基于自然γ測井法的鈾礦儲量估算

唐曉川 管少斌 胡明考 李峰林 王 濤

(核工業航測遙感中心)

作為一種放射性測井方法，自然γ測井法可用來劃分巖性、對比地層、確定泥質含量、深度校正、水淹層解釋、吸水剖面測試、油水井驗竄、找漏等。前人對自然γ測鈾的問題進行了大量研究，驗證了自然γ測井法作為估算鈾礦儲量的可行性［1-4］。本研究利用檢定方法確定定量γ和自然γ的換算系數，從而使自然γ測井數據可較為精確地估算鈾礦儲量。

1 自然γ測井法原理

自然γ測井儀是測量地層中天然放射性同位素發射γ射線總量的石油探測儀器(圖1)。自然γ射線由巖層穿過泥漿、儀器外殼進入探測器，探測器將γ射線轉化為電脈沖信號，經放大、整形、計數后經通訊接口由電纜送至地面系統，形成自然γ測井曲線［5-6］。定量γ測井儀與自然γ測井儀的電路設計相似，主要區別為自然γ測井儀測量的是γ射線總量，而定量γ測井儀由于鉛錫屏蔽裝置的存在，測量的是能量大于400 keV的γ射線總量，主要目的是用于屏蔽低能γ散射射線。

圖1 自然γ測井儀結構

2 試驗結果分析

2.1 試驗方法

(1)測量儀器選擇。定量γ測井儀選用FD-3019型測井儀(以下簡稱3019)，自然γ測井儀則分別選用JMZ-2D型密度組合測井儀(以下簡稱JMZ-2D)和9139系列補償密度測井儀(以下簡稱9139)。

(2)測量方法。將3類探管都安置于γ測井模型標準裝置(石家莊)上，按照檢定規程進行檢定(自然γ測井儀保持原有刻度單位)，檢驗3類探管的重復性、非線性、示值誤差等性能指標，得到死時間、照射量率換算系數、鈾換算系數、鈾含量靈敏度等各項參數。

(3)標準裝置。γ測井模型標準裝置隸屬于核工業放射性勘查計量站，位于石家莊，始建于1978年，由鉀、鈾、釷、混合和本底等5種14個密封式飽和輻射體源模型組成，是1組能模擬放射性元素均勻分布，在平面和垂向上無限延伸礦層的輻射飽和體源標準，為國家核行業最高標準。

2.2 試驗結果

2.2.1 模型測量結果

按照3類儀器的重復性、非線性、死時間、照射量率換算系數、鈾換算系數、鈾含量靈敏度等參數，將該3類測井儀分別在各模型上進行驗證測量，結果見表1。

表1 中 KF-6-I為鉀模型，UF-0.03-I、UF-0.2-I、UF-0.5-I、UF-1.0-I為 1 組含量不等的純鈾模型，UThF-0.01-0.03-I為鈾釷混合模型(鈾、釷含量為同一數量級)。由表1可知:經檢定后的3類探管在純鈾模型上偏差較小，在鈾釷混合模型中相對偏差已開始增大，而在含鈾少或含鈾可忽略不計的模型中相對偏差均較大?？梢娫诩冣櫟V或鈾含量遠大于其他元素的鈾礦中，經檢定后的定量γ與自然γ均能較精確地估算鈾礦儲量;而當鈾含量過低或釷、鉀等其他放射性元素含量高于鈾時產生的γ射線會對總計數造成較大影響，此時定量γ與自然γ均有較大偏差。

表1 驗證結果相對偏差對比

2.2.2 鉆孔測量結果

將檢定系數應用于野外測井數據(由于條件所限，本研究僅進行3019與9139的比對計算)，經手工五點反褶積計算后的含量對比見圖2，數據結果見表2。

圖2 鉆孔含量曲線對比

表2 鉆孔數據解釋結果對比

由表2可知:在相同的礦段位置，自然γ測井數 據與定量γ解釋含量的相對偏差不超過10%，說明自然γ數據可用于估算鈾礦儲量;在礦段位置，自然γ的測量結果均大于定量γ，而在非礦段位置自然γ的測量結果均小于定量γ。

自然γ的測量結果在礦段位置偏高，推斷為礦段位置鈾含量較高，低能散射射線強度較高造成了自然γ計數率增高，解釋含量增高的假象。為驗證該推斷，選擇2個鉆孔，將礦段與非礦段合并，解釋結果見表3。由表3可知:自然γ的計算結果仍高于定量γ，據此可判斷自然γ結果偏高是由散射射線所致。

表3 礦段聯合解釋結果

3 結語

經過檢定，自然γ測井數據可較準確地用于估算鈾礦儲量，但在測量中會受到散射γ射線的干擾，造成儲量儲量結果在一定程度上的虛高，因此自然γ測井法無法代替定量γ測井法。但在當今“攻深找盲”的大背景下，油田、煤礦等領域大深度、范圍廣的自然γ測井資料仍可用于鈾礦儲量的初步評估。

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