RU2624985C1 - Method of neutron logging for determination of uranium content in uranium-ore formations crossed by well - Google Patents
Method of neutron logging for determination of uranium content in uranium-ore formations crossed by well Download PDFInfo
- Publication number
- RU2624985C1 RU2624985C1 RU2016122074A RU2016122074A RU2624985C1 RU 2624985 C1 RU2624985 C1 RU 2624985C1 RU 2016122074 A RU2016122074 A RU 2016122074A RU 2016122074 A RU2016122074 A RU 2016122074A RU 2624985 C1 RU2624985 C1 RU 2624985C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- uranium
- neutron
- neutrons
- ore
- well
- Prior art date
Links
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 65
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 65
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 title claims description 54
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 27
- 230000004992 fission Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 8
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 3
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- JFALSRSLKYAFGM-OIOBTWANSA-N uranium-235 Chemical class [235U] JFALSRSLKYAFGM-OIOBTWANSA-N 0.000 description 3
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052705 radium Inorganic materials 0.000 description 2
- HCWPIIXVSYCSAN-UHFFFAOYSA-N radium atom Chemical compound [Ra] HCWPIIXVSYCSAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- DLFWIFNRAUYTHF-UHFFFAOYSA-N [Ra].[U] Chemical compound [Ra].[U] DLFWIFNRAUYTHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000005255 beta decay Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-BKFZFHPZSA-N bismuth-214 Chemical compound [214Bi] JCXGWMGPZLAOME-BKFZFHPZSA-N 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- WABPQHHGFIMREM-RKEGKUSMSA-N lead-214 Chemical compound [214Pb] WABPQHHGFIMREM-RKEGKUSMSA-N 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910052704 radon Inorganic materials 0.000 description 1
- SYUHGPGVQRZVTB-UHFFFAOYSA-N radon atom Chemical compound [Rn] SYUHGPGVQRZVTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V5/00—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity
- G01V5/04—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging
- G01V5/08—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging using primary nuclear radiation sources or X-rays
- G01V5/10—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging using primary nuclear radiation sources or X-rays using neutron sources
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ядерно-физическим методам каротажа, используемым при поисках, разведке месторождений урана, при контроле технологических процессов, вызывающих техногенное смещение радиоактивного равновесия между радием и ураном. Способ может иметь широкое применение для слежения за процессами извлечения урана и экологического мониторинга территорий, прилегающих к геотехнологическим полям подземного выщелачивания.The invention relates to nuclear-physical logging methods used in prospecting, exploration of uranium deposits, in the control of technological processes that cause technogenic displacement of the radioactive equilibrium between radium and uranium. The method can be widely used to monitor the processes of uranium extraction and environmental monitoring of territories adjacent to geotechnological fields of underground leaching.
Гамма-каротаж - метод, как правило, используемый для определения содержания урана, основан на регистрации гамма-излучения висмута-214 и свинца-214: короткоживущих продуктов распада радона радиоактивного семейства урана-радия, на долю которых приходится более 95% гамма квантов всего семейства. Присутствие этих элементов однозначно определяют содержание радия, материнского для них элемента, но не урана: в силу различных способностей к миграции в агрессивных средах выщелачивания урана.Gamma-ray logging - a method usually used to determine the uranium content, is based on the detection of gamma radiation of bismuth-214 and lead-214: short-lived decay products of radon from the radioactive family of uranium-radium, which account for more than 95% of gamma quanta of the whole family . The presence of these elements uniquely determines the content of radium, the parent element for them, but not uranium: due to the different ability to migrate in aggressive uranium leaching media.
Примеры реализации способа прямого определения урана с использованием импульсного генератора нейтронов и детекторов нейтронов приведены ниже.Examples of the method for the direct determination of uranium using a pulsed neutron generator and neutron detectors are given below.
Известен способ определения содержания урана, основанный на регистрации «запаздывающих» нейтронов деления. [Czubek J.A., Loskievicz J. Optimum condition for uranium detect in delayed neutron well logging. - "Exploration for uranium ore deposit" IARA, Viena, 1976, p. 471-486; Беспалов Д.Ф., Михайленко Б.В. Опробования аппаратуры импульсного нейтронного каротажа по запаздывающим нейтронам деления // ВАНТ. Сер. Радиационная техника. - 1990. Вып. 1 (41). С. 47-50]. Осколки деления ядра урана-235 снимают возбуждение промежуточного ядра посредству β-распада, при этом выделяется энергия превышающая энергию связи нейтрона в ядре и появляется вероятность испускания нейтрона. Делящееся ядро урана-235 выделяет мгновенные и «запаздывающие» нейтроны, в среднем на один акт деления приходится 2,3 нейтрона. Самый большой период полураспада для «запаздывающих» нейтронов 55,6 секунды.A known method for determining the uranium content, based on the registration of "delayed" fission neutrons. [Czubek J.A., Loskievicz J. Optimum condition for uranium detect in delayed neutron well logging. - "Exploration for uranium ore deposit" IARA, Viena, 1976, p. 471-486; Bespalov D.F., Mikhailenko B.V. Testing of pulsed neutron logging equipment for delayed fission neutrons // VANT. Ser. Radiation technology. - 1990. Issue. 1 (41). S. 47-50]. Fission fragments of the uranium-235 nucleus remove the excitation of the intermediate nucleus through β decay, and energy is released that exceeds the binding energy of the neutron in the nucleus and the probability of neutron emission appears. The fissile nucleus of uranium-235 emits instantaneous and "delayed" neutrons, with an average of 2.3 neutrons per fission event. The longest half-life for “delayed” neutrons is 55.6 seconds.
К недостаткам следует отнести низкую производительность метода связанную с незначительным количеством (0,6%) «запаздывающих» нейтронов по сравнению с общим количеством нейтронов испускаемых при делении.The disadvantages include the low productivity of the method associated with a small amount (0.6%) of “delayed” neutrons compared to the total number of neutrons emitted during fission.
Известен способ каротажа по мгновенным нейтронам деления урана основанный на отношении интегральных скоростей счета эпитепловых и тепловых нейтронов [опубликованная заявка КНР CN 103711479, МПК G01V 5/10, 09.04.2014],A known method of logging by instantaneous uranium fission neutrons based on the ratio of the integral count rates of epithermal and thermal neutrons [published application of the PRC CN 103711479, IPC
Система сдвоенных нейтронных временных спектрометров, записывающих временные спектры эпитепловых и тепловых нейтронов источником которых является импульсный нейтронный генератор и делящиеся ядра, для расчета содержания урана использует отношения:The system of dual neutron time spectrometers recording time spectra of epithermal and thermal neutrons, the source of which is a pulsed neutron generator and fissile nuclei, to calculate the uranium content uses the relations:
, ,
, ,
где qu - содержание урана; NE - интегральная скоростей счета эпитепловых нейтронов; NT - интегральная скоростей счета тепловых нейтронов; NE/T -отношение интегральных скоростей счета эпитепловых и тепловых нейтронов в выбранном временном окне; t - конечная граница временного окна для расчета интегральной скорости счета; t≤200 - начальная, не превышающая 200 микросекунд, граница временного окна для расчета интегральной скорости счета; τЕ - время жизни эпитепловых нейтронов; τт - время жизни тепловых нейтронов; К - коэффициент пересчета величины и η - фоновая чувствительность эпитеплового спектрометра известной величины.where q u is the uranium content; N E is the integral of epithermal neutron counting rates; N T is the integral of thermal neutron counting rates; N E / T is the ratio of the integral count rates of epithermal and thermal neutrons in the selected time window; t is the final boundary of the time window for calculating the integral count rate; t ≤200 is the initial, not exceeding 200 microseconds, time window border for calculating the integral count rate; τ E is the lifetime of epithermal neutrons; τ t is the lifetime of thermal neutrons; K is the conversion factor and η is the background sensitivity of a known epithermal spectrometer.
К недостаткам следует отнести: высокую погрешность расчета содержания урана, обусловленную ограниченной точностью определения времени жизни эпитепловых нейтронов вследствие недостаточной статистической представительности наблюдений эпитепловым детектором на удаленных от нейтронного импульса временных задержках; снижение чувствительности метода ввиду использования отношения скоростей счета эпитепловых и тепловых нейтронов для учета флуктуаций потока импульсного генератора нейтронов; отсутствие учета влияния конструкции и состояния скважины.The disadvantages include: a high error in calculating the uranium content due to the limited accuracy in determining the lifetime of epithermal neutrons due to insufficient statistical representativeness of observations by an epithermal detector at time delays remote from the neutron pulse; decrease in the sensitivity of the method due to the use of the ratio of the count rates of epithermal and thermal neutrons to account for fluctuations in the flux of a pulsed neutron generator; lack of consideration of the influence of the design and condition of the well.
Известен способ нейтронного каротажа для исследования ураново-рудных формаций пересеченных скважиной, включающий: получение во множестве точек записи каротажа скважины значений скорости счета мгновенных нейтронов деления и значений скорости счета тепловых нейтронов; определение спада скорости счета мгновенных нейтронов деления и тепловых нейтронов в каждой точке каротажа; получение во множестве точек записи каротажа вторичными методами физических характеристик скважины и урановой формации, в котором данные каротажа получены испусканием пачек 14 МэВ нейтронов, рассеивающих свою энергию до уровня тепловых, а детектируют эпитепловые мгновенные нейтроны деления, испускаемые ураном, взаимодействующим с тепловыми нейтронами и используют калибровочную зависимость выхода нейтронного генератора [патент США US 4350887, МПК G01V 5/10, 21.09.1982]. Данное решение принято в качестве прототипа.A known method of neutron logging for the study of uranium-ore formations crossed by a well, comprising: obtaining at a plurality of recording points of the well log the counting speed of instant fission neutrons and counting speed of thermal neutrons; determination of the decrease in the count rate of instant fission neutrons and thermal neutrons at each logging point; obtaining, at a variety of logging points, secondary methods of the physical characteristics of the well and the uranium formation, in which the logging data is obtained by emitting 14 MeV neutron scatters, scattering their energy to the thermal level, and detecting epithermal instantaneous fission neutrons emitted by uranium interacting with thermal neutrons and using a calibration the dependence of the output of the neutron generator [US patent US 4350887, IPC
Недостатком прототипа является высокая погрешность оценки содержания урана в пласте ураново-рудной формации.The disadvantage of the prototype is the high error in estimating the uranium content in the reservoir of the uranium ore formation.
Погрешность оценки обусловлена:The estimation error is due to:
- восстановлением временного распределения поля тепловых нейтронов, производимым по косвенным наблюдениям гамма-излучения радиационного захвата 28Si (порог 3,3 МэВ), чувствительным к гамма-излучению радиационного захвата 28Аl, 40K, 57Fe, 41Са;- restoration of the temporal distribution of the thermal neutron field, made by indirect observation of gamma radiation of radiation capture 28 Si (threshold 3.3 MeV), sensitive to gamma radiation radiation capture 28 Al, 40 K, 57 Fe, 41 Ca;
- использованием для учета флуктуаций потока нейтронного генератора отношения с участием величины времени жизни теплового нейтрона, параметра, восприимчивого к литологии разреза скважины;- using to account for fluctuations in the flux of the neutron generator, a relationship involving the value of the thermal neutron lifetime, a parameter susceptible to the lithology of the well section;
- использованием для отыскания калибровочной зависимости выхода нейтронного генератора насыпных моделей, не позволяющих полностью воспроизвести и поддерживать такие характеристики пласта ураново-рудной формации и рудовмещающей толщи, как влажность и поровая минерализация.- using to find the calibration dependence of the neutron generator output, bulk models that do not fully reproduce and maintain such characteristics of the uranium-ore formation and ore-bearing strata, such as humidity and pore mineralization.
Техническим результатом является повышение точности оценки содержания урана в пласте ураново-рудной формации.The technical result is to increase the accuracy of estimating the uranium content in the reservoir of the uranium-ore formation.
Технический результат достигается посредством уменьшения парциальной погрешности отдельных параметров, участвующих в расчете содержания урана:The technical result is achieved by reducing the partial error of the individual parameters involved in the calculation of the uranium content:
- погрешности оценки флуктуации потока нейтронов (генератора), погрешности оценки времени жизни теплового нейтрона в пласте,- errors in estimating fluctuations of the neutron flux (generator), errors in estimating the lifetime of a thermal neutron in a formation,
- погрешности определения влажности и поровой минерализации в пласте ураново-рудной формации.- errors in the determination of moisture and pore mineralization in the stratum of the uranium-ore formation.
Технический результат достигается тем, что в способе нейтронного каротажа для определения содержания урана в ураново-рудных формациях, пересеченных скважиной, включающем, получение во множестве точек записи значений скорости счета мгновенных нейтронов деления и значений скорости счета тепловых нейтронов, определение в процессе обработки спада скорости счета мгновенных нейтронов деления и тепловых нейтронов в каждой точке каротажа, получение во множестве точек записи каротажа вторичными методами физических характеристик скважины и пласта ураново-рудной формации, в котором данные каротажа получены испусканием пачек нейтронов с энергией 14 МэВ, рассеивающих свою энергию до уровня тепловых нейтронов, а детектируют эпитепловые мгновенные нейтроны деления, испускаемые ураном, делящимся тепловыми нейтронами, в качестве основы для расчета содержания урана принимают значение интегральной скорости счета детектора эпитепловых нейтронов, приведенное посредством данных монитора нейтронного потока к единому потоку нейтронов, в качестве эталона содержания урана используют параметрическую скважину, аттестованную в пласте ураново-рудной формации и рудовмещающей толще по содержанию урана, мощности, времени жизни теплового нейтрона в пласте, вышеназванный эталон хранит и воспроизводит совокупность физических характеристик скважины и пласта ураново-рудной формации, проводят цикл каротажных исследований, который включает в себя проведение двух аппаратурных проверок эталона до проведения каротажа поисковой скважины и после проведения каротажа поисковой скважины для получения среднего значения пересчетного коэффициента Kп, оцениваемого по отношению:The technical result is achieved by the fact that in the neutron logging method for determining the uranium content in uranium ore formations crossed by a well, which includes obtaining, at a plurality of recording points, instant fission neutron count rates and thermal neutron count rates, determining the count rate during processing instant fission neutrons and thermal neutrons at each logging point, obtaining in a variety of logging points by secondary methods of the physical characteristics of the well and formation of the uranium ore formation, in which the logging data is obtained by emitting 14-MeV neutron bursts scattering their energy to the level of thermal neutrons, and epithermal instant fission neutrons emitted by uranium fissile by thermal neutrons are detected, the value for calculating the uranium content is taken to be the integral count rate of an epithermal neutron detector, reduced by a neutron flux monitor to a single neutron flux, using the uranium content standard a parametric well certified in the reservoir of the uranium-ore formation and ore-bearing stratum in terms of uranium content, power, and thermal neutron lifetime in the reservoir, the above-mentioned standard stores and reproduces the set of physical characteristics of the well and the uranium-ore formation, conduct a logging cycle, which includes conducting two hardware checks of the standard before logging the exploratory well and after logging the exploratory well to obtain the average value th coefficient K p , estimated in relation to:
гдеWhere
- среднее содержание урана в пласте ураново-рудной формации эталона; - the average uranium content in the stratum of the uranium-ore formation of the standard;
- осредненная в пласте ураново-рудной формации эталона интегральная скорость счета детектора эпитепловых нейтронов в выбранном временном окне; - the integrated count rate of the epithermal neutron detector averaged in the stratum of the uranium-ore formation of the standard in the selected time window;
- осредненная в интервале рудовмещающей толщи эталона интегральная скорость счета детектора эпитепловых нейтронов в выбранном временном окне, - the integrated count rate of the epithermal neutron detector averaged over the range of the ore-bearing thickness of the standard in the selected time window,
пересчетный коэффициент используют в расчете содержания урана по разрезу, пересеченному поисковой скважиной в соотношении:conversion factor used in the calculation of the content uranium along a section crossed by a prospecting well in the ratio:
гдеWhere
Пст - корректирующая поправка за толщину стали обсадной колонны;P article - corrective correction for the thickness of the steel casing;
Пкв - корректирующая поправка за кавернозность ствола скважины;P sq - corrective correction for the cavernous wellbore;
- время жизни теплового нейтрона в пласте ураново-рудной формации эталона; - the lifetime of the thermal neutron in the stratum of the uranium-ore formation of the standard;
- время жизни теплового нейтрона в текущем кванте глубины поисковой скважины; - the lifetime of a thermal neutron in the current quantum of the depth of the search well;
tw - время термализации нейтронов импульсного генератора;t w is the thermalization time of the neutrons of the pulsed generator;
dMэтл-Р - оценка потока нейтронов, полученная монитором нейтронного потока в пласте ураново-рудной формации эталона;dM etl - P - neutron flux estimate obtained by the neutron flux monitor in the stratum of the uranium-ore formation of the standard;
dMскв - оценка потока нейтронов, полученная монитором нейтронного потока в текущем кванте глубины поисковой скважины;dM SLE — neutron flux estimate obtained by the neutron flux monitor in the current quantum of the depth of the search well;
сглаженная автосверткой интегральная скорость счета детектора эпитепловых нейтронов в выбранном временном окне в текущем кванте глубины поисковой скважины, epithelial neutron detector counting rate smoothed by auto-convolution in the selected time window in the current quantum of the depth of the search well,
выбор начальной границы tw временного окна для вычисления интегральной скорости счета детектора эпитепловых нейтронов осуществляют отысканием абсциссы точки смены экспоненциальной зависимости, сглаживающей временное распределение эпитепловых нейтронов в пласте ураново-рудной формации эталона, выбор начальной границы временного окна для расчета времени жизни теплового нейтрона в пласте осуществляют отысканием абсциссы точки смены экспоненциальной зависимости, сглаживающей временное распределение тепловых нейтронов в рудовмещающей толще эталона, а конечную границу обоих временных окон определяют как максимум времени регистрации распределения нейтронов.the choice of the initial boundary t w of the time window for calculating the integral count rate of the epithermal neutron detector is carried out by finding the abscissas of the change point of the exponential dependence that smoothes the temporal distribution of epithermal neutrons in the uranium-ore formation of the standard, the initial border of the time window for calculating the thermal neutron lifetime in the formation is selected by finding the abscissas of the point of change of the exponential dependence, smoothing the temporal distribution of thermal neutrons in the ore is thicker than the standard, and the final boundary of both time windows is determined as the maximum time for recording the neutron distribution.
На фиг. 1 показано устройство, реализующее предлагаемый способ нейтронного каротажа для определения содержания урана в ураново-рудных формациях.In FIG. 1 shows a device that implements the proposed neutron logging method for determining the uranium content in uranium ore formations.
Приняты обозначения: 1 - импульсный генератор быстрых (14 МэВ) нейтронов; 2 - детектор эпитепловых нейтронов; 3 - детектор тепловых нейтронов; 4 - монитор нейтронного потока генератора; 5 - блок электроники; 6 - наземный пульт управления и согласования с бортовым компьютером каротажной станции; 7 - бортовой компьютер каротажной станции; 8 - пласт ураново-рудной формации; 9 - рудовмещающая толща.Designations are accepted: 1 - a pulsed generator of fast (14 MeV) neutrons; 2 - epithermal neutron detector; 3 - thermal neutron detector; 4 - monitor neutron flux of the generator; 5 - electronics unit; 6 - ground control panel and coordination with the on-board computer of the logging station; 7 - on-board computer logging station; 8 - layer of uranium-ore formation; 9 - ore-bearing stratum.
Бортовой компьютер 7 каротажной станции соединен с наземным пультом 6 управления и согласования. Наземный пульт 6 управления и согласования соединен с блоком 5 электроники. Скважинный прибор, представляющий собой совокупностью узлов: блока 5 электроники соединенного с монитором 4 нейтронного потока, с детектором 3 тепловых нейтронов, с детектором 2 эпитепловых нейтронов и импульсным генератором 1 нейтронов, перемещают по оси скважины, вскрывающей рудовмещающую толщу 9 и пласт 8 ураново-рудной формации.The on-
После испускания генератором 1 в исследуемую среду, представленную пластом 8 ураново-рудной формации и рудовмещающей толщей 9, пачки нейтронов с энергией 14 МэВ происходит их замедление и термализация. Урановые руды относятся к замедлителям со слабым поглощением нейтронов и через время соответствующее полной термализации в среде будут присутствовать только тепловые нейтроны. Эффективное сечение реакции деления обратно пропорционально скорости нейтронов и на тепловых нейтронах для урана-235 превышает 500 барн. При реакции деления выделяются два или три нейтрона на каждый акт деления. Нейтроны испускаются возбужденными осколками деления в течение малого времени и условно называются мгновенными. Мгновенные нейтроны деления регистрируются детектором 2 эпитепловых нейтронов, тепловые - детектором 3 тепловых нейтронов. Монитор 4 нейтронного потока регистрирует флуктуации потока нейтронов генератора 1. Блок 5 электроники на базе микроконтроллера осуществляет накопление и передачу данных наземному пульту 6 управления и согласования, осуществляющему первичное преобразование и передачу информации бортовому компьютеру 7 каротажной станции. Основным отличием устройства, реализующего предлагаемый способ, от ранее описанных устройств, является оснащение скважинного прибора монитором 4 нейтронного потока, который позволяет осуществлять учет флуктуаций нейтронного потока без использования отношения данных детектора 2 эпитепловых нейтронов и детектора 3 тепловых нейтронов, несущих неоднозначность оценке содержания урана. Основным отличием способа в целом является построение расчетов содержания урана на повторяющихся измерениях эталона, изготовленного в естественном залегании рудного тела, что позволяет адекватно воспроизводить условия измерений. Эталон сохраняет физические свойства горных пород, формирующие пространственно-временное распределение нейтронов, и позволяет избежать вычисления абсолютных оценок этих свойств, и ошибок, связанных с этими вычислением.After the
На фиг. 2 представлено временное распределение нейтронов, полученное детектором 2 эпитепловых нейтронов, в модели урановой формации. Ось абсцисс - ось времени, прошедшего с момент окончания нейтронного импульса в микросекундах. Ось ординат - ось скорости счета детектора 2 эпитепловых нейтронов в импульсах за секунду в логарифмическом масштабе. Спустя время tw по окончании импульса нейтронов генератора наблюдается изменение характера зависимости скорости счета от времени, вызванное окончанием процесса термализации. Величина tw зависит от конструкции скважинного прибора и является определяющей чувствительность технической реализации способа каротажа по мгновенным нейтронам деления.In FIG. Figure 2 shows the time distribution of neutrons obtained by the
На фиг. 3 представлено временное распределение нейтронов, полученное детектором 3 тепловых нейтронов, на рудовмещающей толще 9 скважины. Ось абсцисс - ось времени, прошедшего с момент окончания нейтронного импульса в микросекундах. Ось ординат - ось скорости счета детектора 3 тепловых нейтронов в импульсах за секунду в логарифмическом масштабе. Спустя время tb по окончании импульса нейтронов генератора наблюдается изменение характера зависимости скорости счета от времени, вызванное окончанием отклика скважинной составляющей на воздействие нейтронов генератора и началом отклика пластовой. Величина tb зависит от конструкции скважины и является определяющей при выборе базы расчета времени жизни теплового нейтрона в пласте.In FIG. Figure 3 shows the temporal distribution of neutrons obtained by the
На фиг. 4 приведены результаты сравнительного анализа расчетов содержания урана, сделанного по данным кернового опробования, представленного гистограммой, и способа каротажа по мгновенным нейтронам деления, представленного графиком, на примере скважины, пересекающей урановую формацию гидрогенного типа. Ось абсцисс - ось условной глубины исследования в метрах. Ось ординат - ось содержания урана в процентах. Расхождение оценки метропроцента, величины вычисляемой как произведение среднего содержания урана в рудном интервале и мощности рудного интервала, на рудных интервалах с бортовым содержанием 0,03% не превышает 1,95%.In FIG. Figure 4 shows the results of a comparative analysis of the calculations of the uranium content, made according to the core sampling data, represented by a histogram, and the instant fission neutron logging method, represented by a graph, using an example of a well crossing a hydrogen-type uranium formation. The abscissa axis is the axis of the conditional depth of investigation in meters. The ordinate axis is the percentage axis of uranium content. The discrepancy in the estimate of the metro percentage, the value calculated as the product of the average uranium content in the ore interval and the thickness of the ore interval, at ore intervals with an on-board grade of 0.03% does not exceed 1.95%.
Способ работает следующим образом. Бортовой компьютер 7 посредству наземного пульта 6 передает команду блоку электроники 5, установить режим работы генератора нейтронов 1. Наблюденные данные детекторов и монитора 4 после преобразования передаются блоком электроники 5 в наземный пульт 6 управления и согласования и далее в бортовой компьютер 7 каротажной станции для формирования итогового файла исходных данных. Два интервала параметрической скважины, вскрывающей представительные для конкретного месторождения объекты, отвечающие требованию типичности состава, строения и физических свойств рудовмещающей толщи 9 и пласта 8 ураново-рудной формации, пройденной с высоким выходом керна, аттестуют по данным импульсного нейтрон - нейтронного каротажа и кернового опробования в качестве эталона пласта урановой формации и рудовмещающей толщи. Эталоны хранят и воспроизводят физические величины:The method works as follows. The on-
- среднее содержание урана в пласте ураново-рудной формации - average uranium content in the stratum of the uranium ore formation
- среднее содержание урана в интервале рудовмещающей толщи - average uranium content in the range of the ore-bearing stratum
- мощность пласта ураново-рудной формации;- reservoir thickness of the uranium-ore formation;
- мощность интервала рудовмещающей толщи;- power interval ore-bearing strata;
- среднее время жизни теплового нейтрона в пласте ураново-рудной формации.- the average lifetime of a thermal neutron in a stratum of a uranium-ore formation.
Эталон служит для получения оценки пересчетного коэффициента и контроля стабильности этой оценки. Цикл каротажных исследований включает в себя проведение двух аппаратурных наблюдений на эталоне: до проведения каротажа поисковой скважины и после проведения каротажа поисковой скважины для получения среднего значения пересчетного коэффициента Kп оцениваемого по отношению:The standard serves to obtain estimates of the conversion factor and control the stability of this assessment. The logging research cycle includes two hardware observations on the standard: before logging the exploratory well and after logging the exploratory well to obtain the average value of the conversion factor K p estimated from:
гдеWhere
- среднее содержание урана в пласте ураново-рудной формации эталона; - the average uranium content in the stratum of the uranium-ore formation of the standard;
- осредненная в пласте ураново-рудной формации эталона интегральная скорость счета детектора 2 эпитепловых нейтронов в выбранном временном окне, при этом величину интегральной скорости счета S1 вычисляют по формуле: - the averaged count rate of the
где - скорость счета детектора 2 эпитепловых нейтронов в i-том временном интервале за квант накопления, Т - длительность кванта накопления, tw - начальная граница интегрирования скорости счета детектора 2 эпитепловых нейтронов и время термализации нейтронов, определяемое как результат обработки наблюдений в пласте ураново-рудной формации эталона (фиг. 2), М - конечная граница интегрирования скорости счета. Абсцисса точки изменения характера экспоненциальной зависимости указывает величину tw;Where is the counting rate of the detector of 2 epithermal neutrons in the i-th time interval for the accumulation quantum, T is the duration of the accumulation quantum, t w is the initial boundary of integration of the counting speed of the
- осредненная в интервале рудовмещающей толщи 9 эталона интегральная скорость счета детектора 2 эпитепловых нейтронов в выбранном временном окне. Пересчетный коэффициент используют в расчете содержания урана по разрезу, пересеченному поисковой скважиной в соотношении: - the integrated count rate of the
гдеWhere
Пст - корректирующая поправка за толщину стали обсадной колонны;P article - corrective correction for the thickness of the steel casing;
Пкв - корректирующие поправки за кавернозность ствола скважины;P sq - corrective corrections for cavernous wellbore;
- время жизни теплового нейтрона в пласте ураново-рудной формации эталона; - the lifetime of the thermal neutron in the stratum of the uranium-ore formation of the standard;
- время жизни теплового нейтрона в текущем кванте глубины поисковой скважины, при этом величину времени жизни теплового нейтрона в пласте τ2 вычисляют по формуле: - the lifetime of the thermal neutron in the current quantum of the depth of the search well, while the value of the thermal neutron lifetime in the formation τ 2 is calculated by the formula:
где - скорость счета в i-том временном окне детектора 3 тепловых нейтронов за квант накопления; xi - вес i-того временного окна; tb - начальная граница интегрирования скорости счета детектора 3 тепловых нейтронов, время начала отклика пластовой составляющей во временном распределении детектора 3 тепловых нейтронов, определяемое как результат обработки наблюдений в пласте 8 ураново-рудной формации эталона: абсцисса точки изменения характера экспоненциальной зависимости (фиг. 3); М - конечная граница интегрирования скорости счета детектора 3 тепловых нейтронов, определяемая как максимум времени регистрации распределения нейтронов;Where - count rate in the i-th time window of the
tw - время термализации нейтронов импульсного генератора;t w is the thermalization time of the neutrons of the pulsed generator;
dMэтл_Р - оценка потока нейтронов, полученная монитором 4 нейтронного потока в пласте ураново-рудной формации эталона;dM etl_R — neutron flux estimate obtained by the neutron flux monitor 4 in the bed of the uranium-ore formation of the standard;
dMскв - оценка потока нейтронов, полученная монитором 4 нейтронного потока в текущем кванте глубины поисковой скважины;dM SLE — neutron flux estimate obtained by the neutron flux monitor 4 in the current quantum of the depth of the search well;
сглаженная автосверткой интегральная скорость счета детектора 2 эпитепловых нейтронов в выбранном временном окне в текущем кванте глубины поисковой скважины, при этом величину сглаженной скорости счета в j-том кванте глубины вычисляют по формуле: the counting rate of the
где S1(n) - значение интегральной скорости счета детектора 2 в n-ном кванте глубины геофизического исследования скважины, S1(n+j) - значение интегральной скорости счета детектора 2 в (n+j) кванте глубины геофизического исследования скважины, m - выбранная ширина таблицы свертки.where S 1 (n) is the value of the integral count rate of
Формула (3) позволяет рассчитать содержание урана в каждом кванте глубины поисковой скважины с учетом нейтронных свойств пласта ураново-рудной формации, не прибегая к вычислению абсолютных значений величин пористости, влажности, степени поровой минерализации, лишь по отношению к имеющемуся эталону, адекватно воспроизводящему относительную меру этих величин.Formula (3) allows you to calculate the uranium content in each quantum of the depth of the exploratory well, taking into account the neutron properties of the uranium-ore formation, without resorting to calculating the absolute values of porosity, moisture, and degree of pore mineralization, only with respect to the existing standard that adequately reproduces the relative measure of these quantities.
Таким образом, достигается указанный технический результат, а именно снижение погрешности оценки содержания урана в пласте ураново-рудной формации.Thus, the indicated technical result is achieved, namely, a decrease in the error in estimating the uranium content in the stratum of the uranium ore formation.
Claims (18)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016122074A RU2624985C1 (en) | 2016-06-03 | 2016-06-03 | Method of neutron logging for determination of uranium content in uranium-ore formations crossed by well |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016122074A RU2624985C1 (en) | 2016-06-03 | 2016-06-03 | Method of neutron logging for determination of uranium content in uranium-ore formations crossed by well |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2624985C1 true RU2624985C1 (en) | 2017-07-11 |
Family
ID=59495210
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016122074A RU2624985C1 (en) | 2016-06-03 | 2016-06-03 | Method of neutron logging for determination of uranium content in uranium-ore formations crossed by well |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2624985C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4350887A (en) * | 1980-11-05 | 1982-09-21 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method of assaying uranium with prompt fission and thermal neutron borehole logging adjusted by borehole physical characteristics |
RU71004U1 (en) * | 2007-08-30 | 2008-02-20 | Александр Григорьевич Талалай | URANIUM ORE LOGGING DEVICE |
RU2007132690A (en) * | 2007-08-30 | 2009-03-10 | Александр Григорьевич Талалай (RU) | URANIUM ORE LAYOUT METHOD |
CN103306663A (en) * | 2012-03-06 | 2013-09-18 | 中国原子能科学研究院 | Uranium ore logging method |
CN104074501A (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-01 | 核工业航测遥感中心 | Fission neutron well logging correction method |
RU152266U1 (en) * | 2014-12-25 | 2015-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | NEUTRON Borehole Generator Assembly for Uranium Ore Logging |
-
2016
- 2016-06-03 RU RU2016122074A patent/RU2624985C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4350887A (en) * | 1980-11-05 | 1982-09-21 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method of assaying uranium with prompt fission and thermal neutron borehole logging adjusted by borehole physical characteristics |
RU71004U1 (en) * | 2007-08-30 | 2008-02-20 | Александр Григорьевич Талалай | URANIUM ORE LOGGING DEVICE |
RU2007132690A (en) * | 2007-08-30 | 2009-03-10 | Александр Григорьевич Талалай (RU) | URANIUM ORE LAYOUT METHOD |
CN103306663A (en) * | 2012-03-06 | 2013-09-18 | 中国原子能科学研究院 | Uranium ore logging method |
CN104074501A (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-01 | 核工业航测遥感中心 | Fission neutron well logging correction method |
RU152266U1 (en) * | 2014-12-25 | 2015-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | NEUTRON Borehole Generator Assembly for Uranium Ore Logging |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU733374C (en) | Formation density measurement utilizing pulsed neutrons | |
US8996315B2 (en) | Method and system of determining a value indicative of gas saturation of a formation | |
US9268056B2 (en) | Neutron porosity based on one or more gamma ray detectors and a pulsed neutron source | |
US8847149B2 (en) | Determining formation characteristics | |
CN108643890B (en) | Method for determining formation porosity | |
US9869791B2 (en) | Measurement of downhole radiation | |
US11243328B2 (en) | Determination of elemental concentrations from the capture and inelastic energy spectra | |
US20120056083A1 (en) | Elemental Concentration Determination Using Neutron-Induced Activation Gamma Radiation | |
US4169979A (en) | Method and apparatus for measuring azimuth and speed of horizontal fluid flow by a borehole | |
US9864092B2 (en) | Tracers for formation analysis | |
WO2023044038A1 (en) | A neural network for obtaining true borehole sigma and true formation sigma | |
US5053620A (en) | Logging apparatus and method for determining concentrations of subsurface formation elements | |
US5094808A (en) | Oxygen activation downhole tool | |
WO2011094691A2 (en) | Lithology pair ratio: a ratio-based lithology indicator using pair production | |
US4137452A (en) | Method of measuring horizontal fluid flow in cased off subsurface formations with manganese compensation | |
US11204439B2 (en) | Porosity determination using optimization of inelastic and capture count rates in downhole logging | |
EP3066298B1 (en) | Improved measurement of downhole gamma radiation by reduction of compton scattering | |
RU2624985C1 (en) | Method of neutron logging for determination of uranium content in uranium-ore formations crossed by well | |
US11733421B2 (en) | Method for obtaining near-wellbore true borehole sigma and true formation sigma by using a nuclear logging tool during oil and gas exploration | |
US20240345282A1 (en) | Determination of Formation Water Salinity Using Time Resolved Chlorine Capture Gamma Spectroscopy | |
Schweitzer et al. | Review of nuclear techniques in subsurface geology | |
Mikesell et al. | Borehole field calibration and measurement of low-concentration manganese by decay gamma rays | |
Il’inskii et al. | Instrumentation and methodological oxygen-activation logging system for oil and gas wells |