principios de la década de 1970, aunque se habían estudiado desde la década de 1950.
La característica línea de rayos gamma que está asociada con cada componente radiactivo:
- Potasio: energía de rayos gamma 1,46 MeV
- Serie de torio: energía de rayos gamma 2,61 MeV
- Serie de uranio-radio: energía de rayos gamma 1,76 MeV
Otro ejemplo del uso de registros espectrales de rayos gamma es identificar tipos específicos de arcilla, como caolinita o illita . Esto puede ser útil para interpretar el ambiente de deposición, ya que la caolinita se puede formar a partir de feldespatos en suelos tropicales por lixiviación de potasio; y las lecturas bajas de potasio pueden por tanto indicar la presencia de uno o más paleosoles . [2] La identificación de minerales arcillosos específicos también es útil para calcular la porosidad efectiva de la roca del yacimiento.
Uso en exploración minera
Los registros de rayos gamma también se utilizan en la exploración de minerales, especialmente en la exploración de fosfatos, uranio y sales de potasio .
Referencias
- ^ GR-Logging Tools Archivado el 30 de noviembre de 2010 en la Wayback Machine de Schlumberger para la industria del petróleo y el gas
- ^ Estratigrafía de secuencia fluvial usando torio y potasio en geología de E&P