專利名稱：一種基于伽馬能譜的泥頁巖儲層及鈾礦礦點(diǎn)現(xiàn)場識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于伽馬能譜的泥頁巖儲層及鈾礦礦點(diǎn)現(xiàn)場識別方法。
背景技術(shù)：
地層巖石中的自然伽馬射線主要是由238U放射系、232Th放射系和4°K產(chǎn)生的。238U系、232Th系中每個核素發(fā)射伽馬射線的能量和強(qiáng)度各不相同，有些核素還發(fā)射多種能量的伽馬射線，因而伽馬射線的能量分布是復(fù)雜的。4tlK是發(fā)射單能伽馬射線的核素，它發(fā)射的唯一伽馬射線能量是I. 46Mev。根據(jù)U系衰變表、Th系衰變表和4tlK單能射線源提供的數(shù)據(jù)，用Matlab編程可以分別作出它們的能譜圖，圖I、圖2和圖3分別為238U系、232Th系和4°K的伽馬譜線。上述三個圖表示的是伽馬射線強(qiáng)度與能量的關(guān)系，其中238U、232Th和40K的伽瑪譜均指原子核發(fā)射的原初伽馬射線能譜。原初伽馬射線能譜均以線譜形態(tài)出現(xiàn)，實(shí)際上，用伽馬能譜儀測得的伽馬譜卻是連續(xù)譜，這是由于自然伽馬射線與探測器的相互作用所致。一般把由多道伽馬譜儀測得而變得復(fù)雜化的連續(xù)譜稱為伽馬實(shí)測譜(儀器譜)。U系和Th系在放射性平衡的狀態(tài)下，系內(nèi)核素原子核數(shù)的比例關(guān)系是確定的，不同能量的伽馬射線的百分強(qiáng)度也是確定的。因此，在實(shí)際伽馬能譜分析中，238U和232Th放射系的這么多能量伽馬射線，沒有必要都予以考慮，可以分別選擇某種核素的特征伽馬射線或幾種能量的伽馬射線來表征238U和232Th,這些伽馬射線稱為表征核素的特征伽馬射線，相應(yīng)的能量稱為特征伽馬能量。特征伽馬射線的選取不僅取決于放射性核素的原初伽馬能譜，還要考慮測得的實(shí)測譜的特征。對于發(fā)射單能伽馬射線的核素，特征伽馬射線是唯一的。選用U系中鐳的直接衰變產(chǎn)物214Bi發(fā)射的I. 76Mev伽馬射線來表征238U ;用Th系中2tl8Tl發(fā)射的2.62 Mev伽馬射線來表征232Th ;只能用4tlK唯一的1.46Mev伽馬射線來表征K。采用伽馬能譜的目的是為了能夠在鉆井現(xiàn)場快速地對泥頁巖儲層或者鈾礦礦點(diǎn)進(jìn)行識別和評價(jià)。雖然地層中存在自然伽馬射線，如果分布缺乏特異性，也難以利用伽馬能譜進(jìn)行分析。具有伽馬輻射的天然放射性核素238u、232Th和4°κ的含量以及它們之間的比例，在不同的巖石中是有差異的，甚至差別很大，這就為隨鉆伽馬能譜儀的應(yīng)用提供了必要的條件。目前鈾礦識別主要是通過取心送到專業(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行巖心含鈾量的測定，或者鉆井完成后通過測井進(jìn)行分析，這些都存在滯后性的缺點(diǎn)，而且實(shí)驗(yàn)室分析和測井的成本明顯要高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要用經(jīng)濟(jì)、有效的技術(shù)手段，解決鉆井現(xiàn)場快速識別評價(jià)泥頁巖儲層和鈾礦礦點(diǎn)的問題，為下一步的施工決策提供及時(shí)可靠的依據(jù)。
本發(fā)明為解決上述問題而提供的一種基于伽馬能譜的泥頁巖儲層及鈾礦礦點(diǎn)現(xiàn)場識別方法，泥頁巖儲層和鈾礦礦點(diǎn)現(xiàn)場識別方法的步驟如下
I)按照一定的間距連續(xù)對鉆井液中的相應(yīng)深度的巖屑進(jìn)行采樣，或者對取得的巖心按照相應(yīng)的深度進(jìn)行采樣；
2)將采集到的巖屑或巖心樣品去除鉆井液干擾，對采集的巖屑或巖心樣品進(jìn)行清洗并稱重；
3)將經(jīng)過上述處理的巖屑或巖心樣品放入配套的鉛罐內(nèi)，利用伽馬能譜對鉛罐內(nèi)巖屑或巖心樣品進(jìn)行測量；
4)根據(jù)測量結(jié)果，得出U(Ra)、Th、K計(jì)數(shù)率和活度以及總伽瑪值，計(jì)算出實(shí)測巖石中U (Ra)、Th和K的含量；
5)根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制成U(Ra)、Th和K含量的變化曲線，利用該曲線的變化特征來識別泥頁巖儲層和鈾礦礦點(diǎn)。所述的步驟4)中計(jì)算單位質(zhì)量巖石樣品U、Th、K含量是通過標(biāo)樣中的U、Th、K的含量換算得出的，其具體過程如下
a)將巖屑或巖心樣品中U、Th、K實(shí)測值分別歸一到單位質(zhì)量中U、Th、K實(shí)測值；
b)將得出的單位質(zhì)量中U、Th、K實(shí)測值分別減去巖石中U、Th、K的測量基值；
c)將由步驟b)得出的值分別比上單位質(zhì)量標(biāo)樣中的U、Th、K測量值；
d)將得出的三個比值分別乘以單位質(zhì)量標(biāo)樣中的U、Th、K含量即分別得到單位質(zhì)量巖屑或巖心中U、Th、K的含量。所述步驟I)中的采樣間距應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求(通常I米采一個樣)，巖屑采樣深度應(yīng)根據(jù)遲到時(shí)間計(jì)算準(zhǔn)確。所述的步驟3)中第一次測量應(yīng)進(jìn)行三次重復(fù)性測量，以確保儀器精度在可靠范圍內(nèi)。所述的步驟5)中識別泥頁巖儲層和鈾礦礦點(diǎn)是通過尋找U含量的相對高值區(qū)域。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明在鉆井現(xiàn)場對隨鉆撈取的巖屑或巖心進(jìn)行伽馬能譜測量分析，快速地識別、評價(jià)泥頁巖儲層和鈾礦礦點(diǎn)，是一種經(jīng)濟(jì)、有效的方法。另外，在鉆井現(xiàn)場進(jìn)行伽馬能譜測量，也避免了巖石樣品受到外界環(huán)境的影響，保證了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。


圖I是238U放射系Y能譜 圖2是232Th放射系Y能譜 圖3是4tlK單能Y能譜 圖4是本發(fā)明實(shí)施例中I號井伽瑪能譜綜合錄井 圖5是本發(fā)明實(shí)施例中2號井巖心伽馬能譜綜合錄井 圖6是本發(fā)明實(shí)施例中3號井第三回次巖心Ra活度與輻射劑量趨勢 圖7是本發(fā)明實(shí)施例中3號井巖心鈾含量圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步說明。I.按照一定的間距連續(xù)對隨鉆井液排出的巖屑進(jìn)行采樣，根據(jù)遲到時(shí)間計(jì)算巖屑所處的地層深度，建立采樣巖屑與地層深度之間的對應(yīng)關(guān)系；對通過鉆井取心獲得的巖、心進(jìn)行采樣，計(jì)算每塊巖心對應(yīng)的地層深度，建立采樣巖心與地層深度之間的關(guān)系。2.將采集的巖屑或巖心樣品去除鉆井液干擾，將巖屑進(jìn)行清洗，巖心樣品用濕布拭除泥漿，然后對處理后的巖心或巖屑進(jìn)行稱重并記錄。3.將經(jīng)過上述處理的巖屑或巖心樣品放入儀器鉛罐內(nèi)，利用伽馬能譜探頭對巖屑或巖心樣品進(jìn)行測量，測量時(shí)采用CIT-3000F伽馬能譜分析儀，本儀器是國內(nèi)應(yīng)用在石油領(lǐng)域內(nèi)較為先進(jìn)的伽馬能譜分析儀器之一，在多道譜儀、自動穩(wěn)譜、活度測量模型、數(shù)據(jù)采集與處理、方法研究等技術(shù)方面位列國內(nèi)領(lǐng)先水平；打開儀器預(yù)熱30分鐘，分別對給定的O模型(鉛室本底)、K模型、Th模型及U(Ra)模型依次進(jìn)行測量并保存譜線，同時(shí)獲取譜線峰道址并輸入儀器，讀數(shù)獲取各個模型的計(jì)數(shù)率。第一次測量時(shí)用標(biāo)樣測量和現(xiàn)場巖石樣各測量三次，，重復(fù)性測量相對誤差小于1%，以確保儀器達(dá)到規(guī)定要求。4.根據(jù)測量結(jié)果，得出U(Ra)、Th、K計(jì)數(shù)率和活度以及總伽瑪值，計(jì)算出實(shí)測巖石中U (Ra)、Th和K的含量，以計(jì)算巖石中的鈾含量為例，首先將巖石實(shí)測值歸一到單位質(zhì)量實(shí)測值，然后減去巖石鈾測量基值，將此值比上單位質(zhì)量標(biāo)樣中的鈾測量值，再乘以單位質(zhì)量標(biāo)樣中的鈾含量即可得出單位質(zhì)量巖石中鈾的含量。
權(quán)利要求
1.一種基于伽馬能譜的泥頁巖儲層及鈾礦礦點(diǎn)現(xiàn)場識別方法，其特征在于該泥頁巖儲層及鈾礦礦點(diǎn)現(xiàn)場識別方法的步驟如下 1)按照一定的間距連續(xù)對鉆井液中的相應(yīng)深度的巖屑進(jìn)行采樣，和或?qū)︺@井取心獲得的巖心按照相應(yīng)的深度進(jìn)行采樣； 2)將采集到的巖屑或巖心樣品去除鉆井液干擾，對采集的巖屑或巖心樣品進(jìn)行清洗并稱重； 3)將經(jīng)過上述處理的巖屑或巖心樣品放入配套的鉛罐內(nèi)，利用伽馬能譜探頭對巖屑或巖心樣品進(jìn)行測量； 4)根據(jù)測量結(jié)果，得出U-Ra、Th、K計(jì)數(shù)率和活度以及總伽瑪值，計(jì)算出實(shí)測巖石中U-Ra、Th和K的含量； 5)根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制U-Ra、Th和K含量的變化曲線，利用該曲線的變化特征來識別泥頁巖儲層和鈾礦礦點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于伽馬能譜的泥頁巖儲層及鈾礦礦點(diǎn)現(xiàn)場識別方法，其特征在于所述的步驟4)中計(jì)算單位質(zhì)量巖石樣品U、Th、K含量是通過標(biāo)樣中的U、Th、K的含量換算得出的，其具體過程如下 a)將巖屑或巖心樣品中U、Th、K實(shí)測值分別歸一到單位質(zhì)量中U、Th、K實(shí)測值； b)將得出的單位質(zhì)量中U、Th、K實(shí)測值分別減去巖石中U、Th、K的測量基值； c)將由步驟b)得出的值分別比上單位質(zhì)量標(biāo)樣中的U、Th、K測量值； d)將得出的三個比值分別乘以單位質(zhì)量標(biāo)樣中的U、Th、K含量即分別得到了單位質(zhì)量巖屑或巖心中U、Th、K的含量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于伽馬能譜的泥頁巖儲層及鈾礦礦點(diǎn)現(xiàn)場識別方法，其特征在于所述步驟I)中的采樣間距應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，巖屑采樣深度應(yīng)根據(jù)遲到時(shí)間準(zhǔn)確計(jì)算ο
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于伽馬能譜的泥頁巖儲層及鈾礦礦點(diǎn)現(xiàn)場識別方法，其特征在于所述的步驟3)中第一次測量時(shí)應(yīng)進(jìn)行三次重復(fù)性測量，以確保儀器精度在可靠范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于伽馬能譜的泥頁巖儲層及鈾礦礦點(diǎn)現(xiàn)場識別方法，其特征在于所述的步驟5)中識別泥頁巖儲層和鈾礦礦點(diǎn)是通過尋找U含量的相對高值區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于伽馬能譜的泥頁巖儲層及鈾礦礦點(diǎn)現(xiàn)場識別方法，該方法通過連續(xù)地對鉆井液中的相應(yīng)深度的巖屑進(jìn)行采樣，或者對鉆井取心獲得的巖心按照相應(yīng)的深度進(jìn)行采樣；將巖屑或巖心樣品放入配套的鉛罐內(nèi)，利用伽馬能譜探頭對鉛罐內(nèi)巖屑或巖心樣品進(jìn)行測量；然后根據(jù)測量結(jié)果，得出U(Ra)、Th、K計(jì)數(shù)率和活度以及總伽瑪值，計(jì)算出實(shí)測巖石中U(Ra)、Th和K的含量；最后根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制成U(Ra)、Th和K含量的變化曲線，利用該曲線的變化特征來識別泥頁巖儲層和鈾礦礦點(diǎn)。本發(fā)明將隨鉆撈取的巖屑或巖心直接進(jìn)行伽馬能譜測量分析，快速地識別評價(jià)泥頁巖儲層和鈾礦礦點(diǎn)，是一種經(jīng)濟(jì)有效的方法，在鉆井現(xiàn)場進(jìn)行伽馬能譜測量，避免了巖石樣品受到外界環(huán)境的影響，保證了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
文檔編號G01V5/04GK102621588SQ20121008784
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者張廣, 張晉園, 李春山, 邱田民 申請人:中國石化集團(tuán)華北石油局錄井公司, 中國石油化工股份有限公司