油气田放射性测井技术在铀矿应用中的若干问题及解决办法(图文)

　 　　地浸采铀工艺具有成本低廉、环境污染小、对矿床品味要求低等特点，地浸砂岩型铀矿是我国现今和未来一段时间内找矿的重点领域。
　　该类型铀矿的工程技术手段与油气田开发相似，都是采用钻井沟通地面和矿体，通过测井确定矿体空间位置、评价矿体有无开采价值，通过井筒将油气或含矿流体采到地面加以利用，整个过程不移动含油气（铀）的岩石[1]。
　　铀矿开发部门统计认为，在地浸采铀矿山的井场工作中，地球物理综合测井的工作量，几乎占总工作量的70％以上，它时刻以“眼睛”的作用指导着地浸采铀工艺过程中的生产管理、技术管理和工艺试验，以的有限的投入为地浸采铀带来巨大的效益[2]。
　　1 铀矿测井与油气田测井的联系和差别
　　目前国内铀矿测井界提供的测井系列主要是自然伽马、中子、密度、三侧向电阻率、声波时差、自然电位等，此外还有还有固井质量检查、井径、井斜等工程测井（铀矿测井称为机械测井）[2]。这些测井系列油气田测井企业都可以提供。
　　铀矿测井资料主要用来进行岩性识别、地层划分、泥质含量估算、沉积环境的初步判定，准确确定铀矿体空间位置、品位、厚度等，以及确定套管安装情况、固井质量等[3]。其中自然伽马测井极为关键，是最主要的评估铀含量的的测井方法。
　　铀矿测井在资料采集和解释方面和油气田测井工作极为相似，均需进行储层岩性识别、孔隙流体识别，计算砂岩层的孔隙性、渗透率等储层参数，在工程测井方面，都需要提供井径、井斜、固井质量资料。但因为铀矿测井和油气测井研究对象的不同，二者必然在仪器灵敏度、性能取舍、标定方法、纵向分辨率等具体技术细节上存在一些差异。
　　石油测井设备为寻找石油和天然气而设计，对耐温、耐压性能要求高，仪器均有较大的极距和厚重的外壳，纵向分辨率以及伽马探头的灵敏度与铀矿测井所需要的不同。
　　具体到伽马测井上，石油测井的自然伽马曲线是用大尺寸（一般为 40×50mm、 40×80mm）、高灵敏度的探头测量的，其死时间一般较长、而且是可变的，用API单位的记录与计数率之间联系不密切，一般相当于泥页岩放射性强度3倍的计数率可以定量使用，5倍通常是石油测井仪计数率的极限。
　　铀矿测井则强调仪器的纵向分层能力要强，对横向探测深度要求不高，要求伽马仪器的探头的死时间短、能量分辩率较高、测量的动态范围大、计数率准确等等，探头往往需要用到 10×10mm这样小尺寸的晶体。
　　因此油气田测井企业必须在放射性仪器的探头选型、标定、死时间校正、放射性平衡修正等方面加强研究，使之符合铀矿测井的要求。
　　此外，因为铀矿层强烈的天然伽马射线，会对补偿密度测井产生影响，必须进行修正，补偿中子测井不受铀富集的影响，可以直接应用到铀矿开发中。
　　2 自然伽马测井的标定及各项校正
　　2.1 探头标定
　　铀矿测井工作中计算矿层铀含量的基本方法是总自然伽马法，记录的单位是脉冲数/秒（cps/s），不使用石油测井通用的API刻度体系。根据仪器测量的计数率来计算目的层的铀含量（单位通常为ppm或 ％eU3O8 ），总伽马测井计数率与铀当量的关系式为： ，
　　其中： :为井中厚度为T的矿层中平均当量铀含量；
　　 A :为经过修正的长度为T的伽马曲线之下的面积，单位为“计数率－长度”，即为对计数率曲线进行长度（T）积分；
　　 K:为换算系数。
　　因此为了在计数率和铀含量之间建立直接换算关系，必须知道仪器的K系数。K系数是在模型上标定测井仪时测定的比例常数，测定该系数必须使用已知铀含量的模块来进行，美国能源部和中国核工业集团均有各自的标定模块。
　　中国核工业集团为了满足地浸砂岩型铀矿测井的需要，专门建了一套量值范围能覆盖我国砂岩型铀矿的测井模型, 其中包括1个低铀（<0.01%U）测井模型, 4个不含铀砂岩测井方模型和4个含铀砂岩测井模型, 扩展了原有伽马测井模型的铀含量量值范围, 能满足低品位砂岩型铀矿测井要求, 能校准用于测量地层密度和孔隙度等的裂变中子测并仪, 可测定铀矿层对密度测井的影响系数等。
　　同油气田测井规范要求一样，每支伽马测井仪器均需进行单独标定，并定期校验，不可以借用同类型仪器的转换系数。仪器在更换晶体、光电管、高压电阻等关键部件后，以及调节电路的脉冲门槛等参数后也需要重新进行标定。
　　2.2 死时间校正
　　现代自然伽马测井仪的探头均由NaI晶体和光电倍增管构成，NaI晶体在接收到伽马射线后产生光信号，经光电倍增管放大后送入电路进行处理，这个过程需要一定的时间，在前一个射线处理完之前，仪器不能处理另外的事件，这段时间一般被称为“死时间”。而放射性辐射是一种随机事件，因此总会出现这样一种情况，即后一个脉冲距前一个脉冲很近，电路无法把它区别和记录下来，造成脉冲丢失，导致铀矿层和厚度解释带来误差[4]。
　　死时间长度是衡量伽马仪器探头一个重要指标，死时间越长，丢失的脉冲越多。油气井测井遇到的高放射性层的情况不多，而且对于精确记录天然射线的脉冲数没有很严格的要求或需求，所以对死时间问题不太关注，实际测井资料也不进行死时间修正。