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专利号: 2018100769765
申请人: 东华理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种融合瞬发中子时间谱修正自然γ总量的铀矿测井定量方法,其特征在于:该方法以自然γ总量测井为主、瞬发中子时间谱测井为辅,融合这两类测井数据:在钻孔中求得含铀岩矿层的“铀‑镭‑氡”平衡系数,并修正自然γ总量测井的铀矿定量解释结果,依此求得各个测点的真实铀含量;以及利用饱和矿层构建的标准模型井及测井数据,依此建立铀矿定量解释所需的换算系数、本底响应刻度参数的求取方法;具体为:将自然γ总量测井作为铀矿定量解释的主要测井方法,因为单个矿层或整个铀矿区段的“铀‑镭‑氡”平衡系数不会有急剧变化,在定量解释铀、镭含量之前,求得单个含铀岩矿层或整个铀矿区段的分别代表铀、镭含量的测井计数率之和,并按其比值求得单个含铀岩矿层或整个铀矿区段的平均“铀‑镭‑氡”平衡系数,然后对各测点由自然γ总量测井求得的镭含量进行“铀‑镭‑氡”平衡修正,得到各测点的真实铀含量。

2.根据权利要求1所述融合瞬发中子时间谱修正自然γ总量的铀矿测井定量方法,其特征在于:

3

鉴于自然γ射线很难对He正比计数管中子探测器产生计数率贡献,但中子能激发钻孔及岩矿层物质产生非弹和俘获γ射线,如果γ探测器和中子探测器之距不足1.5m,非弹和俘获γ射线就将对γ探测器产生计数率贡献;因此,瞬发中子测井仪附带的自然γ测井功能难以独立实现铀矿定量,以自然γ测井解释结果实现最终的铀矿定量,并借助瞬发中子时间谱测井来修正自然γ总量测井的铀矿定量结果,就能大大提高测井速度,并实现低成本的快速铀矿定量;

由于瞬发中子时间谱测井的计数率仅与含铀岩矿层的铀含量存在正比关系;对于忽略钍系和钾,甚至忽略铀系铀组γ射线的铀矿定量而言,自然γ总量的测井计数率主要与岩矿层的镭子体含量存在正比关系;如果沿钻孔方向将含铀岩矿层分解为无数个铀矿薄层,并将任一铀矿薄层的铀或镭含量记为qk(z)函数,与之对应的自然γ总量与瞬发中子时间谱的测井计数率记为Nk(Z)函数,由此构建的qk(z)与Nk(Z)之间的函数关系为:上式称为铀矿定量正演方程的积分表达式,与之相应的微分表达式为:式中,

Z、z分别表示钻孔中任一测点、任一铀矿薄层的深度坐标,且|Z‑z|为任一测点Z到任一铀矿薄层dz的距离;

H1、H2表示当沿钻孔方向以z点将含铀岩矿层分为上下两部分时,该矿层上部和下部各自所占的厚度,即H=H1+H2为含铀岩矿层的总厚度;

qk(z)表示深度坐标z处的铀矿薄层所含铀或镭含量,由下标k来区分铀或镭,即q1(z)为铀含量,q2(z)为镭含量;

Nk(Z)表示含铀岩矿层在深度坐标Z处形成的测井计数率,由下标k来区分与铀定量或镭定量对应的测井计数率,即N1(Z)为瞬发中子时间谱测井的计数率,N2(Z)为自然γ总量测井的计数率;此外,任一铀矿薄层在深度坐标Z处形成的测井计数率采用微分元dNk(Z)表示;

称为地质脉冲响应函数近似表达式;其中 用于表达任一铀矿薄层在任一测点所响应的测井计数率,与两者之距|Z‑z|密切相关,近似为负指数衰减,且衰减速率称为特征参数αk,取值与射线种类、射线与岩矿层的相互作用因素相关;

Ak称为换算系数,表示单位含量的铀或镭元素在饱和矿层中心部位所能形成的测井计数率;其中,饱和矿层是指“无限厚”均匀矿层,实指厚度H中的H1和H2至少均达0.6m以上,此时的矿层中心部位基本满足饱和矿层定义;应当注意,镭含量采用平衡铀含量表示,对于平衡铀系构建的饱和矿层,铀与镭含量在数值上必定相等,即q1(z)=q2(z),但两种的计数率并不相等;可见,Ak是一个与岩矿层物质成分和结构相关的参量;

Bk称为本底响应;包括测井仪、钻孔与岩矿层环境因素产生的本底计数率,当环境因素确定后,Bk取值为常数;自然γ总量的本底计数率包含非弹与俘获γ射线产生的测井计数率,特别是中子与γ探测器之距不足1.5m时,中子激发岩矿层和钻孔物质产生非弹与俘获γ射线的效应尤为明显;

上述(1)式和(2)式分别是定量解释铀、镭含量沿钻孔方向分布的积分表达式和微分表达式,统称为铀矿定量正演方程。

3.根据权利要求2所述融合瞬发中子时间谱修正自然γ总量的铀矿测井定量方法,其特征在于:

由铀矿定量正演方程求解岩矿层内任一点铀、镭含量的前提是:必须事先确定换算系数Ak、本底响应Bk刻度参数;

选取一个饱和矿层的模型井,因该饱和矿层内任一点的铀、镭含量qk(z)处处相等,则可将深度坐标z处的铀、镭含量作为常数看待,并采用该岩矿层中心点的含量表示该常数,即qk(z)=qk(Z0),其中Z0为该岩矿层中心点的深度坐标;由此求得深度坐标为Z的任一测点的测井计数率为:

由此可知,饱和矿层任一测点的测井计数率也处处相等,采用饱和矿层中心点表示,即Nk(Z)=Nk(Z0),由此求得换算系数Ak的计算公式为:采用不含铀、镭任何放射性元素的饱和矿层求得本底响应Bk,也就是选择零值饱和矿层的模型井,即按qk(Z0)=0代入(3)式,由此求得:Bk=Nk(Z0)其中k=1,2    (4)在野外生产测井及其铀矿定量时,为了选取合适的换算系数Ak和本底响应Bk,必须建造出岩矿层物质成分、钻孔结构及测井条件与野外生产井相同或相近的饱和矿层刻度模型井,这样的刻度模型井称为标准模型井,简称标准井,包括铀系平衡或不平衡的标准铀模型井、标准零值模型井,并至少分为砂岩型标准模型井、硬岩型标准模型井两大系列。

4.根据权利要求2或3所述融合瞬发中子时间谱修正自然γ总量的铀矿测井定量方法,其特征在于:

在确定合适的换算系数Ak和本底响应Bk刻度参数之后,按照铀矿定量正演方程的积分表达式,即(1)式,就可求解出含铀岩矿层内任一点的铀或镭含量qk(z);当镭含量采用平衡铀含量表示时,“铀‑镭‑氡”平衡系数KP可按单个含铀岩矿层甚至整个铀矿区的铀矿定量结果求得,即:

式中,

Zj是对钻孔中连续测量点进行离散取样后的测点深度坐标,其中取样间距满足Zj=Zj‑1+ΔZ,ΔZ为等间距取样,铀矿勘探选择ΔZ=10或20cm。