鐳氡平衡觀測數(shù)據(jù)的曲線擬合

摘要：鐳氡平衡系數(shù)是地浸砂巖型鈾礦儲量計算的重要參數(shù)之一。通過施工物探參數(shù)鉆孔，使鉆孔中含礦含水層原有的鐳氡平衡被暫時破壞。利用伽馬測井對孔內(nèi)鐳氡平衡由最初破壞狀態(tài)恢復(fù)到原有動態(tài)平衡進(jìn)行連續(xù)觀測，并將觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，以便實際工作中開展鐳氡平衡系數(shù)的研究和評價，為鈾資源儲量計算提供更準(zhǔn)確的參數(shù)。

關(guān)鍵詞：地浸砂巖型鈾礦；鐳氡平衡系數(shù)；線性擬合；曲線擬合

Wu Yong-li

Geologic Party No.216，CNNC， Urumqi 830011，China

Abstract：Ra-Rn equilibrium coefficient is one of the most important guidelines of leaching sandstone type uranium deposit parameters calculation。Drilling through the construction geophysical parameters，the original radium radon balance in the borehole is temporarily destroyed。Using gamma logging to observe the equilibrium of radon in the hole from the initial state of destraction to the original state of dynamic balance then fitting the observe data.According to the data above，we can study and evaluate the equilibrium coefficient of radium radon in actual work and provide more accurate parameters for the calculation of uranium resource reserves。

Key words：in-situ leachable sandstone-type uranium deposi；Ra-Rn equilibrium coefficient；linear fitting；curve fitting

在可地浸砂巖型鈾礦勘查過程中，伽馬測井是地浸砂巖型鈾礦勘查的重要手段，通過伽馬測井可以確定鈾礦體的空間位置、品位及厚度，為提交鈾礦資源儲量提供計算依據(jù)。鐳氡平衡系數(shù)是地浸砂巖型鈾礦勘查工作中的一個重要參數(shù)，準(zhǔn)確計算鐳氡平衡系數(shù)是保證伽馬測井定量解釋準(zhǔn)確性的必要條件之一。所以必須確定在進(jìn)行伽馬測井的具體條件下鈾鐳平衡系數(shù)、鐳氡平衡系數(shù)及其他必要參數(shù)，才能利用伽馬測井的結(jié)果計算真實鈾含量并準(zhǔn)確地確定含礦體邊界。

1.鐳氡平衡的破壞

影響鐳氡平衡系數(shù)變化的主要原因是氡的遷移或屏蔽作用。地浸砂巖型鈾礦含礦含水層中的鈾-鐳-氡總是處于動態(tài)平衡狀態(tài)，然而天然鈾系的伽馬射線90%來自氡衰變的短壽子體RaB、RaB和RaC[1]，所以這種效應(yīng)大大影響著伽馬測井的結(jié)果，而γ測井定量解釋計算的是鈾含量鉆進(jìn)過程中，由于井液的循環(huán)及砂體中含鈾含氧水的運(yùn)動，礦層中的鐳和氡的累積或遷移都會造成鐳氡平衡的破壞，而氡（222Rn）又是鐳（226Ra）的次級衰變產(chǎn)物，很容易隨著鉆探貫穿礦層或井液循環(huán)而流失，因此，鐳氡放射性平衡狀態(tài)的研究具有重要意義。其平衡很容易受到了破壞，這種破壞會使實測的γ射線強(qiáng)度與平衡鈾系所應(yīng)有的射線強(qiáng)度之間產(chǎn)生差別。

循環(huán)井液泥漿壓力大于含礦段含水層的壓力，在圍巖和含礦層均出現(xiàn)了井液沁入帶，井液泥漿將會進(jìn)入鈾礦層巖石孔隙，使得層間水及溶解于其中的氡（222Rn）一起被擠壓而離開孔壁，這一過程被稱為“壓氡現(xiàn)象[2]”。“壓氡現(xiàn)象”的存在，氡氣的遷移使得巖礦石的鐳氡含量出現(xiàn)暫時的不平衡。同時，鉆進(jìn)過程中，泥漿滲入井壁周圍一定范圍，也會在井壁形成一層厚厚的泥漿餅，都會對伽馬射線有一定的屏蔽吸收作用，會使伽馬測井照射量率數(shù)值降低。鉆探鉆進(jìn)結(jié)束后進(jìn)行的γ測井是在鐳氡含量不平衡的條件下測量的，這造成伽馬測井解釋結(jié)果系統(tǒng)偏低[2、3]。

目前，鐳氡平衡系數(shù)確定有兩種方法，樣品對比法和物探參數(shù)孔法。客觀存在的地質(zhì)情況是砂巖型鈾礦床鈾礦石極其松散，取芯難度大，絕大部分礦心采取率達(dá)不到85%的要求，即便從表面上看，巖心采取率為100%，但仍有可能發(fā)生放射性高點所在的礦心未取上來的情況，而實際觀測法以γ探管實測物探參數(shù)孔氡氣恢復(fù)過程中的放射性增長，測全了整個礦段，準(zhǔn)確可靠穩(wěn)定完全，求得的鐳氡平衡系數(shù)相對準(zhǔn)確可靠。

2.觀測數(shù)據(jù)的采集和分析

物探參數(shù)孔是施工針對目的含礦含水層，為了定量確定擠壓效應(yīng)的校正值（鐳氡平衡系數(shù)）的鉆孔。利用無縫鋼管和安裝有止水器套管對目的含礦含水層進(jìn)行密閉封堵，在套管內(nèi)（物探參數(shù)孔）通過多次連續(xù)伽馬測井進(jìn)行恢復(fù)情況的觀測。

在鉆進(jìn)過程中氡和鐳之間的平衡被破壞，則經(jīng)過氡的8～10個半衰期，它們之間的平衡就相當(dāng)于鈾礦石中鐳含量的γ射線原始的（未鉆探前）強(qiáng)度進(jìn)行了恢復(fù)。通過可滲透性鈾礦段恢復(fù)前后的γ射線強(qiáng)度的比較，就可以得到鐳氡平衡系數(shù)[3]。

物探參數(shù)孔封孔后，接著進(jìn)行參數(shù)孔礦層中氡氣的恢復(fù)測試，根據(jù)氡的半衰期（t=3.82d），理論上講，10個半衰期后，鐳氡即達(dá)到平衡，因此應(yīng)在38d內(nèi)進(jìn)行γ測井狀態(tài)觀測。

前4d因為氡氣積累的較快，每8h進(jìn)行一次γ測井，之后4d每24h測量一次，再后每2d～5d測量一次，直到鐳氡達(dá)到平衡。為了前后資料的可對比性并盡可能地減少誤差，狀態(tài)觀察使用的γ測井儀應(yīng)于終孔測井（生產(chǎn)）使用同一臺儀器，在實際觀測中，為了盡可能地把恢復(fù)曲線記錄完整，一般觀測40d左右。endprint

3.觀測數(shù)據(jù)的擬合

因為各種因素，包括每次測井的速度差異、放射性本身的漲落現(xiàn)象等必然造成數(shù)據(jù)的波動，在實際應(yīng)用中，采用最后幾次觀測數(shù)據(jù)平均值作為飽和值與起始測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，必然不能完全反映氡氣的恢復(fù)情況，觀測數(shù)據(jù)只是圍繞真實恢復(fù)曲線的一些觀測值，因此，有必要對參數(shù)孔的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，最大限度的接近參數(shù)孔中氡氣的恢復(fù)情況。通過表1得到圖1觀測數(shù)據(jù)的散點圖1。

所謂的物探參數(shù)孔擬合就是用函數(shù)對物探參數(shù)孔實測數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合處理。通過實驗我們可以確定選取冪函數(shù)對物探參數(shù)孔實測數(shù)據(jù)擬合。冪函數(shù)一般地，形如y=x^a（a為常數(shù)）的函數(shù)，即以底數(shù)為自變量，冪為因變量，指數(shù)為常量的函數(shù)稱為冪函數(shù)。

通過對數(shù)據(jù)觀測點時間求得實際觀測值與理論值如表2和圖2：

通過對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理計算和對擬合公式求極值分別得到鐳氡平衡系數(shù)為0.8889和0.8595，相對誤差-3.35%。

4.結(jié)論

從擬合結(jié)果看來，根據(jù)觀測數(shù)據(jù)擬合的曲線明顯比實際觀測曲線符合理論上氡氣的恢復(fù)情況，擬合后的計算結(jié)果均比利用實際觀測數(shù)據(jù)計算結(jié)果要小一些，造成這一結(jié)果的原因有：1.儀器與放射性漲落等一些客觀因素影響，2.雖然理論上來講，40多天的觀測時間足以使氡氣達(dá)到飽和，但因為井中復(fù)雜環(huán)境等因素影響，40多天后氡氣可能并未達(dá)到鉆井施工前氡氣飽和程度，也就是說，最后幾次觀測的數(shù)據(jù)可能并不代表氡氣飽和時的數(shù)值。

根據(jù)觀測數(shù)據(jù)擬合的曲線明顯比實際觀測曲線符合理論上氡氣的恢復(fù)情況，其形態(tài)符合指數(shù)逼近形態(tài)，最大限度的消除了偶然誤差的影響，以參數(shù)孔計算的鐳氡平衡系數(shù)相對觀測結(jié)果更為真實合理。

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