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Gama Densidad 2019-04-04T10:58:45+00:00

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Sensores Análisis Sondas Geofisicas

Geotek : Gama Densidad

HISTORIAL

La densidad (ρ) de un material es una medida de la estrechez con la que se empaqueta la materia en su interior y está dada por la relación de su masa (m) a su volumen (V). Sus unidades SI son kilogramos por metro cúbico (kg / m3). También se da a veces en unidades de gramos por centímetro cúbico (g / cc).

La densidad aparente es una propiedad de los polvos, materiales granulares y multifásicos, especialmente utilizados en referencia a suelos y sedimentos. Se define como la masa de cualquier partícula del material dividida por el volumen total que ocupan. El volumen total incluye el volumen de partículas, el volumen vacío entre partículas y el volumen de poros. La densidad aparente de los suelos y los sedimentos depende en gran medida de su composición mineral y del grado de compactación y, como resultado, la densidad aparente puede cambiar como resultado de la manipulación. La densidad aparente generalmente se mide utilizando técnicas gravimétricas y volumétricas, por lo que para diferenciar las mediciones realizadas utilizando el MSCL se usa el término “gama densidad”.

PRINCIPIO DE MEDICIÓN

Una fuente de rayos gamma y un detector están montados de un lado al otro del núcleo en un soporte que los alinea con el centro del núcleo. Un haz estrecho de rayos gamma colimados se emite desde una fuente de 137-Cesio con energías principalmente a 0.662 MeV. Estos fotones pasan a través del núcleo y se detectan en el otro lado. En este nivel de energía, el mecanismo principal para la atenuación de los rayos gamma es la dispersión Compton. Los fotones incidentes son dispersados por los electrones en el núcleo con una pérdida parcial de energía. La atenuación, por lo tanto, está directamente relacionada con el número de electrones en el haz de rayos gamma (espesor del núcleo y densidad de electrones). Midiendo el número de fotones gamma transmitidos que pasan a través del núcleo sin atenuar, se puede determinar la densidad del material del núcleo.

Para diferenciar entre fotones dispersos y transmitidos, el sistema de detector de rayos gamma solo cuenta aquellos fotones que tienen la misma energía principal de la fuente. Para hacer esto, se establece una ventana de conteo que abarca la región de interés alrededor de 0.662 MeV.

CALIBRACION Y PROCESAMIENTO

El método más simple y confiable para la calibración y el cálculo de la densidad gama es utilizar un enfoque empírico que ha demostrado proporcionar excelentes resultados. La técnica se basa en calibrar el sistema utilizando tanto el revestimiento en el que está contenido el núcleo como el fluido que contiene el sedimento. Por ejemplo, cuando se usa un núcleo completo con sedimentos saturados de agua, se debe hacer una sección de calibración que consiste en una pieza cilíndrica de aluminio de espesor variable rodeada completamente por agua en un forro sellado. Para un núcleo seco, la calibración debe realizarse con aluminio rodeado de aire. La porosidad se puede calcular directamente a partir de la densidad gamma si se puede suponer que el sedimento es un sistema saturado de dos fases con una densidad de grano mineral promedio y una densidad de fluido promedio.

Fuente de rayos gamma

Se utiliza una cápsula de cesio-137 de 10 milli-curie (elemento activo CsCl) como fuente de rayos gamma. 137Cs tiene una vida media de 30.2 años y emite energía gamma principalmente a 0.662 MeV.

La pequeña cápsula de cesio se aloja de manera segura dentro de un recipiente de acero inoxidable de pared de 3 mm con un diámetro de 150 mm de diámetro.

El diseño restringe la radiación en la superficie del contenedor a menos de 5 μSv / h.

El haz gamma se colima a través de una selección de 2 colimadores (5 y 2,5 mm de diámetro) en el obturador giratorio en la parte frontal de la carcasa. El obturador tiene tres posiciones de funcionamiento; 2 para el uso de colimadores de diferentes diámetros y 1 que cierra la viga.

APLICACIONES

Los datos de densidad gamma pueden proporcionar un registro preciso y de alta resolución de la densidad aparente, un valor importante en sí mismo y un indicador de los cambios en la litología y la porosidad. Los registros de densidad gamma se utilizan con frecuencia para la correlación de núcleo a núcleo, ya que los cambios en el historial de deposición pueden causar cambios bruscos en la densidad. Otra aplicación importante de la densidad es el cálculo de la impedancia acústica y la construcción de sismogramas sintéticos.

El sensor de Gama Densidad mide testigos redondos en posición horizontal (‘whole-core’), y testigos cortados (‘split-core’) en la posición vertical en la bancada MSCL-S.

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