γ測井儀標(biāo)定與校準(zhǔn)影響因素分析

黑龍江省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查所 修 博

γ測井屬于放射性測井范疇，是根據(jù)巖石及其孔隙流體的核物理性質(zhì)，通過研究井的地質(zhì)剖面，勘探石油、天然氣、煤以及鈾等有用礦藏。野外地質(zhì)工作中，對于鉆孔的測量常用的儀器有γ測井儀、中子測井儀、密度測井儀等，利用γ測井儀能夠有效地確定鈾礦體的厚度、品位等。FD-3019 數(shù)字型γ測井儀普遍應(yīng)用于野外鉆孔測量工作中，在實(shí)際應(yīng)用中，對這類儀器的標(biāo)定、校準(zhǔn)影響因素進(jìn)行分析具有有重要意義。

一、γ 測井儀的工作原理

γ射線打入晶體產(chǎn)生的光子由光電倍增管轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，進(jìn)入前置放大器成為正脈沖信號輸出，γ測井儀將單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)量顯示在示值窗口上。由于脈沖數(shù)量正比于被測對象中放射性元素含量，因此通過γ測井儀可測量鉆孔中放射性元素的含量，其工作原理如圖1所示。

圖1 γ 測井儀工作原理

二、死時(shí)間τ

為達(dá)到高質(zhì)量分?jǐn)?shù)條件下的線性指標(biāo)，F(xiàn)D-3019 型γ測井儀采用了死時(shí)間補(bǔ)償電路，因此不需要測定儀器的死時(shí)間，但要對FD-3019 數(shù)字型γ測井儀進(jìn)行死時(shí)間修正，死時(shí)間修正計(jì)算公式如下。

式（1）中，τ為γ測井儀的死時(shí)間，N1為在低含量模型體源上的測量結(jié)果，R為低模型體源的含量與高模型體源的含量的比值，N2為在高含量模型體源上的測量結(jié)果。試驗(yàn)抽取的部分FD-3019 數(shù)字型γ 測井儀的死時(shí)間測量結(jié)果見表1。

表1 γ 測井儀的死時(shí)間測量結(jié)果

由表1可知，F(xiàn)D-3019 數(shù)字型γ測井儀的死時(shí)間約4 ms，有較好的穩(wěn)定性。

三、非線性L

用固體鐳標(biāo)準(zhǔn)源檢驗(yàn)儀器的非線性，在γ測井儀的測量范圍內(nèi)，選擇均勻分布且空氣比釋動能率最大值與最小值之差不少于100 倍的至少3 個(gè)點(diǎn)分別進(jìn)行測量，要求各點(diǎn)測量次數(shù)不少于10 次，累計(jì)計(jì)數(shù)不少于104次，按公式（2）計(jì)算各點(diǎn)的

空氣比釋動能率靈敏度，計(jì)算公式如下。

式（2）中，為個(gè)測量點(diǎn)的空氣比釋動能率靈敏度，Ni為γ測井儀在第i個(gè)測量點(diǎn)的儀器示值，N0為γ測井儀在標(biāo)定場內(nèi)測得的儀器本底示值，為 固體鐳標(biāo)準(zhǔn)源在第i個(gè)測量點(diǎn)對γ測井儀探測器中心產(chǎn)生的空氣比釋動能率值。

采用固體鐳點(diǎn)源標(biāo)定儀器，以空氣比釋動能率標(biāo)準(zhǔn)值為橫坐標(biāo)，測量結(jié)果為縱坐標(biāo)，采用最小二乘法擬合得到的斜率即為γ 測井儀的空氣比釋動能率靈敏度，將代入公式（3）計(jì)算γ測井儀的非線性L。

所選儀器的非線性測量結(jié)果見表2。

表2 γ 測井儀的非線性測量結(jié)果

由表2可知，F(xiàn)D-3019 數(shù)字型γ測井儀的非線性普遍較好，能夠滿足高質(zhì)量分?jǐn)?shù)礦體與低質(zhì)量分?jǐn)?shù)礦體的測量要求。

四、其他影響因素

γ測井儀標(biāo)定的重要影響因素還有鈾換算系數(shù)、相對示值誤差等，本文，筆者進(jìn)行了相關(guān)的測量工作，測量了FD-3019數(shù)字型γ測井儀的一些實(shí)際參數(shù)（鈾換算系數(shù)、誤差、角響應(yīng)等），結(jié)果見表3。

表3 γ 測井儀的鈾換算系數(shù)、誤差、角響應(yīng)測量結(jié)果

由表3可知，F(xiàn)D-3019 數(shù)字型γ測井儀的鈾換算系數(shù)都分布在1 000 nGyh-1/（0.01%eU）左右，符合γ測井儀的檢定要求，儀器的示值誤差都小于10%，有較好的測量準(zhǔn)確度，儀器的角響應(yīng)較低。

五、討論

1.γ測井儀在進(jìn)行野外地質(zhì)工作前必須進(jìn)行儀器的標(biāo)定，儀器的合格標(biāo)定是野外工作的保障，利用現(xiàn)場對γ測井儀進(jìn)行標(biāo)定，能夠有效地對其標(biāo)定影響因素進(jìn)行分析，通過大量測量可以看出γ測井儀的標(biāo)定受標(biāo)定場所本身影響，其中測井模型大廳中積累著大量的氡及子體，排氣系統(tǒng)的好壞不僅影響到儀器的標(biāo)定結(jié)果，還會影響到計(jì)量工作人員的身體健康。

2.多數(shù)測井儀的死時(shí)間都符合野外工作的要求，部分測井儀的死時(shí)間偏大，會使實(shí)測結(jié)果與修正結(jié)果產(chǎn)生較大差距，對礦藏儲量的正確評估具有一定的影響。

3.部分測井儀的非線性較差，晶體存在一定的老化現(xiàn)象，另外一些電子學(xué)器件的損害也影響到儀器的線性程度。

4.采用固體鐳點(diǎn)源對測井儀標(biāo)定過程中，放射源的抖動對測量結(jié)果產(chǎn)生了很大的影響，另外，放射源的移動也給測量本底帶來了影響。

5.多數(shù)測井儀的角響應(yīng)很小，符合檢定要求，但也有一些儀器由于做工原因而導(dǎo)致存在一定的角響應(yīng)。

6.標(biāo)定場所一定要做好輻射監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常要立即處理，隨著γ測井儀在實(shí)際應(yīng)用中的不斷加深和試驗(yàn)方法的改進(jìn)，儀器的標(biāo)定工作一定會取得更好的效果。