[发明专利]一种基于能谱测井特征谱段的铀矿定量刻度系数求法

说明书

本发明公开了一种基于能谱测井特征谱段的铀矿定量刻度系数求法。该方法是以自然伽马能谱曲线中钍、铀‑镭、钾元素所对应的特征峰为对象，将自然伽马能谱曲线划分为多个特征谱段，所述刻度系数表示在饱和矿层中刻度出来的由测井仪响应的一个常数，表征饱和矿层中单位含量的某种放射性元素所放出的全部伽马射线在各个特征谱段响应的计数率。本发明所述基于能谱测井特征谱段的铀矿定量刻度系数求法，可在确保钍、铀‑镭、钾三种自然伽马放射性元素含量解析精度的同时，实现相对快速地自然伽马能谱测井。

技术领域

本发明属于核辐射探测领域，应用该方法可在铀矿探采行业中通过快速的自然伽马能谱测井实现放射性元素定量，特别适用于铀钍混合型或铀钍钾混合型矿产。

背景技术

自然伽马测井是一种常见的钻井地球物理方法，也是铀矿勘探的基本方法。它是通过探测天然衰变系(铀系、钍系、锕铀系等)和钾(⁴⁰K)的伽马射线总量或能谱计数率(它们均正比于衰变率)，以此推算地层岩石中由起始核素表征的铀、钍或钾元素的含量。自然伽马测井是将伽马总量测井仪或者伽马能谱测井仪放置到钻孔中，测量井壁岩矿石的天然伽马照射量率，并根据沿井深的伽马照射量率曲线确定钻孔所穿过的放射性地层位置、厚度，以及放射性元素(铀、钍、钾)含量。目前，在铀矿床、铀钍混合矿床的勘探中，伽马测井已成为储量计算的主要方法，特别是在钻孔中的岩芯采取率不高时，基于定量放射性元素的伽马测井显得尤为重要。中国的《γ测井规范》仅要求采用技术成熟的自然伽马总量测井方法，以此作为地层岩石中铀定量的主要依据。

自然界中的铀系和钍系在放射性平衡状态下，系内核素的原子核数的比例关系是确定的，因此不同能量伽马射线的相对强度也是确定的，可以分别在两个系中选出某种核素的特征核素伽马射线的能量来识别铀和钍。特征核素所发射的伽马射线的能量称为特征能量，在自然伽马能谱测井中，如选用铀系中的²¹⁴Bi发射的1.76MeV的伽马射线来识别铀，选用钍系中的²⁰⁸Tl发射的2.62MeV的伽马射线来识别钍，用1.46MeV的伽马射线来识别钾。如果把伽马射线按所选定的特征能量分别计数，即为测谱。把这些粒子发射的伽马射线的能量画在坐标系中，横坐标表示为伽马射线的能量，纵坐标表示为相应的该能量的伽马射线的强度，就得到了伽马射线的能量和强度的关系图，这个图称为自然伽马射线的能谱图或能谱曲线图。因而将测得的自然伽马能谱转换成地层的铀、钍、钾的含量，并以连续测井曲线的形式输出，就是自然伽马能谱测井。

与自然伽马总量测井相比，自然伽马能谱测井不仅可以实现总量测井的功能，而且可以获取更多的有用信息，确定地层中铀、钍、钾的含量，以便更详细地划分地层和研究与放射性元素分布有关的多种地质问题。

相比于自然伽马总量测井，自然伽马能谱测井的相对计数率(铀、钍、钾计数率)低，放射性统计涨落误差大，为了提高曲线质量，必须加大伽马射线探测器(晶体)体积、降低测速，这往往又与实际生产要求相冲突。而且由于地层中铀、钍、钾的含量不同，导致铀、钍、钾曲线的质量也不同。自然伽马能谱测井曲线的质量不但取决于测井仪本身的性能及技术水平，而且还受测井环境(井眼和地层)、测速、采样间隔等因素的影响。

目前急需研究一种新的铀矿领域的快速自然伽马能谱测井方法，可以在确保测量精度的同时，实现相对快速地自然伽马能谱测井，满足生产应用要求。基于特征谱段法的自然伽马能谱测井方法有望解决这一问题，本发明所述的一种基于能谱测井特征谱段的铀矿定量刻度系数求法是实现快速自然伽马能谱测井方法的关键。迄今为止，尚未见到将该项方法直接应用于铀矿自然能谱测井的报道。

发明内容

本发明的目的是为了解决在铀矿探采行业中通过快速的自然伽马能谱测井实现放射性元素定量，而提出的一种基于能谱测井特征谱段的铀矿定量刻度系数求法。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：