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DENSIDAD GAMMA

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Descripción Antecedentes

La densidad (ρ) de un material es una medida de qué tan apretada está la materia dentro de él y viene dada por la relación entre su masa (m) y su volumen (V). Sus unidades SI son kilogramos por metro cúbico (kg / m 3 ). A veces también se expresa en unidades cgs de gramos por centímetro cúbico (g / cc).

La densidad aparente es una propiedad de los polvos, materiales granulares y multifase, 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 de huecos entre partículas y el volumen de poros. La densidad aparente de los suelos y 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 se mide generalmente mediante técnicas gravimétricas y volumétricas, por lo que para diferenciar las mediciones realizadas con el MSCL se utiliza el término "densidad gamma".


Principio de operación

Una fuente de rayos gamma y un detector se montan a través del núcleo en un soporte de sensor 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 de 0,662 MeV. Estos fotones atraviesan el núcleo y se detectan en el otro lado. A este nivel de energía, el mecanismo principal para la atenuación de los rayos gamma es la dispersión de Compton. Los fotones incidentes son dispersados ​​por los electrones en el núcleo con una pérdida de energía parcial. 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 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.


Calibración y procesamiento

El método más simple y confiable para la calibración y el cálculo de la densidad gamma es utilizar un enfoque empírico que se ha demostrado que proporciona 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 utiliza 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 revestimiento 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.


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 cambios de litología y 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 depósitos pueden provocar cambios bruscos en la densidad. Otra aplicación importante de la densidad es el cálculo de la impedancia acústica y la construcción de sismogramas sintéticos.

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