Способ рентгенорадиометроического анализа при каротаже скважин Советский патент 1975 года по МПК G01V5/00 

1

Изобретение относится к рентгенорадиометрическому анализу элементов и может быть использовано при каротаже поисково-разведочных и эксплуатационных скважин на месторождениях полезных ископаемых.

Известны способы рентгенораднометрического анализа элементов при каротаже скважин, по .которым для уменьшения влияния мешаюолих факторов (изменение состава и плотности пород, диаметра скважин, нестабильность аппаратуры и т. д.) используют однократно рассеянное излучение радиоизотопного источника, а многократно рассеянное излучение рассматривают как мешающий фактор, затрудияюш,ий решение поставленной задачи.

Однако при этом в случае изменения геометрических условий измерений супдественно меняется спектр вторичного излучения. В частности, при иа рушении геометрии прямой видимости, обусловленном наличием каверн в скважинах или изменением их диаметра, во вторичном спектре изменяются интенсивность и положение пика однократно рассеян ;оуо гамма-излучения источника вплоть до его полного исчезновения. В результате на каротажных диаграммах каверны выражаются в виде ложных аномалий, не отличающихся от аномалий, связанных с оруднением. Кроме того, в таком случае нельзя использовать пик однократно рассеянного излучения для введения поправки на изменение состава наполнителя.

Цель изобретения - устранение влияния на результаты рентгенорадиометрического каротажа каверны, изменения диаметра скважин, плотности и вещественного состава вмещающих пород.

Цель достигается тем, что по предлагаемому способу измеряют интенсивность участка вторичного гамма-спектра, соответствующего многократно рассеянному излучению источника, расположенному между краем поглощения определяемого элемепта и пиком однократно рассеянного гамма-излучения источника, и по полученным данным в результаты анализа вводят поправку на влнянпе мещающих факторов.

Ца фиг. 1 показаны вторичные гамма-спектры, полученные с источником кобальт-57 на моделях руд с различным содержанием трехокиси вольфрама прп измерениях с коллимацией излучений в геометрии прямой видимости (А) и при ее нарушении (Б); па фиг. 2 приведены графики зависимостн от энергии отношения 11о пнтенснвностей вторичного спектра безрудной модели в участках, соответствующих энергии К-линии вольфрама и области внутреннего стандарта-фона, положение которой в спектре измеиялось в пределах от энергии равновесной точк (69 кэв) до энергии пика однократно рассеянного излучення (84 кэв), при реализации известного способа спектральных отношений; на фиг. 3 показан пример выбора и использования области многократно рассеянного излучения источника тулий-170 для устранения влияния состава наполнителя при определении концентрации олова.

При измерении в геометрии прямой видимости (А) во вторичном спектре четко выделяются пики 1 и 2, соответствующие К-излучению вольфрама ,{58 кэв) и однократно рассеянному излучению источиика (84 кэв). При нарушении геометрии прямой видимости (Б) интенсивность вторичного спектра резко снижается, при этом пик однократно рассеянного излучения исчезает и остаются кванты, испытавшие два и более актов рассеяния. Таким образом, интенсивность вторичного спектра при нарушении геометрии прямой видимости определяется только многократио рассеянным излучением источника.

В многократно рассеянном спектре суш,ествует только одна область 3 энергии, выбор которой позволяет устранить влияние изменения геометрических условий измерения. Кривая 4 на фиг. 2 соответствует измерениям в геометрии прямой видимости (А), а кривая 5 - при ее нарушении (Б). Кривые 4 и 5 пересекаются в точке, соответствующей энергии 76 кэв. Ее положение во вторичном снектре показано на фиг. 1 стрелкой 3. Использование этой области вторичного спектра в качестве внутреннего стандарта-фона при измерениях способом спектральных отношений позволяет устранить влияние нарушения геометрических условий за счет появления каверн в скважинах и изменения их диаметра. Кривые 6 и 7 на фиг. 3,а выражают зависимость отношения интенсивностей вторичного спектра безрудной модели в участках, соответствующих энергии К-линии олова (25 кэв) и области внутреннего стандарта-фона, положение которой в спектре изменялось от К-линии слева до 60 кэв, а относительная ширина осталась постоянной, равной ширине, с которой измерялась интенсивность спектра в области, соответствующей К-линии олова. Кривая 6 соот, ветствует измерениям иа модели из кварцевого песка, кривая 7 - модели из окиси цинка. Кривые имеют две общие точки нересечения, из которых точка 8 соответствует так называемой равновесной точке, наблюдаемой в области К-скачка олова (29,5 кэв), а точка 9- энергии 44 кэв. Выбор многократно рассеянного излучения с энергией 44 кэв в качестве внутреннего стандарта-|фона позволяет получить единый график зависимости величины спектральных отношений -ц от концентрации олова независимо от состава наполнителя (фиг. 3,6). При использовании однократно рассеянного излучения с энергией 50 кэв сделать это не удается (фиг. 3,в), так как графики, соответствующие равным наполнителям, расходятся (трафик 10 соответствует измерениям на моделях, где наполнителем был кварцевый песок, а график 11-моделям, где наполнитель помимо кварцевого песка содержал 20% окиси цинка). Степень влияния изменеНИИ состава наполнителя на результаты измерений зависит от относительной энергетической ширины области внутреннего стандартафона. Удовлетворительная точность компенсации получается лишь в том случае, если относительная энергетическая ширина области внутреннего стаидарта-фона равна или больше ширины, с которой измеряется интенсивность характеристического рентгеновского излучения определяемого элемента.

Выбор многократно рассеянного излучения с энергией 44 кэв в качестве внутреннего стандарта-фо1 а нозволяет одновременно устранить и влияние каверн. На фиг. 3,г показана зависимость величины спектрального отношения цо

интенсивностей вторичного гамма-спектра безрудной модели в участках, соответствующих К-линии олова и линии внутреннего стандарта-фона, положение которой в спектре менялось в пределах от 35 до 50 экв. Измерения

проведены с источником тулий-170 и коллимацией первичного и вторичного излучения. Кривая 12 получена при илотном контакте зонда с последуемой средой (геометрия А па фиг. 1), а кривая 13 - при наличии каверны глубиной

около 5 см (геометрия Б на фиг. 1). В интервале энергии 40-45 кэв кривые сливаются, т. е. величина не зависит от расстояния между измерительным зондом и новерхностью исследуемой среды. В этом случае, как показали измерения на средах одного и того же состава, но разной плотности, результаты измерений не зависят и от изменения плотности среды в пределах 1,5-4,5 г/см. Таким образом, для выбора области многократно рассеянного гамма-излучения в качестве внутреннего стандарта-фона с целью компепсации мешающих факторов необходимо выполнить следуюшие онерации.

В геометрии ирямой видимости на безрудных моделях с разным составом наполнителя снять зависимость величины спектральных отношений, поочередно выбирая в качестве внутреннего стапдарта-фона участки вторичного

гамма-спектра в пределах от скачка поглощения определяемого элемента до пика однократно рассеянного излучения источника с относительной энергетической шириной, не .меньшей, чем ширина участка, в котором измеряется линия характеристического рентгеновского излучения определяемого элемента; по полученным данным определить энергетический интервал вторичного спектра, в котором изменение состава наполнителя модели не влияет

на величину измеренных спектральных отношений.

Снять первую зависимость с одним из наполнителей при нарушении геометрии прямой видимости; по полученным данным определить в пределах найденной в области энергетический интервал, в котород; величина спектральных отиошений остается неизменной при нарушении геометрии прямой видимости.

Предмет изобретения

Способ реитгенорадиометрического анализа при каротаже скважин по характеристическому рептгеновскому излучению элементов и рассеянному гамма-излучению радиоизотоппого источника, отличающийся тем, что, с целью устранения влияния каверн, изменения

диаметра скважин, илотности и вещественного состава вмсщаюнл,их пород на результаты анализа, измеряют интенсивность многократно рассеянного гамма-излучепия источника в энергетическом интервале вторичного гаммасиектра, расположенном между краем поглощения определяемого элемента и пиком однократно рассеянного гамма-излучения источника, и по полученным данным в результаты анализа вводят поправку па влияние мешающих факторов.

7, уел ед

/4W 707682 Е,кэБ

Фиг. 2

2/ 0

0,5E кэб

to Sn,% ФигЗ

25 3(Г 50 60