[发明专利]铀矿测井方法

说明书

技术领域

本发明属于测井技术领域，具体涉及一种铀矿测井方法。

背景技术

目前，通过直接探测铀而计算地层含铀量的测井方法包括缓发中子铀矿测井技术(DFN)和瞬发中子铀矿测井技术(PFN)。传统的PFN技术计算地层含铀量的方法包括：（1）直接采用瞬发裂变超热中子总计数计算铀含量，此方法受到地层含水量及地层热中子吸收性质的影响，如图（1）、图（2）所示。在地层铀含量相同时，随着地层孔隙度的增加或地层水矿化度的增加，超热中子通量总计数减小，而且孔隙度的影响更明显。因此，利用超热中子总计数计算地层含铀量必须校正之后才能获得准确的含铀量信息。（2）采用瞬发裂变超热中子总计数和能量在3Mev以上的俘获伽玛总计数的比值计算铀含量，此方法受地层中岩性的影响较大；（3）采用瞬发裂变超热中子总计数和同一时间记录的热中子总计数的比值计算铀含量，此方法对地层吸收性质进行了校正，但是受含水量的影响；（4）采用瞬发裂变超热中子总计数和地层热中子寿命的比值计算铀含量，如图3所示。此方法受孔隙度影响较大，必须利用其他测井资料进行孔隙度、井眼等因素的校正。

发明内容

根据现有技术所存在的问题，本发明提供了一种铀矿测井方法，该方法计算结果不受地层孔隙度、含水量等影响地层中子散射性质的因素和地层水矿化度等影响地层中子吸收性质的因素的影响，从而无需进行中子的散射、扩散、吸收校正。

本发明提供的技术方案如下：

（1）在近、远两个不同源距处放置探测器，得到其瞬发超热中子时间衰减谱图和瞬发超热中子总计数；

（2）利用近源距超热中子时间衰减谱计算地层热中子寿命                                                、时间为150μs～2000μs的瞬发超热中子总计数以及近、远源距探测器记录的时间为150μs～2000μs的瞬发超热中子总计数比值。时间段选在150μs以后可避免脉冲中子源产生的超热中子的干扰，同时由于2000μs后瞬发超热中子密度过小，所以时间段选为150μs～2000μs；

（3）计算视体积含铀指数和/或视质量含铀指数，并将和/或结合探测器刻度因子以确定地层含铀量。

采用本发明提供的铀矿测井方法所取得的有益效果是：本发明通过计算地层热中子寿命及近、远源距的超热中子计数比计算铀含量，无需其他测井资料提供的地层孔隙度、含水量等信息校正。

具体原理为：脉冲中子源产生的快中子和地层中的铀发生相互作用，快中子慢化产生的热中子和地层中²³⁵U发生热裂变产生平均能量为2MeV的瞬发超热中子，瞬发超热中子密度随时间变化规律可用下式表示：

                                    （1）

其中表示超热中子密度，表示热中子慢化时间，表示裂变热中子平均寿命，表示每次裂变的中子平均产额，表示地层的热中子寿命，并且：

                             (2）

                                                      （3）

其中表示中子的平均自由程，表示中子速度，表示中子与核每次碰撞的平均对数能量衰减，表示地层的宏观散射截面，表示地层热中子和²³⁵U发生热裂变的宏观截面。

地层热中子和²³⁵U发生热裂变的宏观截面可表示为：

                                (4)                   

其中为地层密度，为铀的质量百分含量，、分别表示²³⁵U的丰度和原子量，为阿伏伽德罗常数，为热中子和²³⁵U发生热裂变的微观截面。

令                      (5)

由式（1）、（2）、（3）、（4）、（5）联立，热中子和²³⁵U发生裂变产生的瞬发超热中子密度可以表示为：

                            （6）

则在脉冲中子源发射中子脉冲后的一段时间内，完全由热中子和²³⁵U发生热裂变产生的瞬发超热中子总计数可以表示为：

    (7)