CN108457640B - 融合瞬发中子时间谱修正自然γ总量的铀矿测井定量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于铀矿勘探和地浸采铀领域的融合瞬发中子时间谱测井修正自然γ总量测井的铀矿定量方法。具体是指：针对钻孔中的含铀岩矿层，利用自然γ总量测井和瞬发中子时间谱测井的两类测井数据，构建出基于自然γ总量测井且有“铀‑镭‑氡”平衡修正的铀矿定量解释方法；并利用标准模型井的测井数据，构建出铀矿定量所需的换算系数、本底响应等刻度参数求取方法。相比单一瞬发中子时间谱测井或自然γ总量测井的铀矿定量方法，本发明无需岩芯取样和化学分析方法，既能求取“铀‑镭‑氡”平衡系数，还能大大提高测井速度，进而具有提高钻探效率、降低勘探成本、缩短铀定量周期等优点，并能通过计算机编程实现铀矿定量的现场解析。

Description

融合瞬发中子时间谱修正自然γ总量的铀矿测井定量方法

技术领域

本发明涉及用于铀矿勘探和地浸采铀领域的核测井铀矿定量方法，尤其是一种融合瞬发中子时间谱修正自然γ总量的铀矿测井定量方法。

背景技术

固体矿产定量主要依赖于钻孔岩芯取样的化学分析方法，该法是最直接的岩矿层元素定量的传统方法，但也带来了取芯钻探效率低、岩芯取样成本高、化学分析周期长等缺点。然而，我国铀矿普遍具有含量偏低、矿厚偏薄与矿体分散等特点，例如砂岩型铀矿的最低可采品位仅为0.01％铀含量，可采厚度仅需70cm以上，因此岩芯取样的化学分析方法更是加剧了上述缺点。

地壳中的铀系、钍系和钾元素贡献了约占99％的自然γ射线，因此铀矿勘探和地浸采铀几乎离不开自然γ总量或γ能谱测井。通常以自然γ总量测井的定量解释方法为主，岩芯取样的化学分析方法为辅，共同实现铀矿定量。鉴于我国铀、钍、钾等放射性混合的矿产不足5％，仅需自然γ总量测井就能初步确定矿体的铀或镭的含量。

铀、钍作为铀系、钍系的母体元素，母体自身几乎不放射γ射线，而是某些衰变子体放射γ射线，称为γ核素。当母体与子体的衰变率相同时，称其达到放射性平衡，处于放射性平衡的铀系、钍系就能按各自γ核素放射的γ射线推断出铀、钍及子体含量。通常，钍系极易达到放射性平衡，按钍系γ射线确定钍含量并无悬念；然而铀系中的“铀-镭-氡”平衡很难保证，但将铀系作为铀组、镭组两个子系看待，子系放射性平衡更易保证。又因镭组占整个铀系γ射线的份额高达97％以上，依据铀系γ射线确定镭含量并非难事，但依此确定铀含量的风险很大。也就是，在镭组γ射线绝对占优的前提下，难以确保测井解释的铀含量具有可靠性，因此我国《铀矿地质勘查规范》要求不低于30％的岩芯化学分析求取“铀-镭-氡”平衡系数，并对测井解释的铀含量进行修正，才能求得真实的铀含量。可见，该法难以彻底规避取芯钻探效率低、岩芯取样成本高、化学分析周期长等缺点。

从理论上说，脉冲中子引发铀裂变的瞬发中子测井方法不受铀以外的放射性元素干扰，是用于铀矿定量的理想方法。但相比自然γ总量测井，铀裂变的瞬发中子数很少，使得瞬发中子测井的速度很慢，其测井效率甚至低到难以实用。为此，将两种测井方法有机融合并形成新测井方法，即使钻孔中单个测点的瞬发中子测井计数率很低，但它在整个岩矿层中的计数率之和并不低，只要采用自然γ总量测井求取岩矿层各测点的镭或镭组元素含量，再利用瞬发中子测井的计数率之和求取整个岩矿层的平均铀含量，进而求得矿体的“铀-镭-氡”平衡系数，就能将各测点的镭含量修正到铀含量，因而无须岩芯取样和化学分析，也能快速、准确地确定各测点的真实铀含量。

可见，本发明公开的融合瞬发中子时间谱测井修正自然γ总量测井的铀矿定量方法适用于铀矿勘探和地浸采铀，特别是在地浸采铀领域，当铀不断从岩矿层中采走之后，镭及γ核素仍然留在原地，有效区分镭和剩余铀的测井方法和刻度参数求取方法已成为亟待攻克的科技难题。因此，本发明具有重要的科学意义和实用价值。

发明内容

本发明的目的在于研发出一种用于铀矿勘探和地浸采铀领域的融合瞬发中子时间谱测井修正自然γ总量测井的铀矿定量方法。

本发明的技术方案为：一种融合瞬发中子时间谱修正自然γ总量的铀矿测井定量方法，其特征在于：该方法以自然γ总量测井为主、瞬发中子时间谱测井为辅，融合这两类测井数据，在钻孔中求得含铀岩矿层的“铀-镭-氡”平衡系数，并修正自然γ总量测井的铀矿定量解释结果，依此求得各个测点的真实铀含量；以及利用饱和矿层构建的标准模型井及测井数据，依此建立铀矿定量解释所需的换算系数、本底响应等刻度参数的求取方法。

所述融合瞬发中子时间谱修正自然γ总量的铀矿测井定量方法，鉴于自然γ射线很难对³He正比计数管等中子探测器产生计数率贡献，但中子能激发钻孔及岩矿层物质产生非弹和俘获等γ射线，如果γ探测器和中子探测器之距不足1.5m，非弹和俘获等γ射线就将对γ探测器产生计数率贡献；因此，瞬发中子测井仪附带的自然γ测井功能难以独立实现铀矿定量，以自然γ测井解释结果实现最终的铀矿定量，并借助瞬发中子时间谱测井来修正自然γ总量测井的铀矿定量结果，就能大大提高测井速度，并实现低成本的快速铀矿定量；

由于瞬发中子时间谱测井的计数率仅与含铀岩矿层的铀(²³⁵U)含量存在正比关系；对于忽略钍系和钾，甚至忽略铀系铀组γ射线的铀矿定量而言，自然γ总量的测井计数率主要与岩矿层的镭子体含量存在正比关系；如果沿钻孔方向将含铀岩矿层分解为无数个铀矿薄层，并将任一铀矿薄层的铀或镭含量记为q_k(z)函数，与之对应的自然γ总量与瞬发中子时间谱的测井计数率记为N_k(Z)函数，由此构建的q_k(z)与N_k(Z)之间的函数关系为：

上式称为铀矿定量正演方程的积分表达式，与之相应的微分表达式为：

式中，

Z、z分别表示钻孔中任一测点、任一铀矿薄层的深度坐标，且|Z-z|为任一测点Z到任一铀矿薄层dz的距离；

H₁、H₂表示当沿钻孔方向以z点将含铀岩矿层分为上下两部分时，该矿层上部和下部各自所占的厚度，即H＝H₁+H₂为含铀岩矿层的总厚度；

q_k(z)表示深度坐标z处的铀矿薄层所含铀或镭含量，由下标k(＝1,2)来区分铀或镭，即q₁(z)为铀含量，q₂(z)为镭含量；

N_k(Z)表示含铀岩矿层在深度坐标Z处形成的测井计数率，由下标k(＝1,2)来区分与铀定量或镭定量对应的测井计数率，即N₁(Z)为瞬发中子时间谱测井的计数率，N₂(Z)为自然γ总量测井的计数率；此外，任一铀矿薄层在深度坐标Z处形成的测井计数率采用微分元dN_k(Z)表示；

称为地质脉冲响应函数近似表达式；其中

用于表达任一铀矿薄层在任一测点所响应的测井计数率，与两者之距|Z-z|密切相关，近似为负指数衰减，且衰减速率称为特征参数α_k，取值与射线种类、射线与岩矿层的相互作用等因素相关；

A_k称为换算系数，表示单位含量的铀或镭元素在饱和矿层中心部位所能形成的测井计数率；其中，饱和矿层是指“无限厚”均匀矿层，实指厚度H中的H₁和H₂至少均达0.6m以上，此时的矿层中心部位基本满足饱和矿层定义；应当注意，镭含量通常采用平衡铀含量表示，对于平衡铀系构建的饱和矿层，铀与镭含量在数值上必定相等，即q₁(z)＝q₂(z)，但两种的计数率并不相等；可见，A_k是一个与岩矿层物质成分和结构相关的参量；

B_k称为本底响应；包括测井仪、钻孔与岩矿层等环境因素产生的本底计数率，当环境因素确定后，B_k取值为常数；通常，自然γ总量的本底计数率包含非弹与俘获等γ射线产生的测井计数率，特别是中子与γ探测器之距不足1.5m时，中子激发岩矿层和钻孔物质产生非弹与俘获γ射线的效应尤为明显；上述(1)式和(2)式分别是定量解释铀、镭含量沿钻孔方向分布的积分表达式和微分表达式，统称为铀矿定量正演方程，且积分表达式最为常用。

所述融合瞬发中子时间谱修正自然γ总量的铀矿测井定量方法，由铀矿定量正演方程求解岩矿层内任一点铀、镭含量的前提是：必须事先确定换算系数A_k、本底响应B_k等刻度参数；

选取一个饱和矿层的模型井，因该饱和矿层内任一点的铀、镭含量q_k(z)处处相等，则可将深度坐标z处的铀、镭含量作为常数看待，并采用该岩矿层中心点的含量表示该常数，即q_k(z)＝q_k(Z₀)，其中Z₀为该岩矿层中心点的深度坐标；由此求得深度坐标为Z的任一测点的测井计数率为：

由此可知，饱和矿层任一测点的测井计数率也处处相等，也可采用饱和矿层中心点表示，即N_k(Z)＝N_k(Z₀)，由此求得换算系数A_k的计算公式为：

采用不含铀、镭等任何放射性元素的饱和矿层求得本底响应B_k，也就是选择零值饱和矿层的模型井，即按q_k(Z₀)＝0代入(3)式，由此求得：

B_k＝N_k(Z₀)(其中k＝1,2) (4)在野外生产测井及其铀矿定量时，为了选取合适的换算系数A_k和本底响应B_k，通常必须建造出岩矿层物质成分、钻孔结构及测井条件与野外生产井相同或相近的饱和矿层刻度模型井，这样的刻度模型井称为标准模型井，简称标准井，包括铀系平衡或不平衡的标准铀模型井、标准零值模型井等等，并至少分为砂岩型标准模型井、硬岩型标准模型井两大系列。

所述融合瞬发中子时间谱修正自然γ总量的铀矿测井定量方法，在确定合适的换算系数A_k和本底响应B_k等刻度参数之后，按照铀矿定量正演方程的积分表达式，即(1)式，就可求解出含铀岩矿层内任一点的铀或镭含量q_k(z)；当镭含量采用平衡铀含量表示时，“铀-镭-氡”平衡系数K_P可按单个含铀岩矿层甚至整个铀矿区的铀矿定量结果求得，即：

式中，

Z_j是对钻孔中连续测量点进行离散取样后的测点深度坐标，其中取样间距满足Z_j＝Z_j-1+ΔZ，ΔZ为等间距取样，铀矿勘探一般选择ΔZ＝10或20cm；

实验表明，瞬发中子时间谱测井与自然γ总量测井的计数率几乎相差2个量级，即瞬发中子时间谱测井的计数率很低，统计涨落误差很大，使得该法的最高测井速度仅被建议为0.3～0.6m/min，与我国《铀矿地质勘查规范》和《铀矿γ测井规范》要求的2～4m/min的测井速度有很大差距；为提高测井速度并降低统计涨落误差，将自然γ总量测井作为铀矿定量解释的主要测井方法，在定量解释铀、镭含量q_k(z)之前，直接采用上式对单个含铀岩矿层或整个铀矿区段的测井计数率进行求和，并按其比值求得“铀-镭-氡”平衡系数K_P，然后对自然γ总量测井的定量解释结果进行“铀-镭-氡”平衡修正，由此求得各测点的真实铀含量必定具有较小的统计涨落误差；

应当注意，通常还需将铀矿定量正演方程(1)式或(2)式转化为相应的铀矿定量反演方程，也就是《铀矿γ测井规范》要求的“平均含量法”、“五点式反褶积法”等铀矿定量解释方法，并根据野外生产井的钻孔井径大小、井液成分、套管材料与厚度，及其岩矿成分等影响因素，对采用标准模型井求得的换算系数A_k和本底响应B_k等刻度参数进行影响因素修正，依此由自然γ总量测井的铀矿定量解释结果及“铀-镭-氡”平衡修正才能求得矿体的真实铀含量，并最终用于铀矿储量估算。

本发明的优点在于：相比单一瞬发中子时间谱测井或自然γ总量测井的铀矿定量方法，本发明无需岩芯取样和化学分析方法，既能求取“铀-镭-氡”平衡系数，还能大大提高测井速度，进而具有提高钻探效率、降低勘探成本、缩短铀定量周期等优点，并能通过计算机编程实现铀矿定量的现场解析。

附图说明

图1、自然γ总量测井与瞬发中子时间谱测井的组合测井仪基本结构；

图2(a)、实测标准饱和模型Nb-4(本底模型)的自然γ总量曲线；

图2(b)、实测标准饱和模型Nb-4(本底模型)的瞬发中子时间谱曲线；

图3(a)、实测标准饱和模型Nu-3(铀含量为0.1％)的自然γ总量曲线；

图3(b)、实测标准饱和模型Nu-3(铀含量为0.1％)的瞬发中子时间谱曲线；

图4(a)、实测标准饱和模型Nu-1(铀含量为0.03％)的自然γ总量曲线；

图4(b)、实测标准饱和模型Nu-1(铀含量为0.03％)的瞬发中子时间谱曲线；

图5(a)、实测标准饱和模型Nu-2(铀含量为0.07％)的自然γ总量曲线；

图5(b)、实测标准饱和模型Nu-2(铀含量为0.07％)的瞬发中子时间谱曲线；

图6、利用饱和矿层刻度模型井求取关键测井参数的步骤流程图。

图中：脉冲中子发生器1、双中子时间谱测量系统2、自然γ总量测量系统3、马笼头4、不锈钢探管外壳5、测井电缆6、矿层或岩层7。

具体实施方式

本发明公开了用于铀矿探采(铀矿勘探和地浸采铀)领域的自然γ总量测井与铀裂变瞬发中子时间谱测井融合在一起的组合测井仪基本结构，以及利用该组合测井确定岩矿层铀、镭、钍、钾等天然放射性元素含量的刻度参数求法。包括该组合测井仪基本结构(其框图如图1所示)、实测砂岩饱和矿层刻度模型井获得的自然γ总量测井数据(饱和矿层中心点的自然γ总量曲线示例结果如图2(a)、图3(a)、图4(a)、图5(a)所示)、铀裂变瞬发中子时间谱测井数据(饱和矿层中心点的超热中子与热中子时间谱曲线示例如图2(b)、图3(b)、图4(b)、图5(b)所示)、求取该组合测井仪换算系数、本底响应等关键测井参数的刻度公式，以及刻度数据(如表1)等内容。本发明公开的组合测井仪基本结构与刻度参数求法的示例及说明如下：

表1、标准饱和模型井的测井数据及其刻度参数求取结果：

表1.标准饱和模型井的测井数据及其刻度参数求取结果注2

表2、标准饱和模型井的测井数据及其解释结果：

表2.标准饱和模型井的测井数据及其解释结果^注2

注1：镭含量用平衡时的铀含量表示；

注2：上表数据为2017年在核工业放射性勘查计量站(石家庄)标准模型井上测得的计数率，以及求得的解释结果；

注3：铀对应的特征峰表示经热中子修正后的超热中子计数率，中子时间谱范围为128～800us，镭对应的特征能区为0.40～3.00MeV。

1、组合测井仪基本结构与特征能区计数率

因铀系、钍系和钾元素含有的γ核素并不多，然而它们放出上百种能量的特征γ射线。现有自然γ总量测井仅仅能够分辨出为数不多的十几种特征γ射线，即放射几率>0.01、能量>0.4MeV且无重叠峰的特征γ射线。其中，铀组放出的特征γ射线因其放射几率和能量都太低，因而几乎无法分辨出铀的特征峰，也很难采用单一的自然γ总量测井方法确定天然岩矿层的铀含量。因而本发明将自然γ总量测井与铀裂变瞬发中子时间谱测井融合在一起，设计出了一种组合测井仪，它的基本结构如图1所示。从图1可知，该组合测井仪由马笼头4、不锈钢探管外壳5及探管内的脉冲中子发生器1、双中子时间谱测量系统2、自然γ总量测量系统3组成，通过测井电缆6控制脉冲中子发生器、读取自然γ总量数据和瞬发中子时间谱数据；

根据该类组合测井仪的基本结构及其对放射性元素的定量能力，以及该组合测井仪在砂岩饱和矿层刻度模型井中实测的示例数据，如图2、图3、图4、图5所示，选定放射性元素定量的特征能区计数率如下：

对于铀定量，选定铀裂变瞬发中子时间谱测井的铀裂变时间段在128us～800us计超热中子与累计热中子的比值为铀特征计数率N₁(Z)，它在饱和矿层刻度模型井中实测的示例数据分别如图2(b)、图3(b)、图4(b)和图5(b)所示。

对于镭定量，选择γ射线能量范围在0.4MeV～3.0MeV的γ总量计数，依此确定镭特征计数率N₂(Z)，它在饱和矿层刻度模型井中实测的示例数据分别如图2(a)、图3(a)、图4(a)和图5(a)所示。

应当注意，本发明公开的组合测井仪可以同步开展自然γ总量测井与铀裂变瞬发中子时间谱测井，但要以自然γ总量测井的探测器中心点为基准，并根据铀裂变瞬发中子时间谱测井的探测器中心点的偏差大小，将两者的测井数据调整为同一测点的测井数据。

2、组合测井仪用于铀矿定量时的刻度参数求法与示例

在开展野外生产测井之前，需在饱和矿层刻度模型井中对该组合测井仪进行刻度，并依此求得该组合测井仪的换算系数、本底响应等关键测井参数。利用饱和矿层刻度模型井求取关键测井参数的步骤流程如图6所示。

也就是在饱和矿层刻度模型井中部(深度坐标记为Z₀)，由铀裂变瞬发中子时间谱测井的累计超热中子与累计热中子比值作为铀特征计数率N₁(Z₀)；由自然γ总量测井的特征计数率作为镭特征计数率N₂(Z₀)。

按照饱和矿层刻度模型井的放射性元素含量q_k(Z₀)为已知，将其代入(4)式和(5)式，依此求得该组合测井仪的换算系数、本底响应等关键测井参数，其结果示例如表2所示。

应当注意，在铀矿测井中，主要由镭元素为主的自然γ射线对中子探测器基本没有产生计数率贡献，则A₁₂＝0；因中子激发钻孔物质产生非弹和俘获等γ射线，比自然γ总量的测井计数率要低1～2个量级，因而在一定程度上也可以认为，以镭元素为主的自然γ射线对铀特征计数率没有贡献，则A₂₁＝0。

可见，对自然γ总量测井与铀裂变瞬发中子时间谱测井的测井曲线融合，就能找到对应于铀、镭等放射性元素(对应元素编号k＝1,2)定量的特征峰或等效的瞬发中子时间谱测井数据(对应特征γ射线编号i＝1,2)。

还应注意，如果刻度模型井与野外钻孔的情况相差较大，还应当制作各类修正量版，包括孔径修正量版、井液修正量版、套管修正量版等，以便将换算系数A_ki与本底相应B_i修正为野外钻孔的实际情况中。

在本发明建立的瞬发中子时间谱与自然γ总量的组合测井仪的刻度参数求法中，虽然涉及的公式较多，具体实施也较复杂，但可以将它们编制为计算机软件，以此形成铀矿定量解释系统。

为对上述方法进行验证，根据图6所示步骤，利用两个饱和矿层刻度模型井求取了关键测井参数，并通过组合测井仪测量了两个不平衡饱和砂岩模型对算法进行了验证，测量得到的自然伽马能谱和瞬发中子时间谱图如图2、图3、图4、图5所示，模型各特征计数率及刻度参数求解结果见表1、各特征计数率及解释结果见表2。

从表1、表2可以看出，对于钍、钾含量很低的砂岩型铀矿(标准模型井)，通过本文构建融合了自然γ总量测井和瞬发中子时间谱测井的组合测井方法，任选一个饱和砂岩铀标准模型井和一个零值标准模型井刻度出来的换算系数A_k和本底响应B_k等刻度参数，并通过自然γ总量测井和瞬发中子时间谱测井的组合测井方法，能够求准同类铀矿(例如砂岩型铀矿)的铀、镭含量，其含量绝对误差≤±0.002％eU，相对误差≤±2.5％，完全能够满足《铀矿地质勘查规范》的要求。

表1中，镭、铀定量的换算系数分别为A₂＝271.36(s^-1/10^-4eU)，A₁＝3.55(s^-1/10^{- 4}eU)。即0.01％铀含量的饱和矿层产生的γ总计数率为271.36s^-1，超热中子计数率为3.35s^-1，两者几乎相差2个量级。表明瞬发中子时间谱测井的计数率太小，为降低统计涨落误差，使得最高测井速度仅能达到0.3m/min左右，与《铀矿地质勘查规范》要求的2-4m/min的测井速度有很大差距。本发明提出的在整个矿段内分别按两种测井方法求得各自的测井计数率之和(该累计值的统计涨落误差必定很小)，再求得该矿段内的平均镭、铀含量，按平均镭、铀含量之比求得该矿段的铀-镭-氡平衡系数；然后，采用统计涨落误差很小的自然γ总量测井定量解释各测点的镭含量，最后通过铀-镭-氡平衡修正求出各测点的真实铀含量。

根据以上文本，本发明的优点在于：利用该组合测井仪确定岩矿层铀、镭等天然放射性元素含量的刻度参数求法，便可在实际测井过程中无需借助岩芯取样和化学分析的基础上，直接求出放射性矿层或岩矿层中铀、镭等放射性元素含量，以及铀-镭-氡平衡系数，对于铀矿勘探和地浸采铀领域的铀矿储量估算，具有提高钻探效率、降低勘探成本、缩短铀定量周期等技术优势。

Claims (4)

1.一种融合瞬发中子时间谱修正自然γ总量的铀矿测井定量方法，其特征在于：该方法以自然γ总量测井为主、瞬发中子时间谱测井为辅，融合这两类测井数据：在钻孔中求得含铀岩矿层的“铀-镭-氡”平衡系数，并修正自然γ总量测井的铀矿定量解释结果，依此求得各个测点的真实铀含量；以及利用饱和矿层构建的标准模型井及测井数据，依此建立铀矿定量解释所需的换算系数、本底响应刻度参数的求取方法；具体为：将自然γ总量测井作为铀矿定量解释的主要测井方法，因为单个矿层或整个铀矿区段的“铀-镭-氡”平衡系数不会有急剧变化，在定量解释铀、镭含量之前，求得单个含铀岩矿层或整个铀矿区段的分别代表铀、镭含量的测井计数率之和，并按其比值求得单个含铀岩矿层或整个铀矿区段的平均“铀-镭-氡”平衡系数，然后对各测点由自然γ总量测井求得的镭含量进行“铀-镭-氡”平衡修正，得到各测点的真实铀含量。

2.根据权利要求1所述融合瞬发中子时间谱修正自然γ总量的铀矿测井定量方法，其特征在于：

鉴于自然γ射线很难对³He正比计数管中子探测器产生计数率贡献，但中子能激发钻孔及岩矿层物质产生非弹和俘获γ射线，如果γ探测器和中子探测器之距不足1.5m，非弹和俘获γ射线就将对γ探测器产生计数率贡献；因此，瞬发中子测井仪附带的自然γ测井功能难以独立实现铀矿定量，以自然γ测井解释结果实现最终的铀矿定量，并借助瞬发中子时间谱测井来修正自然γ总量测井的铀矿定量结果，就能大大提高测井速度，并实现低成本的快速铀矿定量；

由于瞬发中子时间谱测井的计数率仅与含铀岩矿层的铀含量存在正比关系；对于忽略钍系和钾，甚至忽略铀系铀组γ射线的铀矿定量而言，自然γ总量的测井计数率主要与岩矿层的镭子体含量存在正比关系；如果沿钻孔方向将含铀岩矿层分解为无数个铀矿薄层，并将任一铀矿薄层的铀或镭含量记为q_k(z)函数，与之对应的自然γ总量与瞬发中子时间谱的测井计数率记为N_k(Z)函数，由此构建的q_k(z)与N_k(Z)之间的函数关系为：

上式称为铀矿定量正演方程的积分表达式，与之相应的微分表达式为：

式中，

Z、z分别表示钻孔中任一测点、任一铀矿薄层的深度坐标，且|Z-z|为任一测点Z到任一铀矿薄层dz的距离；

H₁、H₂表示当沿钻孔方向以z点将含铀岩矿层分为上下两部分时，该矿层上部和下部各自所占的厚度，即H＝H₁+H₂为含铀岩矿层的总厚度；

q_k(z)表示深度坐标z处的铀矿薄层所含铀或镭含量，由下标k来区分铀或镭，即q₁(z)为铀含量，q₂(z)为镭含量；

N_k(Z)表示含铀岩矿层在深度坐标Z处形成的测井计数率，由下标k来区分与铀定量或镭定量对应的测井计数率，即N₁(Z)为瞬发中子时间谱测井的计数率，N₂(Z)为自然γ总量测井的计数率；此外，任一铀矿薄层在深度坐标Z处形成的测井计数率采用微分元dN_k(Z)表示；

称为地质脉冲响应函数近似表达式；其中

用于表达任一铀矿薄层在任一测点所响应的测井计数率，与两者之距|Z-z|密切相关，近似为负指数衰减，且衰减速率称为特征参数α_k，取值与射线种类、射线与岩矿层的相互作用因素相关；

A_k称为换算系数，表示单位含量的铀或镭元素在饱和矿层中心部位所能形成的测井计数率；其中，饱和矿层是指“无限厚”均匀矿层，实指厚度H中的H₁和H₂至少均达0.6m以上，此时的矿层中心部位基本满足饱和矿层定义；应当注意，镭含量采用平衡铀含量表示，对于平衡铀系构建的饱和矿层，铀与镭含量在数值上必定相等，即q₁(z)＝q₂(z)，但两种的计数率并不相等；可见，A_k是一个与岩矿层物质成分和结构相关的参量；

B_k称为本底响应；包括测井仪、钻孔与岩矿层环境因素产生的本底计数率，当环境因素确定后，B_k取值为常数；自然γ总量的本底计数率包含非弹与俘获γ射线产生的测井计数率，特别是中子与γ探测器之距不足1.5m时，中子激发岩矿层和钻孔物质产生非弹与俘获γ射线的效应尤为明显；

上述(1)式和(2)式分别是定量解释铀、镭含量沿钻孔方向分布的积分表达式和微分表达式，统称为铀矿定量正演方程。

3.根据权利要求2所述融合瞬发中子时间谱修正自然γ总量的铀矿测井定量方法，其特征在于：

由铀矿定量正演方程求解岩矿层内任一点铀、镭含量的前提是：必须事先确定换算系数A_k、本底响应B_k刻度参数；

选取一个饱和矿层的模型井，因该饱和矿层内任一点的铀、镭含量q_k(z)处处相等，则可将深度坐标z处的铀、镭含量作为常数看待，并采用该岩矿层中心点的含量表示该常数，即q_k(z)＝q_k(Z₀)，其中Z₀为该岩矿层中心点的深度坐标；由此求得深度坐标为Z的任一测点的测井计数率为：

由此可知，饱和矿层任一测点的测井计数率也处处相等，采用饱和矿层中心点表示，即N_k(Z)＝N_k(Z₀)，由此求得换算系数A_k的计算公式为：

采用不含铀、镭任何放射性元素的饱和矿层求得本底响应B_k，也就是选择零值饱和矿层的模型井，即按q_k(Z₀)＝0代入(3)式，由此求得：

B_k＝N_k(Z₀)其中k＝1,2 (4)

在野外生产测井及其铀矿定量时，为了选取合适的换算系数A_k和本底响应B_k，必须建造出岩矿层物质成分、钻孔结构及测井条件与野外生产井相同或相近的饱和矿层刻度模型井，这样的刻度模型井称为标准模型井，简称标准井，包括铀系平衡或不平衡的标准铀模型井、标准零值模型井，并至少分为砂岩型标准模型井、硬岩型标准模型井两大系列。

4.根据权利要求2或3所述融合瞬发中子时间谱修正自然γ总量的铀矿测井定量方法，其特征在于：

在确定合适的换算系数A_k和本底响应B_k刻度参数之后，按照铀矿定量正演方程的积分表达式，即(1)式，就可求解出含铀岩矿层内任一点的铀或镭含量q_k(z)；当镭含量采用平衡铀含量表示时，“铀-镭-氡”平衡系数K_P可按单个含铀岩矿层甚至整个铀矿区的铀矿定量结果求得，即：

式中，

Z_j是对钻孔中连续测量点进行离散取样后的测点深度坐标，其中取样间距满足Z_j＝Z_j-1+ΔZ，ΔZ为等间距取样，铀矿勘探选择ΔZ＝10或20cm。

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