[發明專利]一種基于能譜測井特征譜段的鈾礦定量刻度系數求法

在審

• 申請號: 202011330400.0
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112523742A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 王海濤;湯彬;王仁波;劉志鋒;黃凡;張麗嬌;周書民;張雄杰;張焱;陳銳;劉琦
• 申請（專利權）人: 東華理工大學
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B49/00
• 代理公司: 江西省專利事務所 36100
• 代理人: 胡里程

本發明公開了一種基于能譜測井特征譜段的鈾礦定量刻度系數求法。該方法是以自然伽馬能譜曲線中釷、鈾?鐳、鉀元素所對應的特征峰為對象，將自然伽馬能譜曲線劃分為多個特征譜段，所述刻度系數表示在飽和礦層中刻度出來的由測井儀響應的一個常數，表征飽和礦層中單位含量的某種放射性元素所放出的全部伽馬射線在各個特征譜段響應的計數率。本發明所述基于能譜測井特征譜段的鈾礦定量刻度系數求法，可在確保釷、鈾?鐳、鉀三種自然伽馬放射性元素含量解析精度的同時，實現相對快速地自然伽馬能譜測井。

技術領域

本發明屬于核輻射探測領域，應用該方法可在鈾礦探采行業中通過快速的自然伽馬能譜測井實現放射性元素定量，特別適用于鈾釷混合型或鈾釷鉀混合型礦產。

背景技術

自然伽馬測井是一種常見的鉆井地球物理方法，也是鈾礦勘探的基本方法。它是通過探測天然衰變系(鈾系、釷系、錒鈾系等)和鉀(⁴⁰K)的伽馬射線總量或能譜計數率(它們均正比于衰變率)，以此推算地層巖石中由起始核素表征的鈾、釷或鉀元素的含量。自然伽馬測井是將伽馬總量測井儀或者伽馬能譜測井儀放置到鉆孔中，測量井壁巖礦石的天然伽馬照射量率，并根據沿井深的伽馬照射量率曲線確定鉆孔所穿過的放射性地層位置、厚度，以及放射性元素(鈾、釷、鉀)含量。目前，在鈾礦床、鈾釷混合礦床的勘探中，伽馬測井已成為儲量計算的主要方法，特別是在鉆孔中的巖芯采取率不高時，基于定量放射性元素的伽馬測井顯得尤為重要。中國的《γ測井規范》僅要求采用技術成熟的自然伽馬總量測井方法，以此作為地層巖石中鈾定量的主要依據。

自然界中的鈾系和釷系在放射性平衡狀態下，系內核素的原子核數的比例關系是確定的，因此不同能量伽馬射線的相對強度也是確定的，可以分別在兩個系中選出某種核素的特征核素伽馬射線的能量來識別鈾和釷。特征核素所發射的伽馬射線的能量稱為特征能量，在自然伽馬能譜測井中，如選用鈾系中的²¹⁴Bi發射的1.76MeV的伽馬射線來識別鈾，選用釷系中的²⁰⁸Tl發射的2.62MeV的伽馬射線來識別釷，用1.46MeV的伽馬射線來識別鉀。如果把伽馬射線按所選定的特征能量分別計數，即為測譜。把這些粒子發射的伽馬射線的能量畫在坐標系中，橫坐標表示為伽馬射線的能量，縱坐標表示為相應的該能量的伽馬射線的強度，就得到了伽馬射線的能量和強度的關系圖，這個圖稱為自然伽馬射線的能譜圖或能譜曲線圖。因而將測得的自然伽馬能譜轉換成地層的鈾、釷、鉀的含量，并以連續測井曲線的形式輸出，就是自然伽馬能譜測井。

與自然伽馬總量測井相比，自然伽馬能譜測井不僅可以實現總量測井的功能，而且可以獲取更多的有用信息，確定地層中鈾、釷、鉀的含量，以便更詳細地劃分地層和研究與放射性元素分布有關的多種地質問題。

相比于自然伽馬總量測井，自然伽馬能譜測井的相對計數率(鈾、釷、鉀計數率)低，放射性統計漲落誤差大，為了提高曲線質量，必須加大伽馬射線探測器(晶體)體積、降低測速，這往往又與實際生產要求相沖突。而且由于地層中鈾、釷、鉀的含量不同，導致鈾、釷、鉀曲線的質量也不同。自然伽馬能譜測井曲線的質量不但取決于測井儀本身的性能及技術水平，而且還受測井環境(井眼和地層)、測速、采樣間隔等因素的影響。

目前急需研究一種新的鈾礦領域的快速自然伽馬能譜測井方法，可以在確保測量精度的同時，實現相對快速地自然伽馬能譜測井，滿足生產應用要求。基于特征譜段法的自然伽馬能譜測井方法有望解決這一問題，本發明所述的一種基于能譜測井特征譜段的鈾礦定量刻度系數求法是實現快速自然伽馬能譜測井方法的關鍵。迄今為止，尚未見到將該項方法直接應用于鈾礦自然能譜測井的報道。

發明內容

本發明的目的是為了解決在鈾礦探采行業中通過快速的自然伽馬能譜測井實現放射性元素定量，而提出的一種基于能譜測井特征譜段的鈾礦定量刻度系數求法。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的：