井眼参数对铀裂变瞬发中子测井的影响及原位修正方法研究

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作者叶豪
来源东华理工大学
出版年2022
摘要
铀作为核电使用的主要燃料,是极其重要的战略资源。核测井方法是高效的铀矿资源勘查手段。目前的核测井主要有伽马测井、中子测井。其中基于超热中子与热中子比值的铀裂变瞬发中子测井技术相比于自然伽马测井,无需通过岩芯取样和化学分析来求取铀镭平衡系数,可现场确定铀含量。但该测井方法实际测井的环境与测井仪校准环境中的干孔孔径、井眼水厚度、泥浆密度、硬聚氯乙烯(PVC)套管厚度等井眼参数会有差异,进而影响铀定量解释结果的准确性。目前,野外铀定量测井的井眼参数影响修正是通过建立特定的积木模型井,获得各井眼参数修正系数进行修正。其中井眼参数信息,需要通过井径测量、密度测量等获得。为降低井径、密度等多种井眼参数修正系数的误差传递,降低修正结果的误差。本文基于蒙特卡罗方法建立饱和铀矿模型,研究井眼中不同井径、成分、密度等变化引起井眼中氢核数变化对铀裂变瞬发中子测井中超热中子与热中子比值(简称:E/T比)的影响规律,定义饱和铀矿模型中,井眼和矿层内的氢核总数与饱和铀矿模型等体积下水中氢核总数的比值为含氢系数,用含氢系数反映多种井眼参数,提出基于含氢系数的井眼参数原位修正方法。为新型铀裂变瞬发中子测井仪的研制提供理论基础。本文主要研究内容和取得的成果如下:(1)基于蒙特卡罗方法建立了铀裂变瞬发中子测井饱和铀矿模型。饱和矿层高度不小于200 cm、半径不小于80 cm。通过对不同含量铀矿的模拟,得到中子时间谱,确定铀特征信息采集时间窗为200μs ~1200μs、求取换算系数为2047.15(0.01%e U/cps)。(2)定义饱和铀矿模型的含氢系数(HN),模拟探究了井眼参数对铀定量的影响,并得到了基于井眼参数的修正系数(μX)曲线和基于含氢系数的修正系数(KE/T)曲线,对二者修正效果进行对比。(3)通过模拟得到能量为2 Me V~12.4 Me V氢的俘获伽马与含氢系数在200μs~1200μs的响应曲线。对部分井眼参数的氢的俘获伽马进行了伽马自吸收效应修正。获得了氢的俘获伽马与修正系数曲线,建立了基于含氢系数的井眼参数原位修正方法。

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